Und so weiter, bis die n-te Teilfolge auch in der letzten Komponente konvergiert. Unendlichdimensionale Vektorräume Der Satz von Bolzano-Weierstraß gilt nicht in unendlichdimensionalen normierten Vektorräumen. So ist z. B. die Folge der Einheitsvektoren (0, 0,..., 0, 1, 0,..., 0,... Satz von Casorati-Weierstraß – Wikiversity. ) im Folgenraum beschränkt, hat aber keinen Häufungspunkt, da alle Folgenglieder einen Abstand von voneinander haben. 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.
Beispiele (1) Die Funktion f:] 0, 1 [ → ℝ mit f (x) = x hat das Bild] 0, 1 [. (2) Die Funktion g:] 0, 1 [ → ℝ mit g(x) = 1 hat das Bild { 1} = [ 1, 1]. (3) Die Funktion h:] 0, 1 [ → ℝ mit h(x) = |x − 1/2| hat das Bild [ 0, 1/2 [. Den kompakten Intervallen der Form [ a, b] kommt in der Analysis eine besondere Bedeutung zu. Beispiele sind: Prinzip der Intervallschachtelung Jede Intervallfolge [ a, b] ⊇ [ a 1, b 1] ⊇ … besitzt einen nichtleeren Schnitt. Satz von weierstraß tour. Satz von Bolzano-Weierstraß Jede Folge in [ a, b] besitzt einen Häufungspunkt in [ a, b]. Satz über die gleichmäßige Stetigkeit Jede stetige Funktion auf [ a, b] ist gleichmäßig stetig. Satz über den Wertebereich Jede stetige Funktion auf [ a, b] besitzt ein Intervall [ c, d] als Bild.
Dieser Satz enthält den Nullstellen- und Zwischenwertsatz und den Satz von Weierstraß. Ist nämlich f: [ a, b] → ℝ stetig, so ist der Wertebereich von f nach dem Satz von der Form [ c, d]. Die Zahl c ist das Minimum und die Zahl d das Maximum des Wertebereichs. Ist c < 0 und d > 0, so ist 0 ∈ [ c, d], sodass f eine Nullstelle besitzt. Und allgemeiner existiert zu jedem "Zwischenwert" y mit c ≤ y ≤ d ein x ∈ [ a, b] mit f (x) = y. Der Wertebereich der stetigen Funktion f auf] 0, 1] mit f (x) = 1/x ist [ 1, ∞ [ und also kein kompaktes Intervall. Satz von weierstraß beweis. Allgemein gilt aber noch: Satz (Wertebereich stetiger Funktionen auf Intervallen, Intervallsatz) Der Wertebereich einer stetigen Funktion, die auf einem Intervall definiert ist, ist ein Intervall. Der Beweis sei dem Leser überlassen. Unangenehme Fallunterscheidungen können durch Verwendung der Intervallbedingung vermieden werden.
Der Satz von Bolzano-Weierstraß (nach Bernard Bolzano und Karl Weierstraß) ist ein Satz der Analysis. Formulierungen des Satzes von Bolzano-Weierstraß Für den Satz von Bolzano-Weierstraß gibt es folgende Formulierungen, die alle äquivalent zueinander sind: Jede beschränkte Folge komplexer Zahlen (mit unendlich vielen Gliedern) enthält (mindestens) eine konvergente Teilfolge. Jede beschränkte Folge komplexer Zahlen (mit unendlich vielen Gliedern) hat (mindestens) einen Häufungspunkt. Jede beschränkte Folge reeller Zahlen hat einen größten und einen kleinsten Häufungspunkt. Beweisskizze Der Beweis der allgemeinen Aussagen wird auf die eindimensionale reelle Aussage zurückgeführt. Diese kann man beweisen, indem man gleichzeitig eine Intervallschachtelung und eine Teilfolge konstruiert, so dass für jedes gilt. Diese zwei Folgen werden rekursiv konstruiert. Als Startpunkt dient das Intervall, wobei L eine Schranke der Folge ist, d. Satz von Stone-Weierstraß – Wikipedia. h. alle Folgeglieder sind im Intervall enthalten. Weiter kann als erstes Glied der zu bestimmenden Teilfolge gesetzt werden.
