Funções limitadas

Neste artigo explicamos o que são funções limitadas (superiores e inferiores). Além disso, mostraremos o que significa uma função ser limitada em um ponto e, por fim, você encontrará as propriedades desse tipo de função.

O que é uma função limitada?

Uma função limitada é uma função cujo gráfico está dentro dos limites. Ou seja, uma função é limitada acima se existe um número K tal que não há valor da função maior que K (f(x)≤K), e uma função é limitada abaixo se existe um número K tal que é menor que todos os valores da função (f(x)≥K). Portanto, uma função limitada é uma função limitada acima e abaixo.

função limitada

Por exemplo, a função seno trigonométrica, representada graficamente acima, é limitada na parte superior por f(x)=1 e é limitada na parte inferior por f(x)=-1 (linhas pontilhadas vermelhas), uma vez que todos os valores do função estão dentro desses dois limites. Você pode ver mais propriedades desta função no seguinte link:

Veja: Características da função seno

função limitada acima

No entanto, nem todas as funções são limitadas acima e abaixo; uma função só pode ser limitada acima ou abaixo.

As funções limitadas acima são aquelas que não ultrapassam um determinado valor, ou seja, a seguinte condição é atendida:

f(x)\leq K

onde o valor K é o limite superior da função.

Por exemplo, a seguinte parábola é limitada na parte superior por K=7, mas a função não é limitada na parte inferior, uma vez que os seus ramos se estendem até ao infinito.

Logicamente, se a função for limitada por K=7, ela também será limitada por K=8 e valores superiores.

O menor limite superior é chamado de limite superior e é representado por sup(f) . Além disso, se a função atingir o referido limite superior no seu domínio, diremos que este ponto é o máximo absoluto da função.

Veja: quais são os máximos e mínimos de uma função?

No nosso caso, a função é geometricamente limitada por K=7, sendo portanto o extremo superior e o máximo absoluto da função.

função delimitada abaixo

As funções delimitadas a seguir são aquelas que não possuem valor inferior a um determinado número, ou seja, satisfazem a seguinte expressão matemática:

f(x)\geq K

Onde o valor K é o limite inferior da função.

Abaixo você tem a representação gráfica de uma função exponencial que é delimitada abaixo por K=3:

Obviamente, a função também é limitada por valores menores que K=3.

Como antes, o maior limite inferior é chamado de limite inferior e é representado por inf(f) . Além disso, se a função atingir o referido extremo inferior no seu domínio, diremos que este ponto é o mínimo absoluto da função.

Neste caso, K=3 não é o mínimo absoluto da função, pois a função atinge este valor no infinito e, portanto, está fora do seu domínio. Em outras palavras, f(x)=3 é uma assíntota horizontal da função .

Existe um teorema que permite saber se uma função é limitada na parte superior e inferior sem sua representação gráfica. Clique aqui para ver o que é o teorema de Weierstrass.

Veja: Teorema de Weierstrass

Função limitada em um ponto

Acabamos de estudar a noção de delimitação de uma função em geral, mas também é possível analisar se uma função é ou não limitada numa vizinhança menor, ou seja, numa parte da função.

Sim

a

é um ponto no domínio da função e

r

qualquer valor, diremos que a função é limitada acima/abaixo no ponto

a

se houver um ambiente

V(a,r)

onde a função é limitada acima/abaixo.

Portanto, uma função é limitada no ponto

a

se for delimitado na parte superior e inferior de uma vizinhança

V(a,r).

Obviamente, se uma função é limitada em geral, também o será em cada um dos seus pontos. Porém, o oposto é falso, ou seja, uma função pode ser limitada em cada um dos seus pontos e não em todo o seu domínio.

Por exemplo, a seguinte função afim é parcialmente limitada em cada um dos seus pontos, mas não é uma função limitada.

Propriedades de funções limitadas

Funções limitadas têm as seguintes propriedades:

  • Sim

    f(x)

    E

    g(x)

    são duas funções limitadas, a adição (ou subtração) das duas funções

    f(x)\pm g(x)

    também é uma função limitada.

  • Sim

    f(x)

    E

    g(x)

    são duas funções limitadas, o produto das duas funções

    f(x)\cdot g(x)

    também é uma função limitada.

  • Se uma função tiver uma assíntota vertical, ela não pode ser totalmente limitada. Por outro lado, a função pode ser limitada acima ou abaixo.
  • Qualquer função contínua e limitada em um intervalo é integrável.

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