Sull'o piccolo
Partiamo dalla definizione formale e cerchiamo di capirla. Date due funzioni f(x) e g(x) e un punto di accumulazione (finito o infinito) x0 dell'insieme di definizione delle due funzioni, diciamo che "f(x) è "o piccolo" di g(x) per x che tende a x0" e scriviamo come segue:
\( f(x) = \mathop{}\mathopen{}{\scriptstyle\mathcal{O}}\mathopen{} \left(g(x)\right) \)
se il limite per x che tende a x0 del rapporto di f(x) su g(x) è uguale a zero, in simboli:
\( \lim_{x \to x_0} \frac{f(x)}{g(x)} = 0 \)
Che cosa stiamo dicendo e perché il simbolo "o piccolo" è un'utile notazione compatta che viene molto usata nella pratica?
In pratica stiamo semplicemente dicendo che per valori di x sufficientemente vicini a x0, f(x) assume dei valori trascurabili rispetto a quelli di g(x).
Facciamo un esempio:
a) per x che tende a 0, x4 è o piccolo di x2 (e in effetti x4 è un infinitesimo di ordine superiore rispetto a x2);
b) per x che tende a infinito, accade invece esattamente il contrario: è x2 ad essere o piccolo di x4 (e infatti x4 è un infinito di ordine superiore rispetto a x2).
E in effetti nel primo caso x4 assume valori trascurabili rispetto a (molto minori di) quelli che vi restituisce x2. Se prendete dei valori vicini a 0, es. 0,01, la prima funzione vi restituisce: 0.00000001 mentre la seconda 0.0001. Se poi andate ancora più vicino a zero, es. 0.00001, la prima funzione vi restituisce: 1*10-20 (un 1 con 20 zero davanti) mentre la seconda 1*10-10 (un 1 con 10 zero davanti): dieci miliardesimi più piccolo.
Nel caso (b) accade invece esattamente il contrario. Se prendiamo x=100, x4 restituisce 100.000.000 mentre x2 restituisce 10.000. Se prendiamo x=100.000, x4 restituisce 1*1020 (un 1 seguito da 20 zero, ovvero 100 miliardi di miliardi) mentre la seconda 1*1010 (un 1 seguito da 10 zero, ovvero 10 miliardi). 10 miliardi sembrano tanti, ma se confrontati con 100 trilioni praticamente sono trascurabili.
L'idea è tutta lì e, per verificare che f(x) è o piccolo di g(x) per x che tende a x0, è sufficiente verificare che questo limite sia soddisfatto:
\( \lim_{x \to x_0} \frac{f(x)}{g(x)} = 0 \)
Infine faccio notare che, dato che per una funzione infinitesima f(x) per x che tende a x0 è vero quanto segue:
\( \lim_{x \to x_0} \frac{f(x)}{1} = \lim_{x \to x_0} f(x) = 0 \)
allora il fatto che la funzione sia infinitesima per x che tende a x0 può essere anche espresso come segue:
\( f(x) = \mathop{}\mathopen{}{\scriptstyle\mathcal{O}}\mathopen{} \left(1\right) \)