Anar al contingut

Teorema de Clairaut

De L'Enciclopèdia, la wikipedia en valencià

En matemàtiques i, més concretament en càlcul diferencial, la teorema de Clairaut, també conegut com a teorema de Schwarz o teorema de l'igualtat de les derivades creuades, és una condició suficient de l'igualtat de les derivades parcials creuades d'una funció de vàries variables. El teorema establix que si les derivades parcials creuades existixen i són contínues, llavors són iguals.

Case general

[editar | editar còdic]

Siga f:A en An un conjunt obert tal que existixen les seues derivades creuades de qualsevol orde i són contínues en A, llavors per a qualsevol punt (a1,a2,,an)A es complix que

nfxi...xj(a1,,an)=nfxj...xi(a1,,an).

En dos variables

[editar | editar còdic]

Siga f:Ω una funció de dos variables definida en un conjunt obert Ω2, si existixen les segones derivades creuades i són contínues en Ω, açò és, f𝒞2(Ω) llavors estes són iguals, és dir:

2fxy=2fyx.

Demostració

[editar | editar còdic]

Siga

p=(x0,y0)Ω.

I siguen ε , δ>0 reals tals que (x0ε,x0+ε)×(y0δ,y0+δ)Ω. La qual cosa és possible, ya que Ω és un obert de 2.

Es definixen dos funcions F i G

F:(ε,ε),
G:(δ,δ),

de modo que:

F(t)=f(x0+t,y0+s)f(x0+t,y0)t(ε,ε).
G(s)=f(x0+t,y0+s)f(x0,y0+s)s(δ,δ),


Aplicant dos voltes el teorema de Lagrange:

F(t)F(0)=(t0)F(ξ1)=t[fx(x0+ξ1,y0+s)fx(x0+ξ1,y0)]=
=ts2fyx(x0+ξ1,y0+σ1),

i análogamente:

G(s)G(0)=st2fxy(x0+ξ2,y0+σ2),

en ξi(0,t) , σi(0,s), per comoditat d'escritura pero sense perdre generalitat, se suponen t,s>0.

Després fent tendir t i s a 0 es conseguix la demostració.

Vore també

[editar | editar còdic]