Enunciado

Sejam f e g contínuas em R e tais que f x = g x para todo x racional. Prove que f x = g x para todo x real.

Passo 1

Como f é contínua em p , por definição temos que para todo ϵ > 0 existe δ > 0 tal um x qualquer do domínio, a função é contínua em p se:

x - p < δ   ⇒ f x - f p < ϵ

E se x - p < δ

p - δ < x < p + δ

E de modo análogo, o mesmo vale para g :

x - p < δ   ⇒ g x - g p < ϵ

Passo 2

Supondo que p é racional, ou seja, f p = g p temos que a vizinhança de p terá infinitos números irracionais, então no intervalo de p - δ até p + δ temos pelo menos um número irracional e pelo teorema da conservação do sinal, existirá δ > 0 tal que f x = g x nesse intervalo.

Dizer que f x ≠ g p para um x irracional é um absurdo já que pelo teorema da conservação do sinal, existirá δ > 0 tal que f x ≠ g x para p - δ < x < p + δ e sabemos que nesse intervalo temos pelo menos um número racional e nesse ponto o valor de f não satisfaz f x ≠ g x .

Logo, se adotarmos f x ≠ g x , a função f não será contínua, mas como o enunciado determina que f e g são contínuas em R , temos que ter, obrigatoriamente,   f x = g x .

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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