Ο μετασχηματισμός Fourier

Μέγεθος: px
Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Ο μετασχηματισμός Fourier"

Transcript

1 Μαρία Ντεκουμέ Ο μετασχηματισμός Fourier Πτυχιακή εργασία Εαρινό εξάμηνο Τμήμα Μαθηματικών Πανεπιστήμιο Κρήτης

2

3 Επιτροπή κρίσης: Μιχάλης Κολουντζάκης Θεμιστοκλής Μήτσης Μιχάλης Παπαδημητράκης, επιβλέπων.

4

5 Περιεχόμενα Ο μετασχηματισμός Fourier στον L. Ορισμός του μετασχηματισμού Fourier Το Θεώρημα iemann-lebesgue Αντιστροφή του μετασχηματισμού Fourier Αντιστροφή του μετασχηματισμού Fourier με χρήση (C, αθροισιμότητας. 9.5 Συνέλιξη Κάποιες σημαντικές ειδικές συναρτήσεις Αναλυτικές Συναρτήσεις Μετασχηματισμών Fourier Κλειστότητα των μεταφορών στον L Αλγεβρική αναδιατύπωση Ο μετασχηματισμός Fourier στον L Ο μετασχηματισμός Fourier στον L L Το Θεώρημα του Plancherel Γενικεύσεις του Θεωρήματος Wiener Σύνολα σημείων Οι ρίζες του μετασχηματισμού Fourier Τα κύρια αποτελέσματα Το θεώρημα του Bochner Συναρτήσεις θετικού τύπου Απόδειξη του Θεωρήματος Απόδειξη του Θεωρήματος i

6 ii

7 Κεφάλαιο Ο μετασχηματισμός Fourier στον L. Ορισμός του μετασχηματισμού Fourier. Για κάθε f L, το ολοκλήρωμα eixt f(tdt υπάρχει για κάθε x, αφού e ixt f(tdt e ixt f(t dt f(t dt < +, διότι f L. Ορίζουμε το μετασχηματισμό Fourier ˆf της f L : ˆf(x e ixt f(tdt, x. Καθώς ˆf(x eixt f(tdt eixt f(t dt f(t dt f, βλέπουμε ότι η ˆf είναι φραγμένη στο και Επιπλέον, η ˆf είναι συνεχής στο, γιατί: Για κάθε x, h, ˆf(x + h ˆf(x Οπότε, Όμως ˆf(x + h ˆf(x e i(x+ht f(tdt sup ˆf(x f. x e ixt f(tdt e ixt f(t e iht dt e iht f(t ( e iht + f(t 2 f(t και h eiht f(t. Άρα, από το Θεώρημα Κυριαρχημένης Σύγκλισης, h e iht f(t dt h e ixt f(t(e iht dt. f(t e iht dt ( e iht f(t dt dt.

8 Άρα συνεπώς δηλαδή η ˆf είναι συνεχής στο x. ˆf(x + h ˆf(x h h ˆf(x + h ˆf(x, ΘΕΩΡΗΜΑ. Αν f, f 2,... L και f n f όταν n +, τότε n + Απόδειξη. Όπως δείξαμε παραπάνω, ˆf n (x ˆf(x ομοιόμορφα, για κάθε x. sup ˆf n (x ˆf(x f n f, για κάθε n N. x Άρα Οπότε n + sup ˆf n (x ˆf(x όταν n +. x ˆf n (x ˆf(x ομοιόμορφα, για κάθε x. ΘΕΩΡΗΜΑ 2. Έστω f L και a, b. Τότε ο μετασχηματισμός Fourier της f(t + a είναι ˆf(xe iax. Επίσης, ο μετασχηματισμός Fourier της e ibt f(t είναι ˆf(x + b. Δηλαδή, κάθε μεταφορά του μετασχηματισμού Fourier μιας συνάρτησης του L είναι πάλι μετασχηματισμός Fourier. Απόδειξη. Ο μετασχηματισμός Fourier της f(t + a είναι e ixt f(t + adt e ix(t a f(tdt e ixa e ixt f(tdt e iax ˆf(x για κάθε x. Ο μετασχηματισμός Fourier της e ibt f(t είναι e ixt e ibt f(tdt e it(x+b f(tdt ˆf(x + b για κάθε x..2 Το Θεώρημα iemann-lebesgue. ΘΕΩΡΗΜΑ 3. (iemann-lebesgue Αν f L, τότε x ± ˆf(x x ± 2 e ixt f(tdt.

