Apresente a notação formal para cada conceito abordado.
Passo 1
Você pediu: “Apresente a notação formal para cada conceito abordado.” Ou seja, o objetivo aqui é fornecer, para vários conceitos matemáticos/computacionais que costumam aparecer em matérias de exatas, a notação formal típica e explicar o que cada símbolo significa. Não foi dada nenhuma lista específica de conceitos, então vou cobrir os conceitos fundamentais que geralmente aparecem em provas de cálculo, álgebra linear e probabilidade, apresentando a notação formal e uma breve explicação de cada símbolo.
Explicação das notações: \,A\subseteq B significa que todo elemento de A também pertence a B. \,x\in A diz que o elemento x pertence ao conjunto A. \,A\cup B é a união; \,A\cap B é a interseção; \,A\setminus B é o conjunto dos elementos de A que não estão em B. \varnothing é o conjunto vazio. Exemplo: se A=\{1,2\} e B=\{1,2,3\} então A\subseteq B.
Passo 3
Função — notação formal:
f: A \to B,\qquad y=f(x)
Explicação: f: A\to B significa que f é uma regra que associa cada x\in A a um único y\in B. Em y=f(x), x é a variável independente (entrada) e y é a imagem (saída). Domínio é \operatorname{dom}(f)=A e imagem/contradomínio é \operatorname{im}(f)\subseteq B. Exemplo: f:\mathbb{R}\to\mathbb{R},\; f(x)=x^2.
Passo 4
Relação de equivalência — notação formal:
\sim\\ \text{é relação em }X\quad\text{com propriedades: reflexiva, simétrica, transitiva.}
Explicação: Dizemos a\sim b quando a e b estão relacionados segundo a relação \sim. Formalmente: reflexiva \forall x\in X,\; x\sim x; simétrica \forall x,y,\; x\sim y\Rightarrow y\sim x; transitiva \forall x,y,z,\; x\sim y\wedge y\sim z\Rightarrow x\sim z. Exemplo: congruência módulo n: a\equiv b\pmod{n}.
Explicação: Para qualquer tolerância \varepsilon pequena, existe um índice N a partir do qual os termos a_n ficam a menos de \varepsilon de L. Exemplo: \lim_{n\to\infty}\frac{1}{n}=0.
Passo 7
Limite e continuidade de função — notação formal:
\lim_{x\to a} f(x) = L
Definição \varepsilon-\delta: \lim_{x\to a} f(x)=L significa
f\\ \text{é contínua em }a\iff \lim_{x\to a} f(x)=f(a).
Explicação: As mesmas ideias de aproximação; continuidade significa que o valor da função coincide com o limite. Exemplo: polinômios são contínuos em todo \mathbb{R}.
Passo 8
Derivada — notação formal:
f'(x)=\lim_{h\to 0}\frac{f(x+h)-f(x)}{h}
Explicação: f'(x) é a taxa de variação instantânea de f em x. A derivada existe se o limite acima existir (finito). Exemplo: para f(x)=x^2, calcule
Explicação: \mathcal{P} é uma partição de [a,b] com subintervalos [x_{i-1},x_i], \Delta x_i=x_i-x_{i-1}, e x_i^*\in[x_{i-1},x_i]. O valor da integral é o limite das somas de Riemann quando o tamanho máximo dos subintervalos \|\mathcal{P}\| tende a zero. Exemplo: \int_0^1 x\,dx=\tfrac{1}{2}.
Passo 10
Série numérica — notação formal:
\sum_{n=1}^{\infty} a_n,\qquad S_N=\sum_{n=1}^{N} a_n,\qquad \lim_{N\to\infty} S_N = S
Explicação: A série converge para S se a sequência das somas parciais S_N converge para S. Exemplo: \sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{2^n}=1.
Passo 11
Espaço vetorial — notação formal:
(V,+,\cdot)\\ \text{é um espaço vetorial sobre o corpo } \mathbb{F}
Propriedades: fechamento em soma e multiplicação por escalar, existência de elemento neutro 0, inversos, leis distributivas, etc. Explicação: V é um conjunto cujos elementos (vetores) podem ser somados e multiplicados por escalares em \mathbb{F} (por exemplo \mathbb{R} ou \mathbb{C}). Exemplo: \mathbb{R}^n com soma componente a componente e escalares em \mathbb{R}.
