ANALYSE 1. Uge 7, 4. juni juni, 2007

Relaterede dokumenter
ANALYSE 1, 2014, Uge 6

ANALYSE 1, 2014, Uge 5

Besvarelse, Eksamen Analyse 1, 2013

Kalkulus 2 - Grænseovergange, Kontinuitet og Følger

Hilbert rum. Chapter Indre produkt rum

Gult Foredrag Om Net

Punktmængdetopologi. Mikkel Stouby Petersen. 1. marts 2013

Afgør for hver af følgende rækker om den er divergent, betinget konvergent eller absolut konvergent. 2 n. n=1 2n (n + 1)2 1 = 2(n + n+1

MASO Uge 6. Følger i euklidiske rum Ekstremværdisætningen. Jesper Michael Møller. Department of Mathematics University of Copenhagen.

Analyse 2. Gennemgå bevis for Sætning Supplerende opgave 1. Øvelser. Sætning 1. For alle mængder X gælder #X < #P(X).

Analyse 1, Prøve 2 Besvarelse

n=1 er veldefineret for alle følger for hvilke højresiden er endelig. F.eks. tilhører følgen

Besvarelses forslag til Tag-hjemeksamen Vinteren 02 03

Analyse 1. Matthias Christandl

Konvergens i L 1 -forstand. Definition af L 1 -seminorm. Topologi i pseudometrisk rum. Seminorm til norm

Hilbert rum. Chapter Indre produkt rum

Fundamentale begreber fra Analysen. Introduktion. De reelle tal. Carsten Lunde Petersen

Skriftlig eksamen - med besvarelse Topologi I (MM508)

Matematik 2 AN. Matematisk Analyse. Metriske rum. Christian Berg

Analyse 1, Prøve 4 Besvarelse

af koblede differentialligninger (se Apostol Bind II, s 229ff) 3. En n te ordens differentialligning

Analyse 1, Prøve juni r+1. Men vi har øjensynligt, at 2. r r+1

ANALYSE 1, 2014, Uge 3

6.1 Reelle Indre Produkter

Den homogene ligning. Vi betragter den n te ordens, homogene, lineære differentialligning. d n y dt n. an 1 + any = 0 (1.2) dt. + a1 d n 1 y dt n 1

N o t e r t i l G e o m e t r i

Gamle eksamensopgaver (MASO)

Oversigt [S] 8.7, 8.8, 8.9

Supplerende opgaver. S1.3.1 Lad A, B og C være delmængder af X. Vis at

Konstruktion af de reelle tal

MM502+4 forelæsningsslides

En differentiabel funktion hvis afledte ikke er kontinuert Søren Knudby

1.1. n u i v i, (u, v) = i=1

MASO Uge 1. Relle tal Følger. Jesper Michael Møller. 10. september Department of Mathematics University of Copenhagen

Differentiabilitet. f(h) = f(x 0 +h) f(x 0 ). y = f(x) f(h) df(h) Figur 1: Tangent, tilvækst og differential. lim. df(h) = f (x 0 )h.

Primtal - hvor mange, hvordan og hvorfor?

MASO Uge 1. Relle tal Følger. Jesper Michael Møller. 7. september Department of Mathematics University of Copenhagen

Eksamen Analyse 1, Juni 2015, Besvarelse 1. Opgave 1. ( ln x) q x p dx =

MATEMATIK 11 Eksamensopgaver Juni 1995 Juni 2001, 3. fjerdedel

8 Regulære flader i R 3

MATEMATIK 11 Eksamensopgaver Juni 1995 Juni 2001, 4. fjerdedel

Matematik H 2 ANALYSE OG OPTIMERING

Taylors formel. Kapitel Klassiske sætninger i en dimension

Her skal du lære om 1. Talfølge og talrække 2. Afsnitssum 3. Konvergens 4. Konvergente rækker har små led 5. Regneregler

Kompleks Funktionsteori

Differentiation af sammensatte funktioner

1: Fundamentale begreber.