9 Απόδειξη. Σύμφωνα με τον ορισμό του μετασχηματισμού Fourier, Οπότε, Άρα ˆf(x ˆf(x e ixt f(tdt e ix(t+ π x f(tdt Αφαιρώντας κατά μέλη τις (., (.2 έχουμε: 2 ˆf(x 2 ˆf(x e ixt f(tdt. (. e iπ e ixt f(tdt e ixt( f(t f(t π x dt. e ixt( f(t f(t π x dt e ixt f(t π x dt. (.2 e ixt f(t f(t π x dt f(t f(t π x dt. Όμως, αφού f L +, γνωρίζουμε ότι x ± f(t f(t π dt. x Άρα ˆf(x x ± δηλαδή ˆf(x. x ± ΠΟΡΙΣΜΑ. Αν f L, τότε x ± f(t sin xtdt x ± f(t cos xtdt. Απόδειξη. Από το Θεώρημα 3 (iemann-lebesgue, x ± eixt f(tdt. Συνεπώς: f(t sin xtdt f(t eixt e ixt dt 2i ( f(te ixt dt 2i f(te ixt dt 2i( ˆf(x ˆf( x όταν x ±. Επίσης, f(t cos xtdt f(t eixt + e ixt dt 2 ( f(te ixt dt + 2 f(te ixt dt 2( ˆf(x + ˆf( x όταν x ±. 3

10 Έχουμε αποδείξει λοιπόν ότι, για κάθε f L, η συνάρτηση ˆf είναι συνεχής στο και x ± ˆf(x. Είναι φυσικό τώρα να αναρωτηθούμε εάν κάθε συνάρτηση με αυτές τις ιδιότητες, δηλαδή κάθε συνάρτηση που είναι συνεχής στο και μηδενίζεται στο ±, είναι ο μετασχηματισμός Fourier κάποιας συνάρτησης του L. Η απάντηση είναι όχι. Για παράδειγμα: Θεωρούμε τη συνάρτηση, αν x > e log x g(x x e, αν x e g( x, αν x < Η συνάρτηση g είναι συνεχής στο : Στα διαστήματα (, e και (e, + είναι συνεχής ως πράξεις συνεχών συναρτήσεων. Στο x e έχουμε g(x g(x g(e, + x e άρα η g είναι συνεχής στο e. Στο x έχουμε x x x e x x g(x g( x g(x g(x g(, + + άρα η g είναι συνεχής στο. Και αφού η g είναι συνεχής στο (, +, η g( x είναι συνεχής στο (,, άρα η g είναι συνεχής στο. Η g μηδενίζεται στο ±, γιατί και g(x x + x + log x g(x g( x g(x. x x x + Ωστόσο, θα δείξουμε ότι η g δεν είναι μετασχηματισμός Fourier. Μπορούμε να δούμε ότι N N + e g(x x dx N + N e x log x dx (log log N log log e +. N + Τώρα ας υποθέσουμε ότι υπάρχει f L τέτοια ώστε g ˆf. Τότε g(x και καθώς g(x g( x, έχουμε επίσης g(x Προσθέτοντας κατά μέλη τις (.3, (.4 παίρνουμε 2g(x e ixt f(tdt για κάθε x (.3 e ixt f(tdt για κάθε x. (.4 f(t ( e ixt e ixt dt 4 f(t2i sin xtdt.

