Satz Von Weierstraß: Spiralbuch Selbst Gestalten

July 14, 2024, 2:26 am

Dieses Gegenbeispiel lässt sich auf beliebige unendlichdimensionale normierte Räume verallgemeinern, man kann darin immer eine unendliche Folge von Vektoren der Länge 1 konstruieren, die untereinander paarweise einen Abstand von wenigstens 1/2 besitzen. Als Ersatz für den Satz von Bolzano-Weierstraß in unendlichdimensionalen Vektorräumen existiert in reflexiven Räumen folgende Aussage: Jede beschränkte Folge eines reflexiven Raumes besitzt eine schwach konvergente Teilfolge. Zusammen mit den sobolevschen Einbettungssätzen liefert die Existenz von schwach konvergenten Teilfolgen beschränkter Folgen häufig Lösungen von Variationsproblemen und damit partiellen Differentialgleichungen. Folgerungen und Verallgemeinerungen [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Aus dem Satz von Bolzano-Weierstraß folgt, dass jede monotone und beschränkte Folge reeller Zahlen konvergiert ( Monotoniekriterium) und dass eine stetige Funktion auf einem abgeschlossenen und beschränkten Intervall ein Maximum bzw. ein Minimum annimmt ( Satz vom Minimum und Maximum).

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Unabhängig davon fanden mehrere Mathematiker weitere Beweise, etwa Runge (1885), Picard (1891), Volterra (1897), Lebesgue (1898), Mittag-Leffler (1900), Fejér (1900), Lerch (1903), Landau (1908), de La Vallée Poussin (1912) und Bernstein (1912). [1] Verallgemeinerungen [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Zum Approximationssatz von Stone-Weierstraß wurden mehrere Verallgemeinerungen gefunden, so etwa der Satz von Bishop. Mit beiden Sätzen eng verbunden ist das Lemma von Machado, mit dessen Hilfe eine verallgemeinerte Fassung des Approximationssatzes von Stone-Weierstraß hergeleitet werden kann, welche diesen auf beliebige Hausdorffräume und die dazu gehörigen Funktionenalgebren der im Unendlichen verschwindenden stetigen Funktionen ausdehnt. [2] Literatur [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Kurt Endl, Wolfgang Luh: Analysis II. Aula-Verlag 1972. 7. Auflage. 1989, ISBN 3-89104-455-0, S. 132–134 Lutz Führer: Allgemeine Topologie mit Anwendungen. Vieweg Verlag, Braunschweig 1977, ISBN 3-528-03059-3.

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Beweis [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Voraussetzung: Sei eine stetige Funktion mit und. sei die Menge aller Funktionswerte, die annimmt. Die Folgen und mit jeweils heißen zugehörig, wenn für je ein Folgenglied gilt:. bzw. sei eine durch geeignete Auswahl aus bzw. entstehende Teilfolge, wobei. A. Behauptung: Jede Folge hat eine Teilfolge, die gegen ein konvergiert. Beweis: Die zugehörige Folge ist wegen beschränkt. Mit dem Satz von Bolzano-Weierstraß lässt sich aus eine konvergente Teilfolge auswählen. Da kompakt ist, konvergiert gegen ein. Da in stetig ist, konvergiert die zugehörige Folge nach dem Folgenkriterium der Stetigkeit gegen. B. Behauptung: ist in [a, b] nach oben beschränkt. Der Beweis wird indirekt geführt. - Annahme: ist nicht nach oben beschränkt. Dann gibt es eine streng monoton steigende und (bestimmt) divergente Folge. [1] Jede Teilfolge von ist ebenfalls divergent. Das ist widersprüchlich, denn mit A. lässt sich aus eine konvergente Teilfolge auswählen. Also ist nach oben beschränkt, und hat ein Supremum.

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\(\left| {{a_n} - \eta} \right| < \varepsilon\) Satz von Bolzano und Weierstraß Der Satz von Bolzano und Weierstraß besagt, dass jede beschränkte unendliche Zahlenfolge ⟨a n ⟩ zumindest einen Häufungswert h besitzt. Eine Folge ist dann beschränkt, wenn es ein endliches Intervall gibt, in dem alle der unendlich vielen Folgenglieder liegen. Grenzwert bzw. Limes Eine Zahl g heißt Grenzwert einer unendlichen Folge ⟨a n ⟩, wenn in jeder Umgebung von g fast alle Glieder der Folge liegen. \(\mathop {\lim}\limits_{n \to \infty} {a_n} = g\) Wenn es einen Grenzwert gibt, so ist dieser auch ein Häufungswert. Die Umkehrung gilt nicht, weil es Folgen gibt, die zwar einen oder mehrere Häufungswerte aber keinen Grenzwert besitzen. \(\eqalign{ & \mathop {\lim}\limits_{n \to \infty} \dfrac{1}{n} = 0 = {\text{Grenzwert}} \cr & \mathop {\lim}\limits_{n \to \infty} {\left( { - 1} \right)^n} = \pm 1 = {\text{2 Häufungswerte}}{\text{, kein Grenzwert}} \cr} \) Nullfolge Eine Folge ⟨a n ⟩ ist e ine Nullfolge, wenn sie gegen den Grenzwert Null konvergiert.

