Lezione 5 · Canale 1 · giovedì 1 ottobre 2026
Domini e limiti in più variabili
Programmazione Matematica
Funzioni e domini
Una funzione manda un vettore di componenti in uno di . Se è a valori scalari, se è a valori vettoriali.
Il dominio è il sottoinsieme dei punti in cui è definita: esiste per ogni e non esiste fuori da . Può essere tutto oppure una sua parte. Per descriverlo servono le nozioni seguenti.
- Aperto: formato solo da punti interni.
- Chiuso: contiene tutti i suoi punti di frontiera. Equivale a contenere tutti i suoi punti di accumulazione.
- Limitato: i suoi punti stanno a distanza dall'origine minore o uguale a una costante.
- Compatto: chiuso e limitato.
Le unioni e le intersezioni conservano queste proprietà solo in alcuni casi:
e sono sia aperti sia chiusi.
Tre domini
Un semipiano aperto. Per l'argomento deve essere positivo:
La retta è la frontiera e non appartiene a . Per sapere da che parte sta il dominio basta provare un punto: dà , quindi sta dall'altra parte della retta. Il dominio è aperto (la disuguaglianza è stretta) e illimitato. I punti di frontiera sono quelli della retta; i punti di accumulazione sono quelli con , cioè il dominio più la retta.
Un disco bucato. Per
servono due condizioni: il radicando è non negativo, cioè , e il denominatore non è nullo. Una somma di due quadrati si annulla solo se si annullano entrambi, quindi la seconda condizione esclude la sola origine: , non « e », che toglierebbe anche gli assi.
È un disco di raggio , circonferenza compresa, con un buco nell'origine.
- Frontiera: la circonferenza e l'origine.
- Punti di accumulazione: tutto il disco chiuso , origine compresa.
- Non è chiuso: l'origine è di accumulazione e non appartiene a .
- Non è aperto: contiene i punti della circonferenza, che sono di frontiera.
- È limitato, ma non essendo chiuso non è compatto.
L'origine è di accumulazione per il disco bucato
- dominio (bordo incluso)
- intorno dell'origine di raggio
Un semipiano chiuso. Si cerca una funzione con dominio chiuso e illimitato. Per il dominio è , chiuso e illimitato ma anche aperto. Per avere un dominio contenuto strettamente in si prende :
Qui la retta è inclusa, quindi è chiuso. Funzione e dominio sono oggetti diversi: è una funzione, un insieme.
Semipiano aperto e chiuso
: aperto
- :
: chiuso
- :
Grafico e limitatezza
Il grafico di una funzione è un insieme. Per sta in ; per una funzione scalare di variabili sta in :
Si definisce anche quando non si può disegnare: con tre o più variabili vive in dimensione almeno quattro.
Una funzione scalare è limitata se esiste con per ogni . Per una funzione a valori vettoriali si misura il valore con la norma:
Per le funzioni scalari hanno senso estremo superiore, estremo inferiore, massimo e minimo. Per quelle a valori vettoriali non si trasferiscono allo stesso modo, perché con non è totalmente ordinato.
Il limite
Sia e sia un punto di accumulazione di . Serve questa ipotesi perché ci si deve poter avvicinare a con punti di diversi da . Non occorre che stia in , e il valore , se esiste, non conta. Per
si ha ma .
La condizione sulla distanza da dice , l'intorno privato del centro; la conclusione dice . Quindi per ogni intorno di c'è un intorno bucato di i cui punti di hanno immagine dentro.
Limite in di , con
Per la struttura non cambia: le distanze si misurano con la norma, sia fra i punti di partenza sia fra i valori. Per la norma di è il valore assoluto.
Limiti infiniti. Per una funzione a valori scalari, con , significa e significa :
Per l'ultima condizione è . L'uscita resta un numero reale, quindi il confronto non cambia.
Il punto all'infinito
In si distinguono e . In si aggiunge un solo elemento, distante dall'origine quanto si vuole:
Scrivere significa : conta la distanza dall'origine, non le singole componenti. Un intorno di è l'insieme dei punti di norma maggiore di una costante :
Con questa definizione ha senso chiedere se sia punto di accumulazione di . Lo è quando ogni intorno contiene punti di , cioè quando ha punti di norma arbitrariamente grande.
- Il semipiano di ha come punto di accumulazione: si possono studiare i limiti per .
- Il disco di , , è limitato: non è di accumulazione e non si studia il limite all'infinito.
Un intorno di incontra il dominio?
Dominio illimitato:
- dominio
- bordo dell'intorno di
Dominio limitato:
- dominio
- bordo dell'intorno di
Prima di chiedersi quanto vale un limite bisogna verificare che il punto verso cui si tende, anche , sia di accumulazione per il dominio. Solo allora il limite può esistere finito, esistere infinito o non esistere.
Formulario
Limite in
Limite (scalare)
Grafico
Funzione limitata
Punto all'infinito
Aperti e chiusi
- unione di aperti: aperto
- intersezione finita di aperti: aperto
- intersezione di chiusi: chiuso
- unione finita di chiusi: chiuso