11 Τότε g(x i i i f(t sin xtdt i f(t sin xtdt i f(t sin xtdt + i f( t sin xtdt f(t sin xtdt ( + f(t f( t sin xtdt F (t sin xtdt, για κάθε x, όπου F (t i ( f(t f( t με F (t dt 2 Για κάθε N 3, 4, 5,... έχουμε N g(x N e x dx ( N F (t sin xtdt dx e x e N F (t sin xt + dxdt F (t e x Nt sin x F (t x dxdt. Η αλλαγή της σειράς ολοκλήρωσης είναι δυνατή γιατί N e F (t sin xt x et dtdx N e e dx N e F (t dt f(t dt < +. F (t sin xt dtdx x sin xt x dxdt e (N e F (t dt < +. Για κάθε a, b το b sin t dt a t είναι φραγμένο. Nt sin x Άρα για κάθε t υπάρχει το N + dx l. et x Συνεπώς, από το Θεώρημα Κυριαρχημένης Σύγκλισης, N + Nt sin x + F (t et x dxdt N + ( F (t F (tldt l Άρα N g(x dx < +. Καταλήξαμε λοιπόν σε άτοπο. e x Συνεπώς, η g δεν είναι μετασχηματισμός Fourier. Nt et sin x x dx dt.3 Αντιστροφή του μετασχηματισμού Fourier. F (t dt < +. Ορίσαμε την ˆf για f L. Τώρα το ερώτημα είναι: Αν ξέρουμε ότι μια συνάρτηση ˆf είναι ο μετασχηματισμός Fourier κάποιας f L, μπορούμε να προσδιορίσουμε ποια είναι αυτή η f από τις τιμές ˆf(x της ˆf; Η απάντηση είναι ναι, υπό κατάλληλες προϋποθέσεις. Αν ˆf(x eixt f(tdt, τότε f(t + 2π e itx ˆf(xdx. Ωστόσο, υπάρχουν μετασχηματισμοί Fourier ˆf για τους οποίους το e itx ˆf(xdx δεν 5

12 υπάρχει σαν ολοκλήρωμα Lebesgue. Δηλαδή, ˆf / L. Για παράδειγμα, αν { e t, αν t f(t, αν t <, τότε ˆf(x ix. Προκειμένου να υπάρχει το ζητούμενο ολοκλήρωμα για ένα δοσμένο t, πρέπει να τεθούν κατάλληλες συνθήκες στην f κοντά στο t και πρέπει να δοθεί κατάλληλη ερμηνεία στο ολοκλήρωμα αυτό. ΛΗΜΜΑ. Έστω a συνάρτηση φραγμένης κύμανσης στο [, δ] για κάποιο δ >. Τότε + π δ a(t sin t dt t 2 a(+. Απόδειξη. Γνωρίζουμε ότι κάθε συνάρτηση φραγμένης κύμανσης μπορεί να γραφεί σαν διαφορά δύο φραγμένων αυξουσών συναρτήσεων. Οπότε αρκεί να αποδείξουμε το Λήμμα για συνάρτηση αύξουσα και φραγμένη στο [, δ]. Τότε, a f f 2, όπου f, f 2 αύξουσες και φραγμένες στο [, δ], άρα και άρα + π δ f (t sin t dt t 2 f (+ δ sin t f 2 (t dt + π t 2 f 2(+, δ a(t + π sin t dt t δ + π ( f (t f 2 (t sin t dt t 2 f (+ + 2 f 2(+ 2 a(+. Περίπτωση : a(+ Έστω ϵ >. Τότε υπάρχει η τέτοιο ώστε < η < δ και a(t ϵ για κάθε t (, η. Από γνωστό Θεώρημα, υπάρχει ξ [, η] τέτοιο ώστε η a(t sin t t Επιλέγουμε A τέτοιο ώστε Συνεπώς, δ dt a(η β α η a(t a(η a(η sin t t a(t sin t t η ξ η ξ η ξ sin t dt + a(+ t sin t dt + t sin t dt. t ξ dt A για κάθε α, β. Οπότε, sin t t dt a(η A ϵa. dt ϵa + 6 δ η a(t sin t t dt. sin t dt t

13 Η a είναι φραγμένη στο [, δ], δηλαδή υπάρχει M > τέτοιο ώστε a(t M για κάθε t [, δ]. Άρα a(t a(t M για κάθε t [η, δ] t η η συνεπώς δ η a(t dt M (δ η. t η Η συνάρτηση a(t είναι ολοκληρώσιμη στο [η, δ], οπότε από το Πόρισμα, t Άρα, δ + η sup + Αυτό ισχύει για κάθε ϵ >, άρα + π δ δ a(t a(t a(t sin t dt. t sin t t dt ϵa. sin t dt t 2 a(+. Περίπτωση 2: a(+ Θεωρούμε b(t a(t a(+. Τότε b(+, άρα από την περίπτωση θα έχουμε Επίσης, Οπότε: Δηλαδή, δ a(t π δ + δ + b(t sin t dt t sin t dt δ t π π δ a(+ 2 sin t dt. t δ + sin t dt π t 2. ( sin t b(t + a(+ dt t b(t sin t dt + a(+ t π όταν +. δ sin t a(t dt + π t 2 a(+. δ sin t dt t ΘΕΩΡΗΜΑ 4. Αν f L και η f είναι φραγμένης κύμανσης σε κάποια γειτονιά ενός σημείου u, τότε e iux ( ˆf(xdx f(u+ + f(u. + 2π 2 7