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Der Satz von Lindemann-Weierstraß ist ein zahlentheoretisches Resultat über die Nichtexistenz von Nullstellen bei gewissen Exponentialpolynomen, woraus dann beispielsweise die Transzendenz der eulerschen Zahl und der Kreiszahl folgt. Er ist benannt nach den beiden Mathematikern Carl Louis Ferdinand von Lindemann und Karl Weierstraß. Aussage [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Es sei eine (endliche) Menge algebraischer Zahlen gegeben, so sind die Bilder dieser Zahlen unter der Exponentialfunktion linear unabhängig über dem Körper der algebraischen Zahlen. Diesen sehr allgemeinen Satz bewies 1882 (teilweise) von Lindemann, ausgehend von der Hermiteschen Matrix, um einerseits die Transzendenz der eulerschen Zahl und der Kreiszahl zu zeigen. Obwohl er Erweiterungen andeutete, blieben diese unveröffentlicht, so dass diese dann Weierstraß 1885 vollendete. Beide Arbeiten zusammen bilden den Beweis, so dass der Satz den Namen "Satz von Lindemann-Weierstraß" erhielt. 1893 legte David Hilbert allerdings einen deutlich vereinfachten Beweis durch Widerspruch für die Spezialfälle der Transzendenz der Zahlen und vor, aus dem sich wiederum auch der allgemeine Satz folgern lässt.

(Letzteres kann nicht passieren, aber das weiß man an dieser Stelle noch nicht). Nun wendet man den Satz von Bolzano-Weierstraß auf die Folge (x n) n ∈ ℕ im Definitionsbereich an. Dies liefert einen Häufungspunkt p der Folge, und man zeigt nun mit Hilfe der Stetigkeit von f im Punkt p, dass die Funktion f im Punkt p wie gewünscht ihr Maximum annimmt. Eine analoge Argumentation oder ein Übergang zu −f zeigt die Annahme des Minimums. Eine stetige Funktion auf einem Intervall [ a, b] kann ihr Maximum und ihr Minimum mehrfach annehmen, man betrachte etwa den Kosinus auf dem Intervall [ 0, 6 π]. Eine konstante Funktion nimmt sogar in jedem Punkt ihr Minimum und ihr Maximum an. Umgekehrt gilt: Ist das Minumum einer Funktion gleich ihrem Maximum, so ist die Funktion konstant. Der Extremwertsatz ist für stetige Funktionen, die auf offenen oder halboffenen Intervallen definiert sind, im Allgemeinen nicht mehr gültig: Beispiele (1) Die Funktion f:] 0, 1] → ℝ mit f (x) = 1/x nimmt ihr Minimum 1 im Punkt 1 an, aber ihr Wertebereich [ 1, +∞ [ ist nach oben unbeschränkt und hat kein Maximum.

bezeichne den Ring der Keime holomorpher Funktionen um, das heißt die Menge aller in einer offenen Umgebung von definierten holomorphen Funktionen, wobei zwei solche Funktionen identifiziert werden, wenn sie auf einer gemeinsamen offenen Umgebung von übereinstimmen. Da nicht-leeres Inneres hat, ist jedes wegen des Identitätsatzes schon durch seine Werte auf bestimmt, das heißt man hat es mit echten Funktionen zu tun, und definiert eine Norm auf. Um dieselbe Beweisidee wie oben verwenden zu können, muss der erste Teil dieser Beweisidee in die Voraussetzungen des Satzes aufgenommen werden. Das erklärt die nachfolgende Formulierung: [7] Es sei ein kompakter Polykreis,. Sei weiter derart, dass der Funktionskeim von in 0 ein Weierstraß-Polynom vom Grad bzgl. ist und für jedes sämtliche Lösungen von die Bedingung erfüllen. Dann gibt es eine Konstante, so dass Folgendes gilt: Jedes hat eine eindeutige Darstellung mit, und,, Wie bereits erwähnt, funktioniert die oben vorgestellte Beweisidee. Zusätzliche Arbeit entsteht für die Ermittlung der nur von und abhängigen Konstanten.
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