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Insiemi limitati/illimitati

Lucia chiede chiarimenti in merito ad alcuni esercizi relativi a domini e codomini di funzioni come sottoinsiemi limitati/illimitati della retta reale.
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Ricevo da Lucia la seguente domanda:   Caro professore, non ho ben chiaro il concetto di estremo superiore e inferiore e stabilire contemporaneamente se sono anche massimi e minimo. Ho delle difficoltà con i seguenti esercizi (pag.1445, nn. 37, 41, 42, 44, Matematica.blu 2.0).   1) Stabilisci se le seguenti funzioni hanno dominio e codominio limitati o illimitati e determina l’estremo superiore e l’estremo inferiore di \(f(x)\) indicando anche se sono il massimo e il minimo. 2) Disegna il grafico della funzione: \[f(x)=\left\{ \begin{array}{ll} |x+1|\quad se\;x\le0 \\ \ln x \quad se\;x>0 \end{array} \right.\quad .\] Indica se ha estremo superiore o inferiore, se ha massimo e minimo.   3) Data la funzione \(y=\sqrt{\frac{2}{\left| x \right|}}\): a) trova il dominio; b) verifica che ha per estremo superiore \(+\infty\).   4) Trova il dominio della funzione \(y=\sqrt{\ln x-1}\) e stabilisci se si tratta di un intervallo limitato o illimitato. Verifica che ha per estremo inferiore \(L=0\).   Grazie.   Le rispondo così:   Cara Lucia, nel primo caso, la funzione \(a\) sembra avere dominio illimitato, \(D_a=\mathbb{R}-\left\{ 0 \right\}\), e codominio illimitato, \(C_a=\mathbb{R}-\left[ 1;2 \right[\): essendo \(C_a\) illimitato, \(f(x)\) risulta illimitata (\({{\inf }_{f}}=-\infty \),\({{\sup }_{f}}=+\infty\)). La funzione \(b\) presenta un dominio limitato superiormente, \({{D}_{b}}=\left] -\infty ;2 \right[-\left\{ -2 \right\}\), e un codominio illimitato, \(C_b=\mathbb{R}\) (\({{\inf }_{f}}=-\infty \),\({{\sup }_{f}}=+\infty\)).  La funzione \(c\) ha un dominio limitato sia inferiormente che superiormente, \(D_c=\left[ 0;2 \right[\), e un codominio pure limitato sia inferiormente che superiormente, \(C_c=\left[ -1;2 \right[\): pertanto (\({{\inf }_{f}}=-1\), \({{\sup }_{f}}=2\). Nel secondo caso, si può osservare come il codominio della funzione sia l’insieme \(\mathbb{R}\), per cui \({{\inf }_{f}}=-\infty \),\({{\sup }_{f}}=+\infty\). Nel terzo caso, la funzione ha dominio \(D=\mathbb{R}-\left\{ 0 \right\}\), che pertanto ha estremo superiore \(+\infty\). Infine, nel quarto caso, la funzione ha dominio \(D=\left[e;+\infty \right[\), intervallo limitato inferiormente e illimitato superiormente. Essendo il codominio \(C_c=\left[0;+\infty \right[\), si ha \(L={{\inf }_{f}}=0\).   Massimo Bergamini
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