14 Απόδειξη. Για κάθε > : Επειδή f L, S (u 2π e iux e ixt f(t dtdx e iux ˆf(xdx 2π e iux e ixt f(tdtdx. f(t dtdx 2 άρα μπορούμε να κάνουμε αλλαγή της σειράς ολοκλήρωσης και έχουμε: όπου S (u 2π e iux e ixt f(tdxdt 2π f(t sin (u t f(t2 dt sin t f(u t dt 2π u t π t ( sin t + sin t f(u t dt + f(u t dt π t t ( sin ( t + sin t f(u + t dt + f(u t dt π t t ( sin t f(u + t + f(u t dt I + I 2, π t I π I 2 π δ δ ( sin t f(u + t + f(u t dt, t ( sin t f(u + t + f(u t dt, t για δ > τέτοιο ώστε η f να είναι φραγμένης κύμανσης στο [u δ, u + δ]. Από το Λήμμα, I + + π δ f(t dt < +, e ix(u t dxdt ( sin t f(u + t + f(u t dt f(u+ + f(u. t 2( Επίσης, η f(u+t+f(u t είναι ολοκληρώσιμη στο [δ, + ], γιατί t f(u + t + f(u t dt ( f(u + t dt + t δ δ Άρα, από το Πόρισμα, έχουμε < δ δ f(t dt < +. δ f(u t dt Οπότε, I π S (u δ I + + ( f(u + t + f(u t sin tdt. t I 2 ( f(u+ + f(u

15 Είναι προφανές ότι αν f L και η f είναι φραγμένης κύμανσης σε μια γειτονιά ενός σημείου u και η f είναι συνεχής στο u, τότε f(u 2π e iux ˆf(xdx. + Βρήκαμε, λοιπόν, κάποιες συνθήκες ώστε να ισχύει ότι f(t 2π e itx ˆf(xdx..4 Αντιστροφή του μετασχηματισμού Fourier με χρήση (C, αθροισιμότητας. ΟΡΙΣΜΟΣ. Έστω συνάρτηση a ολοκληρώσιμη στο [, ] για κάθε >. Το a(xdx λέμε ότι είναι (C, αθροίσιμο στην τιμή A αν ( + x a(xdx A. ΘΕΩΡΗΜΑ 5. Αν a L και a(xdx A, τότε το a(xdx είναι (C, αθροίσιμο στο A. Απόδειξη. Για κάθε > θεωρούμε ( x a(x, αν x a (x, αν x > Τότε a (x a(x για κάθε x και + a (x a(x για κάθε x. Αφού a L, χρησιμοποιώντας το Θεώρημα Κυριαρχημένης Σύγκλισης έχουμε ότι: ( + x a(xdx + Οπότε το a(xdx είναι (C, αθροίσιμο στο A. a (xdx a (xdx + + a (xdx a(xdx A. Υπενθυμίζουμε ότι το σύνολο Lebesgue της f είναι το σύνολο των σημείων x για τα οποία h f(x + t f(x dt. h h Αν η f είναι συνεχής στο x, τότε το x προφανώς ανήκει στο σύνολο Lebesgue της f. ΘΕΩΡΗΜΑ 6. Αν f L και το u ανήκει στο σύνολο Lebesgue της f, τότε + ( 2π x 9 e iux ˆf(xdx f(u.

16 Απόδειξη. Για κάθε >, για κάθε u : S (u 2π 2π ( x e iux ˆf(xdx ( x e iux e ixt f(tdtdx. Επειδή x e iux e ixt f(t dtdx 2 f(t dtdx f(t dt < +, μπορούμε να αλλάξουμε τη σειρά ολοκλήρωσης, οπότε: Για t u: Άρα, Όμως, S (u 2π 2π ( x ( x ( 2 x 2 2 S (u π e ix(u t dx ( x ( f(t e iux e ixt f(tdxdt x cos x(u tdx i cos x(u tdx + ( e ix(u t dxdt. x sin x(u tdx sin x(u t 2 ( dx cos (u t u t (u t 2 cos (u t (u t 2. π π π f(t f(u t cos (u t dt (u t 2 π cos t dt + t 2 π f(u t f(u t cos t f(u + t dt + t 2 π ( cos t f(u + t + f(u t dt. t 2 f(u t cos t dt t 2 cos t dt t 2 cos t dt t 2 cos t + cos t + sin 2 t dt dt dt π t 2 t 2 t 2 2.

