Punto di discontinuità

In matematica, in particolare in analisi, si dice punto di discontinuità di una funzione a valori reali  un punto appartenente al dominio di  nel quale la funzione non risulti continua. La nozione di punto di discontinuità può poi essere facilmente estesa al caso in cui la funzione non sia definita nel punto stesso, ma in un suo intorno (in modo che sia possibile definire i limite destro e sinistro).

Nel caso di una funzione a una sola variabile , questo significa che un punto  è di discontinuità se e solo se non è verificata la condizione:

.

A seconda del modo in cui questa condizione viene a mancare, i punti di discontinuità vengono raggruppati sotto tre famiglie, dette specie:

 discontinuità di prima specie: il limite destro e il limite sinistro per  tendente a  esistono finiti, ma sono diversi tra loro (la funzione presenta un "salto" finito nel punto di ascissa );
 discontinuità di seconda specie: almeno uno dei due limiti per  tendente a  è infinito (positivo o negativo) oppure non esiste (in quest'ultimo caso si parla anche di discontinuità essenziale);
 discontinuità di terza specie (o eliminabile): esistono uguali e finiti i limiti destro e sinistro per  tendente a , ma il loro valore è diverso dal valore di  nel punto  oppure  non è definita in .

Discontinuità di prima specie (o di salto) 
Sia .

Un punto  è di discontinuità di prima specie per  quando esistono i limiti sinistro e destro della funzione per  che tende a  e sono entrambi finiti, ma sono diversi. Ovvero quando valgono tutte le seguenti condizioni:

 
 
 

La discontinuità viene comunemente definita "di salto" perché l'aspetto del grafico è quello di un salto nel punto di discontinuità. Viene inoltre detto "salto" la quantità .

Esempi 

La funzione

 

vale sempre 1 per  positivi e -1 per  negativi, e fa quindi un "salto" in  (in cui vale 0).

Nell'esempio mostrato in figura, la funzione è definita nel modo seguente:

Discontinuità di seconda specie (o essenziale) 
Sia .

Un punto  è di discontinuità di seconda specie per  quando il limite della funzione per  che tende a  da destra e/o da sinistra è infinito o non esiste. In altre parole, quando vale una delle seguenti condizioni:

 
 

Nel primo caso, la discontinuità è anche detta essenziale. Taluni definiscono "punto di discontinuità di seconda specie" anche un punto che non appartiene al dominio della funzione, ma che ne è di accumulazione (), e per cui valga una delle condizioni di cui sopra (ad esempio,  oppure , i cui limiti per  sono rispettivamente infinito e inesistente). A rigore, tuttavia, una funzione dovrebbe essere definita "continua" o "discontinua" solo nei punti appartenenti al suo insieme di definizione, e in questo senso funzioni come quelle citate sono continue in tutto il loro dominio (in entrambi i casi, l'insieme .

Esempi 

Un esempio con il limite infinito è la funzione

Un esempio in cui il limite non esiste è mostrato in figura ed è la funzione

Discontinuità di terza specie (o eliminabile) 
Sia .

Un punto  è di discontinuità di terza specie per  quando il limite destro della funzione per  che tende a  è uguale a quello sinistro, con entrambi valori finiti, ma il valore di  in  non coincide con questi limiti. In altre parole, quando valgono tutte le seguenti condizioni:

 
 
 

La discontinuità viene anche detta eliminabile in quanto è sufficiente "aggiustare" il valore di  in  nel modo seguente:

per rendere la funzione continua nel punto.

Vi sono alcuni che definiscono un punto "di discontinuità eliminabile" anche quando non appartiene al dominio della funzione, ma è di accumulazione per la funzione, e attorno al quale la funzione assuma limite finito e uguale da sinistra e destra.

Esempi 

La funzione 

si può estendere ad una funzione continua in  ponendo  (vedi limite notevole per il calcolo del limite). Per qualunque altra scelta di , la funzione presenterà discontinuità eliminabile in .

Un altro esempio, la cui figura è mostrata a lato, è rappresentato dalla funzione

con

Note

Bibliografia 
  
  
 Sulle caratteristiche delle curve piane come luoghi di violazione del principio di discontinuità, tesi di laurea di Pavel Florenskij, mistico e scienziato russo.

Voci correlate 
 Funzione continua
 Funzione di Dirichlet

Collegamenti esterni 
 

Calcolo infinitesimale