Explicação: A\in\mathbb{R}^{m\times n} é uma matriz com m linhas e n colunas; a_{ij} é o elemento na linha i e coluna j. AB é o produto matricial (definido se o número de colunas de A iguala o número de linhas de B). A^T é a transposta; \det(A) é o determinante (definido se A é quadrada). Exemplo: multiplicar matrizes seguindo soma de produtos das linhas pelas colunas.
Passo 13
Autovalores e autovetores — notação formal:
A v = \lambda v,\qquad v\neq 0,\quad \lambda\in\mathbb{C}
Polinômio característico:
\det(A-\lambda I)=0
Explicação: \lambda é autovalor de A se existe v\neq 0 tal que Av=\lambda v. I é a matriz identidade. Resolve-se \det(A-\lambda I)=0 para achar os \lambda. Exemplo: para A=\begin{pmatrix}2&0\\\ 0&3\end{pmatrix}, autovalores \lambda=2,3.
Passo 14
Transformação linear — notação formal:
T: V\to W,\quad T(\alpha u + \beta v)=\alpha T(u)+\beta T(v)
Explicação: T preserva soma e multiplicação por escalar; V,W são espaços vetoriais. Em coordenadas, T corresponde a uma matriz se bases forem escolhidas. Exemplo: rotação em \mathbb{R}^2.
Propriedades do produto interno: linearidade, simetria/conjugada, e positividade. Explicação: \langle u,v\rangle é um número que mede similaridade; a norma \|v\| dá comprimento. Em \mathbb{R}^n, \langle u,v\rangle = \sum_{i=1}^n u_i v_i. Exemplo: desigualdade de Cauchy-Schwarz |\langle u,v\rangle|\le\|u\|\|v\|.
Passo 16
Medida e espaço de medida — notação formal:
(\Omega,\mathcal{F},\mu)
Explicação: \Omega é o espaço amostral (conjunto), \mathcal{F} é uma σ-álgebra de subconjuntos de \Omega, e \mu:\mathcal{F}\to[0,\infty] é uma medida que satisfaz \mu(\varnothing)=0 e contabilidade aditiva (σ-aditividade). Em probabilidade, \mu é P e P(\Omega)=1.
Passo 17
Variável aleatória e distribuição — notação formal:
Explicação: X é uma função mensurável que associa cada evento elementar \omega a um número real. \mathcal{B}(\mathbb{R}) é a σ-álgebra boreliana na reta. Exemplo: se X é normal, escrevemos X\sim\mathcal{N}(\mu,\sigma^2).
Explicação: A esperança é a média ponderada pelo P; a variância mede dispersão em torno da esperança. Para variáveis discretas: \mathbb{E}[X]=\sum_x x\,P(X=x). Para contínuas: \mathbb{E}[X]=\int_{-\infty}^{\infty} x f_X(x)\,dx, quando f_X é densidade.
Passo 19
Modos de convergência de variáveis aleatórias — notação formal:
Explicação breve: X_n\xrightarrow{a.s.}X significa P(\lim_{n\to\infty} X_n = X)=1. X_n\xrightarrow{P}X significa \forall\varepsilon>0,\;P(|X_n-X|>\varepsilon)\to 0. L^p significa \mathbb{E}[|X_n-X|^p]\to 0. Convergência em distribuição significa F_{X_n}(x)\to F_X(x) em todos os pontos de continuidade de F_X.
Estatística de teste: T=T(X_1,\dots,X_n). Região de rejeição R. Nível de significância \alpha com P(\text{rejeitar }H_0\mid H_0)=\alpha. p-valor: p=\inf\{\alpha: \text{rejeitar }H_0\}.
Explicação: H_0 é hipótese nula; H_1 hipótese alternativa; T é calculado a partir da amostra; comparamos T com uma distribuição para decidir rejeitar H_0 ou não.
Resposta
Conjuntos
Funções
Relações de equivalência
Sequências
Limite de sequência
Limite de função e continuidade
Derivada
Integral (Riemann)
Séries numéricas
Espaço vetorial
Matrizes e operações
Autovalores e autovetores
Transformação linear
Produto interno e norma
Medida e probabilidade
Variável aleatória e distribuição
Esperança e variância
Modos de convergência (a.s., em prob., em L^p, em distribuição)
Testes de hipótese