17 Οπότε, S (u f(u ( ( cos t f(u + t + f(u t dt π π t 2 2 2f(u ( ( cos t + cos t f(u + t + f(u t dt 2f(u dt π t 2 t 2 ( cos t f(u + t + f(u t 2f(u dt I π t 2 + I 2, όπου και I π δ ( cos t f(u + t + f(u t 2f(u dt t 2 I 2 ( cos t f(u + t + f(u t 2f(u dt π δ t 2 με δ > που θα προσδιορίσουμε σε λίγο. Θεωρούμε ϕ(t f(u + t + f(u t 2f(u Για < δ: όπου πi δ δ δ Φ(t t ϕ(ydy. ( cos t f(u + t + f(u t 2f(u t 2 f(u + t + f(u t 2f(u cos t dt t 2 cos t ϕ(t dt I t 2 + I, I I δ ϕ(t ϕ(t cos t dt t 2 cos t dt. t 2 Το u είναι στο σύνολο Lebesgue της f, άρα h h Άρα h h h f(u t f(u dt h h Φ(t t t t t t dt (.5 h f(u+t f(u dt. Συνεπώς: h f(u + t f(u dt. f(u + y + f(u y 2f(u dy. Έστω ϵ >. Τότε υπάρχει δ > τέτοιο ώστε για κάθε t [, δ] να ισχύει ότι Φ(t ϵt. Αυτό είναι λοιπόν το δ που θα επιλέξουμε. Επειδή cos θ θ2 για κάθε θ, έχουμε ότι: 2 I cos t ϕ(t dt t 2 2 ϕ(tdt 2 Φ( ϵ 2. (.6

18 Επίσης, επειδή cos θ 2 για κάθε θ και επειδή από το Θεώρημα Lebesgue η Φ είναι παραγωγίσιμη σχεδόν παντού με Φ (t ϕ(t, έχουμε ότι: I δ cos t ϕ(t dt t 2 2Φ(δ 2Φ( + 4 δ 2 2Φ(δ δ ϵ δ + 4ϵ δ ( δ Από τις (.5, (.6, (.7, βλέπουμε ότι δ δ ϕ(t 2 t 2 dt 2 Φ(t t 3 dt δ δ Φ (t t 2 dt Φ(t 2ϵ dt t3 δ + 4 ϵ t dt 2 2ϵ δ 4ϵ 2ϵ + 4ϵ + 4ϵ 6ϵ. δ δ (.7 Επίσης, και επειδή δ I 2 π π π δ δ δ ϕ(t t 2 dt πi I + I ϵ 2 + 6ϵ 3 ϵ 2. ( cos t f(u + t + f(u t 2f(u dt t 2 f(u + t + f(u t 2f(u cos t dt t 2 cos t ϕ(t dt ϕ(t 2 t 2 π t dt 2 2 π δ f(u + t + f(u t 2f(u t 2 dt δ 2 4 έχουμε ότι + I 2. Συνεπώς S (u f(u I + I 2 I + I 2 άρα που σημαίνει ότι Άρα sup + sup + S (u f(u sup + δ I + sup I 2 3ϵ + 2π S (u f(u δηλαδή S (u f(u. + + ( 2π x e iux ˆf(xdx f(u. δ ϕ(t t dt 2 f(t dt < +, ΠΟΡΙΣΜΑ 2. Αν f, ˆf L και η f είναι συνεχής στο u, τότε f(u 2π 2 e iux ˆf(xdx.