2. Fourierrækker i en variabel

GRUNDBEGREBER VEDRØRENDE TOPOLOGI, KONVERGENS OG KONTINUITET I EUKLIDISKE RUM. Gert Kjærgård Pedersen November 2002

Asymptotisk testteori

Test grafisk afledede Højere partielle afledede Differentiationsordenen er ligegyldig Partielle differentialligninger Test Laplaces ligning

Taylor s approksimationsformler for funktioner af én variabel

GEOMETRI-TØ, UGE 6. . x 1 x 1. = x 1 x 2. x 2. k f

Eksamen 2014/2015 Mål- og integralteori

Taylor s approksimationsformler for funktioner af én variabel

Punktmængdetopologi, metriske rum, fuldstændighed. Morten Grud Rasmussen 17. november 2017

MATEMATIK 3 EN,MP 17. september 2014 Oversigt nr. 1

N o t e r t i l G e o m e t r i

Oversigt [S] 2.7, 2.9, 11.4

Sætning (Kædereglen) For f(u), u = g(x) differentiable er den sammensatte funktion F = f g differentiabel med

Wigner s semi-cirkel lov

Funktion af flere variable

Arctan x = x x3 3 + x5 (En syvende berømt række er binomialrækken, [S] 8.8.) Eksempel

DesignMat Den komplekse eksponentialfunktion og polynomier

Matematisk modellering og numeriske metoder. Lektion 8

Definition. og lœngden, normen. og afstanden mellem vektorer a og b. Der gælder

Trykfejlsliste - alle fejl Asymptotisk teori

Noter til Perspektiver i Matematikken

Mat H /05 Note 2 10/11-04 Gerd Grubb

UGESEDDEL 9 LØSNINGER. Sydsæter Theorem 1. Sætning om implicitte funktioner for ligningen f(x, y) = 0.

N o t e r t i l G e o m e t r i

Supplerende note om Hilbertrum og Banachrum

ANALYSE 1, 2015, Uge 2

Besvarelser til de to blokke opgaver på Ugeseddel 7

Matematik 2 MA Matematisk Analyse

Oversigt [LA] 11, 12, 13

83 - Karakterisation af intervaller

Archimedes Princip. Frank Nasser. 12. april 2011

Potensrækker. Morten Grud Rasmussen november Definition 1 (Potensrække). En potensrække er en uendelig række på formen

(c) Opskriv den reelle Fourierrække for funktionen y(t) fra (b), og afgør dernæst om y(t) er en lige eller ulige funktion eller ingen af delene.

Indhold. Litteratur 11

Indledning. 1 Martingalerepræsentationssætningen

Tallet π er irrationalt Jens Siegstad

Taylorudvikling I. 1 Taylorpolynomier. Preben Alsholm 3. november Definition af Taylorpolynomium

Aarhus Universitet 5. februar Meddelelse 2

1 Punktmængdetopologi. metriske rum, fuldstændighed

ANALYSE 1, 2013, Uge 2

Differentiation af Trigonometriske Funktioner

Nogle grundlæggende begreber

Grænseværdier og Kontinuitet

Ekstrema: Teori og praksis Ubegrænset, ikke-lineær optimering

13 Markovprocesser med transitionssemigruppe

Analytisk geometri. Et simpelt eksempel på dette er en ret linje. Som bekendt kan en ret linje skrives på formen

Differentialkvotient af cosinus og sinus

Affine og konvekse mængder

Oversigt [S] 2.7, 2.9, 11.4

1 Beviser for fornyelsessætningen

MATEMATIK 3 ET,MP, FYS, NANO 29. august 2012 Oversigt nr. 1

Ekstremum for funktion af flere variable

Transkript:

