Introducción
Para probar el teorema de Arzelá-Ascoli que veremos más adelante, usaremos familias de funciones que tienen la propiedad de enviar puntos muy cercanos del dominio a puntos muy cercanos en el contradominio. Suena a funciones continuas, ¿verdad? No obstante, en esta ocasión será el mismo valor de delta el que haga válida la cercanía para cualquier función.
Ejemplo. Considera el conjunto de funciones
Dejaremos como ejercicio demostrar que para cada
La propiedad que estamos describiendo se conoce como equicontinuidad. Presentamos la definición de:
Simon, B., Real Analysis A Comprehensive Course in Analysis, Part 1,. USA: American Mathematical Society, 2015, pág 70.
Definición. Familia uniformemente equicontinua. Sean
En particular, si
Rudin, W., Principios de Análisis Matemático (3a ed.). México: McGraw–Hill, 1980, pág 167.
Definición. Familia equicontinua de funciones complejas. Sea
Nota que toda función de una familia equicontinua es uniformemente continua.
Proposición. Sea
Demostración:
Sea
En la entrada Continuidad uniforme vimos que cada función continua con dominio compacto es uniformemente continua. En particular, para cada una de las primeras funciones de la sucesión,
Si hacemos
se sigue cumpliendo (2) para
mientras que si
Por lo tanto el conjunto de funciones en
La definición a considerar en el teorema de Arzelá-Ascoli
En la sección Teorema de Arzelá-Ascoli link nuestra familia de funciones tendrá un dominio compacto y consideraremos la definición de equicontinuidad que aparece en
Clapp, M., Análisis Matemático. Ciudad de México: Editorial Papirhos, IM-UNAM, 2015, pág 125.
Nota que la propiedad se fija en un punto:
Definición. Familia equicontinua en un punto: Sea
Esta definición se relaciona con la primera en el siguiente sentido:
Proposición: Si
Demostración:
Sea
El recíproco no es cierto. Ser equicontinua puntualmente no implica ser uniformemente equicontinua, la demostración queda como ejercicio.
Más adelante…
Anteriormente vimos algunos resultados de la compacidad en los conjuntos, en la siguiente sección mostraremos una herramienta para identificarla en espacios de funciones, presentando así, los últimos conceptos necesarios para conocer el teorema de Arzelá-Ascoli.
Tarea moral
- Resuelve los dos ejemplos de esta sección.
- Muestra un ejemplo de una familia equicontinua puntualmente en todos los puntos del dominio pero que no sea uniformemente equicontinua.