O floco de neve de Koch e suas propriedades: funções contínuas sem derivada em ponto algum

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2024-07-31

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Resumo

In this work, we present the existence of real continuous functions that have no derivative at any point. For this, we use the function developed by the mathematician Helge von Koch as an example, demonstrating that this function is continuous at all points but not differentiable at any point. We show how this curve is constructed and discuss itsproperties. To highlight these facts, many constructions of such functions are based on infinite series of functions. Therefore, we introduce some fundamental concepts and results from Mathematical Analysis, specifically, Sequences and Series of functions, which allow us to investigate the continuity and differentiability properties. Finally, we will comment on an interesting result that reveals that the set of these functions constitutes a dense and residual set in the complete metric space, meaning that these functions exist abundantly. The proof of this statement is based on Baire’s Theorem, which generally states that any countable union of thin sets is so small that its complement is dense.

Descrição

Neste trabalho, apresentaremos a existência de funções contínuas reais que não possuem derivada em ponto algum. Para isso, utilizaremos a função desenvolvida pelo matemático Helge von Koch como exemplo, demonstrando que essa função é contínua em todos os pontos, mas não diferenciável em ponto algum. Mostraremos como ocorre a construção dessa curva e discutiremos suas propriedades. Para evidenciar esses fatos, muitas construções dessas funções são baseadas em séries infinitas de funções. Portanto, introduziremos alguns conceitos e resultados fundamentais da Análise Matemática, especificamente, sequências e séries de funções que serão de grande ajuda na investigação das propriedades de continuidade e diferenciabilidade. Por fim, comentaremos um resultado interessante que revela que o conjunto dessas funções, constitui um conjunto denso e residual no espaço métrico completo, ou seja, essas funções existem em abundância. A demonstração dessa afirmação é fundamentada no Teorema de Baire que, de modo geral, afirma que qualquer união enumerável de conjuntos magros é tão pequena que seu complementar é denso.

Palavras-chave

Espaços métricos, Continuidade, Diferenciabilidade, Funções contínuas, Curva de Koch, Teorema de Baire

Referência

SANTOS, Vivian Maria dos. O floco de neve de Koch e suas propriedades: funções contínuas sem derivada em ponto algum. 2024. 59 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Licenciatura em Matemática) - Departamento de Matemática, Universidade Federal Rural de Pernambuco, Recife, 2024.

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