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Cómo hacer que la aplicación de iPhone sea compatible con múltiples versiones de SDK(firmware) (1)

Sí, puede compilar con el último SDK (es decir, 5.1) y aún así ejecutarse en dispositivos con versiones anteriores del firmware (SDK).

Establezca su destino de implementación en la versión más antigua con la que desee poder ejecutar, es decir: 3.0.
Establece su SDK Base a la última versión con la que está compilando, es decir: 5.0. De esta manera, puede hacer referencia a las definiciones y símbolos más nuevos en su código. En este artículo, "SDK and Deployment Targets" se trata detalladamente el Despliegue vs Base SDK.
Enlace débil a las bibliotecas / marcos con símbolos que solo están disponibles en el iOS más nuevo. Esto es para que su aplicación se ejecute en un dispositivo que no tenga los símbolos más nuevos.
Debe verificar que haya disponible un método más nuevo antes de llamarlo. Debe asegurarse de no llamar a un método que sea 5.0 o 4.X solo cuando su aplicación esté en un dispositivo <4.0. Por supuesto, debe manejar con gracia el trabajo en versiones anteriores, ya sea mediante el uso de métodos más antiguos o no admitiendo características particulares que necesitan una compatibilidad más reciente con SDK.
NUEVO con XCode 4.2: para admitir dispositivos más antiguos, necesita agregar armv6 a las arquitecturas de compilación y eliminar armv7 de la lista de capacidades de dispositivo requeridas.

Vea estas preguntas y respuestas de SO para obtener más detalles:

Con iOS4 saliendo pronto, ya he planeado incluir un iAd en una futura actualización de una aplicación mía. Supongo que esto hará que mi aplicación sea inutilizable para cualquier persona con un firmware inferior a 4.0. ¿Hay alguna manera de cambiar esas variables y el archivo .xib en función del firmware del usuario? Aclamaciones.