ANALYSE 1 Uge 7, 4. juni - 10. juni, 2007 Forelæsninger Mandag 4. juni Formålet med denne dags forelæsninger er at etablere en overgang til emnet metriske rum, hvis hovedformål er at udvide begreber som konvergens, kontinuitet o.s.v. samt resultater vedr. disse til mere generelle rum end R, herunder talrummene R k. Hertil kræves en omformulering af nogle af de grundlæggende resultater om og egenskaber ved de reelle tal. Dagens hovedemne er en alternativ formulering af supremumsprincippet, som muliggør de følgende generaliseringer. Til dette formål indføres begreberne delfølger og Cauchyfølger (eller fundamentalfølger), og det almindelige konvergensprincip TL Sætning 4.4.10 bevises både for R og mere generelt for R k. Vi kommer til at gøre brug af den euklidiske afstand d(x, y) mellem to punkter x = (x 1,..., x k ) og y = (y 1,..., y k ) i R k, defineret ved d(x, y) = x y = (x 1 y 1 ) 2 + + (x k y k ) 2. Afstandsmålet d kan herved opfattes som en afbildning d : R k R k R. Dens vigtigste egenskaber er gengivet og bevist i et tillæg til denne ugeseddel. Torsdag 7. juni påbegyndes noterne om metriske rum. Det meste af 1 gennemgås. Det vil være en god ide, at have talrummet R k (eller blot R 2 eller R 3 ) og det, der står i tillægget til denne ugeseddel, i tankerne ved læsningen. Noterne, Christian Berg: Metriske rum, kan købes i naturfagsbogladen eller hentes på adressen http://www.math.ku.dk/noter. (Vend!) 1

Regneøvelser Mandag 4. juni regnes følgende opgaver: TL 12.7.1 c) Find også det åbne konvergensinterval for de fundne rækker. TL 12.7.2 TL 12.7.5 TL 12.8.1 c),d),f). Se bort fra spørgsmålet om konvergens i endepunkterne af konvergensintervallet. I den sidste får du (formentlig) brug for at vurdere restleddet i Taylors formel. TL 12.8.3 c),e),g). Husk at begrunde, hvorfor den fundne række er Taylorrækken for den givne funktion. TL 12.8.14. Læg her særlig mærke til, hvad der sker for x = 0 TL 12.8.6 Torsdag 7. juni regnes følgende opgaver: Opgave H a) Lad ) a n = (1 + ( 1) n ) (1 + ( 1)n, n N. n Find to konvergente delfølger af følgen (a n ) n N med forskellige grænseværdier. b) Lad b n = cos (n π2 + 12 ), n N. n Find tre konvergente delfølger af følgen (b n ) n N grænseværdier. med tre forskellige TL 4.4.4 Opphopningspunkt kaldes i dansk terminologi fortætningspunkt. Vink. I a) kan man vælge ɛ = 1, k = 1, 2, 3,... og foretage tilsvarende k passende valg af n k. Opgave I Bestem fortætningspunkterne for følgerne i Opgave H. Opgave J Gør rede for, at punktfølgen (x n ) n N i R 2, hvor ( x n = (2 1 ) n n )2, ln, n + 1 2

er konvergent og find grænsepunktet. Opgave K Lad x n = ( cos n π ) 2, sin nπ, n N. 2 a) Find fire konvergente delfølger af punktfølgen (x n ) n N med indbyrdes forskellige grænsepunkter. b) Find en delfølge af (x n ) n N med netop to fortætningspunkter (idet definitionen af fortætningspunkt for en punktfølge er helt analog til den i Opgave TL 4.4.4 givne for en talfølge). Opgave L Giv et eksempel på en kontinuert funktion f :]0, 1] R og en Cauchyfølge (a n ) n N i ]0, 1], således at (f(a n )) n N ikke er en Cauchyfølge. Opgave M Gør rede for, at beviserne for lemmaerne TL 4.4.7-9 kan overføres til vilkårlige punktfølger i et talrum R k. Opgave N a) Vis, at enhver begrænset monoton talfølge er en Caucyfølge. Vink. Antag, at (a n ) n N er monotont voksende, og at den ikke er en Caucyfølge. Da findes et ɛ > 0 således at for ethvert N N findes n, m > N, således at a n a m ɛ. Benyt dette til at finde en delfølge (a nk ), således at a n2k a n2k 1 ɛ for alle k N, og gør rede for at (a n ) n N så må være ubegrænset. b) Benyt Opgave B (på ugeseddel 1) sammen med a) til at slutte, at supremumsegenskaben følger af det almindelige konvergensprincip. 3

