Indefinido

Aritmética

En matemáticas, una expresión es indefinida cuando no hay ningún valor válido que pueda tomar, lo cual se ve con mayor frecuencia en la división entre cero.

Definition

Una expresión es indefinida cuando no tiene respuesta dentro de las matemáticas, lo más común al dividir entre cero. Más precisamente, una expresión es indefinida cuando no tiene un valor significativo dentro del sistema numérico dado: $a/0$ es indefinido para todo $a$ porque ningún número $q$ satisface $0 \cdot q = a$ (si $a \neq 0$), o el valor no es único (si $a = 0$, en cuyo caso $0/0$ se llama indeterminado en lugar de simplemente indefinido, ya que puede aproximarse a cualquier valor en un límite). Formalmente, las expresiones indefinidas señalan que una función parcial se evalúa fuera de su dominio: la división se define como una función $\mathbb{R} \times (\mathbb{R}\setminus\{0\}) \to \mathbb{R}$, y la entrada $(a,0)$ cae fuera de ese dominio.

Example

$5/0$ es indefinido: no puedes repartir $5$ cosas entre $0$ grupos, y ningún número multiplicado por $0$ da $5$. $0/0$ es indeterminado, ya que puede aproximarse a cualquier valor en un límite, $\lim_{x \to 0} x/x = 1$, $\lim_{x \to 0} 2x/x = 2$, $\lim_{x \to 0} x^2/x = 0$, y el cálculo resuelve tales formas usando la regla de L'Hôpital o simplificación algebraica. En la aritmética de punto flotante IEEE 754: $1.0/0.0 = +\text{Inf}$, $-1.0/0.0 = -\text{Inf}$, y $0.0/0.0 = \text{NaN}$, convenciones elegidas por continuidad computacional más que por verdad matemática.

Key Insight

"Indefinido" no es lo mismo que "cero" o "infinito": significa que la pregunta misma no tiene una respuesta válida dentro del sistema numérico. En la aritmética real extendida (o la esfera de Riemann $\mathbb{C}\cup\{\infty\}$), algunas operaciones "indefinidas" reciben valores por convención, pero la consistencia requiere sacrificar algunas leyes algebraicas. El concepto también es fundamental en la teoría de la computabilidad: una máquina de Turing puede no detenerse en algunas entradas, produciendo una salida indefinida, y las funciones parciales (definidas solo en un subconjunto de su dominio natural) son el modelo de todo proceso computable.