Jede unbeschränkte Folge divergiert. Eine divergierende Folge ist unbeschränkt. \({\text{Supremum}} = \infty \): Wenn das Supremum "unendlich" ist, dann ist die Folge nach oben unbeschränkt \({\text{Infimum}} = - \infty \) Wenn das Supremum "minus unendlich" ist, dann ist die Folge nach unten unbeschränkt Monotonie einer Folge Die Monotonie einer Folge gibt an ob und wie die Werte der Folge steigen, fallen, konstant bleiben oder alternieren (d. h. Satz von Weierstraß. das Vorzeichen wechseln). Der nachfolgende Wert ist... \({\forall n \in {\Bbb N}:{a_{n + 1}} \geqslant {a_n};}\) monoton wachsend größer gleich dem vorhergehenden Wert \({\forall n \in {\Bbb N}:{a_{n + 1}} > {a_n};}\) streng monoton wachsend größer dem vorhergehenden Wert \({\forall n \in {\Bbb N}:{a_{n + 1}} \leqslant {a_n};}\) monoton fallend kleiner gleich dem vorhergehenden Wert \({\forall n \in {\Bbb N}:{a_{n + 1}} < {a_n};}\) streng monoton fallend kleiner dem vorhergehenden Wert Alternierende Folge: \({a_n} = {\left( { - 1} \right)^n} = 1, \, \, - 1, \, \, 1, \, \, - 1,.. \)
Verallgemeinerung [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Der gleiche Satz - gemäß den Fassungen (Ia) oder (Ib) - gilt auch noch, wenn anstelle eines kompakten reellen Intervalls ein beliebiger kompakter topologischer Raum zugrundegelegt wird: Stetige Bilder von kompakten topologischen Räumen unter reellwertigen Funktionen sind innerhalb der reellen Zahlen stets abgeschlossen und beschränkt. [4] [5] [6] Tatsächlich kann diese Aussage noch weiter verallgemeinert werden: Das Bild eines kompakten topologischen Raums unter einer stetigen Funktion ist wieder kompakt. Satz von weierstraß syndrome. Da kompakte Teilmengen von metrischen Räumen (insbesondere also von) immer abgeschlossen und beschränkt sind, folgt sofort die obige Aussage. Da auch die Bilder zusammenhängender topologischer Räume unter stetigen Funktionen wieder zusammenhängend sind und die zusammenhängenden Teilmengen von gerade die Intervalle sind, stellt sich auch die Fassung (II) als Spezialfall eines allgemeinen topologischen Sachverhalts dar. Quellen und Hintergrundliteratur [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Otto Forster: Analysis 2 (= Grundkurs Mathematik).
Eigenschaften von Zahlenfolgen Wir haben bereits beschrieben, dass Zahlenfolgen an Hand ihrer Bildungsvorschrift unterschieden werden können. Wir erinnern uns etwa an die arithmetische Folge, bei der die Differenz zweier aufeinander folgender Glieder konstant ist, oder an die geometrische Folge, bei der der Quotient zweier aufeinander folgender Glieder konstant ist. Nachfolgend lernen wir weitere Eigenschaften von Zahlenfolgen kennen: Umgebung bzw. Epsilontik Die Ɛ-Umgebung U(a;Ɛ) einer reellen Zahl a, ist die Menge aller Zahlen x aus \({\Bbb R}\), für die der Betrag der Differenz (a-x) kleiner als Ɛ ist. \(\eqalign{ & U\left( {a;\varepsilon} \right) = \left\{ {x \in {\Bbb R}\left| {a - \varepsilon} \right. < x < a + \varepsilon} \right\} \cr & \left\{ {x \in {\Bbb R}\left| {\left| {a - x} \right|} \right. < \varepsilon} \right\} \cr}\) Häufungswert von Folgen Die Zahl h heißt Häufungswert einer Folge ⟨a n ⟩, wenn in jeder ɛ-Umgebung von h unendlich viele Glieder der Folge liegen. Eine Folge kann auch mehrere Häufungswerte haben.
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