Tillæg vedr. euklidisk afstand og konvergens i R k. Den euklidiske afstand d(x, y) mellem to punkter x = (x 1,..., x k ) og y = (y 1,..., y k ) i R k er givet ved hvor d(x, y) = x y, x = (x 1 ) 2 + + (x k ) 2. Vi har her brugt samme betegnelse, som i Tore A. Kro: Funksioner af flere variable, jvf. afsnit 2.1.1. I noterne om metriske rum bruges betegnelsen 2, jvf. p. 1.4. Afstandsfunktionen d : R k R k R har følgende grundlæggende egenskaber: i) d(x, y) 0 for alle x, y R k og d(x, y) = 0, hvis og kun hvis x = y. ii) d(x, y) = d(y, x) for alle x, y R k. iii) d(x, y) d(x, z) + d(z, y) for alle x, y, z, R k. Egenskaberne i) og ii) er ligetil at eftervise og overlades til læseren. Uligheden iii) kaldes trekantsuligheden og er velkendt for R og R 2, jvf. TL side 83. Ved at erstatte x med x+z og y med z y ses den at være ækvivalent med uligheden x + y x + y ( ) for vilkårlige x, y R k. Indsættes udtrykket for ses ved kvadrering, at denne er ækvivalent med (x 1 +y 1 ) 2 + (x k +y k ) 2 (x 1 ) 2 + +(x k ) 2 +(y 1 ) 2 + +(y k ) 2 +2 x y, som ved udregning kan omskrives til x 1 y 1 + + x k y k x y. ( ) Udtrykket på venstresiden kaldes det indre produkt af x og y og betegnes tit med x y, d.v.s. x y = x 1 y 1 + + x k y k. 4

Herved ses, at ( ) og dermed ( ) følger, hvis vi kan vise den såkaldte Cauchy- Schwarz ulighed: x y x y. Ser vi først på tilfældet k = 2, lyder denne x 1 y 1 + x 2 y 2 (x 1 ) 2 + (x 2 ) 2 (y 1 ) 2 + (y 2 ) 2, som ved kvadrering og udregning er ækvivalent med d.v.s. 2x 1 y 1 x 2 y 2 (x 1 ) 2 (y 2 ) 2 + (x 2 ) 2 (y 1 ) 2, (x 1 y 2 x 2 y 1 ) 2 0, som jo er sand. For vilkårligt k fås tilsvarende ved kvadrering, at Cauchy-Schwarz ulighed er ækvivalent med 2 x i y i x j y j { (x i ) 2 (y j ) 2 + (x j ) 2 (y i ) 2}, 1 i<j k 1 i<j k som også kan skrives 1 i<j k (x i y j x j y i ) 2 0, hvilket er sandt. Hermed er trekantsuligheden iii) (og Cauchy-Schwarz ulighed) bevist. Ved forelæsningerne torsdag 4. juni indføres følgende tre definitioner, som vi iøvrigt vender tilbage til i mere generel form i noterne om metriske rum. Definition A En (punkt)følge i R k er en afbildning x : N R k. Vi skriver x n i stedet for x(n) og betegner følgen med (x n ) n N eller x 1, x 2, x 3,..., hvor altså x n R k for hvert n N. Definition B Punktfølgen (x n ) n N i R k er konvergent med grænsepunkt x R k, hvis x n x 0 for n, eller, med andre ord, hvis der for hvert ɛ > 0 findes et N N, således at d(x n, x) < ɛ for alle n > N. 5

Definition C En punktfølge (x n ) n N i R k er en Cauchyfølge, hvis der for hvert ɛ > 0 findes et N N, således at d(x n, x m ) < ɛ for alle n, m > N. Endvidere omtales følgende to sætninger. Sætning A Punktfølgen (x n ) n N i R k, hvor x n = (x 1 n,..., x k n) for hvert n N, er konvergent med grænsepunkt x = (x 1,..., x k ) R k, hvis og kun hvis hver af koordinatfølgerne (x i n) n N, i = 1,..., k, er konvergent (i R) med grænseværdi x i. Sætning B (Det almindelige konvergensprincip for R k ) En punktfølge (x n ) n N i R k er konvergent, hvis og kun hvis den er en Cauchyfølge. 6