19 Απόδειξη. Από το Θεώρημα 6, η + 2π e iux ˆf(xdx είναι (C, αθροίσιμη στο f(u. Όμως, αφού ˆf L, έχουμε ότι + e iux ˆf(x dx ˆf(x dx < +, δηλαδή e iux ˆf(x L. Συνεπώς, από το Θεώρημα 5, f(u 2π ΠΟΡΙΣΜΑ 3. Αν f L και αν ˆf(x για κάθε x, τότε f(t για σχεδόν κάθε t. e iux ˆf(xdx. Απόδειξη. Αφού f L, σχεδόν κάθε t ανήκει στο σύνολο Lebesgue της f. Άρα, από το Θεώρημα 6, για σχεδόν κάθε t f(t + 2π ( x e itx ˆf(xdx. ΠΟΡΙΣΜΑ 4. Αν f, g L και αν ˆf(x ĝ(x για κάθε x, τότε f(t g(t για σχεδόν κάθε t. Απόδειξη. Ο μετασχηματισμός Fourier της συνάρτησης f g είναι ˆf ĝ, που είναι ταυτοτικά. Άρα, από το Πόρισμα 3, f(t g(t για σχεδόν κάθε t. ΘΕΩΡΗΜΑ 7. Αν η f είναι ολοκληρώσιμη στο [, ] για κάθε > και αν +, τότε + π cos (u t f(t dt f(u για σχεδόν κάθε u. (u t 2 Πιο ειδικά, αυτό ισχύει αν η f L ή αν η f είναι φραγμένη στο. Απόδειξη. Περίπτωση : Υποθέτουμε ότι f(t dt < +, δηλαδή ότι f L. Από το Θεώρημα 6, όπου S (u 2π Θεωρήματος 6, άρα f(u + π f(u S (u για σχεδόν κάθε u, + ( x S (u π f(t +t 2 dt < e iux ˆf(xdx. Όμως, όπως δείξαμε στην απόδειξη του Περίπτωση 2: Υποθέτουμε μόνο ότι Για κάθε s > θεωρούμε f(t cos (u t dt, (u t 2 cos (u t f(t dt για σχεδόν κάθε u. (u t 2 f s (t { f(t, f(t +t 2 dt < +. αν t s, αν t > s 3

20 Τότε Συνεπώς, δηλαδή f s L. Οπότε, από την περίπτωση, Άρα + π f s (t + s2 f(t για κάθε t. + t2 f s (t dt ( + s 2 f(t + t < +, 2 cos (u t f s (t dt f (u t 2 s (u για σχεδόν κάθε u. s cos (u t f(t dt f(u για σχεδόν κάθε u [ s, s]. + π s (u t 2 Για u < s: και t s f(t cos (u t (u t 2 t s dt 2 f(t dt < + (u t 2 t s γιατί υπάρχει c > τέτοιο ώστε c. (u t 2 +t 2 Άρα, για u < s cos (u t f(t dt. + t s (u t 2 Οπότε, + π f(t (u t 2 dt cos (u t f(t dt f(u+ f(u για σχεδόν κάθε u < s. (u t 2 Αυτό ισχύει για κάθε s >, άρα + π cos (u t f(t dt f(u για σχεδόν κάθε u. (u t 2.5 Συνέλιξη. ΛΗΜΜΑ 2. Αν f, g L, τότε το ολοκλήρωμα f(x tg(tdt υπάρχει για σχεδόν κάθε x και είναι ολοκληρώσιμη συνάρτηση του x. 4

21 Απόδειξη. Για κάθε t : οπότε f(x t dx f(x tg(t dxdt f(x dx < +, g(t g(t g(t dt f(x t dxdt f(x dxdt f(x dx < +. Συνεπώς, το διπλό ολοκλήρωμα f(x tg(tdxdt συγκλίνει απόλυτα, άρα από το Θεώρημα Fubini το ολοκλήρωμα f(x tg(tdt υπάρχει για σχεδόν κάθε x και είναι ολοκληρώσιμη συνάρτηση του x. ΟΡΙΣΜΟΣ. Αν f, g L και αν h(x f(x tg(tdt όπου ορίζεται το ολοκλήρωμα, λέμε ότι η h είναι η συνέλιξη των f, g. Συμβολίζουμε h f g. ΘΕΩΡΗΜΑ 8. (iγια κάθε f, g L, f g g f. (iiγια κάθε f, g, k L, (f g k f (g k. Απόδειξη. (i (ii (f g(x f(x tg(tdt ( + (f g k (x (f g(x tk(tdt f(sg(x sds g(x sf(sds (g f(x για κάθε x. f(x s f(x t sg(sdsk(tdt f(x sg(s tdsk(tdt f(x sg(s tk(tdtds g(s tk(tdtds f(x s(g k(sds ( f (g k (x για κάθε x. 5

22 ΘΕΩΡΗΜΑ 9. Αν f, g L, τότε f g f g. Απόδειξη. h(x h h(x dx g(t dt f(x tg(tdt (f g(x f(x t g(t dtdx f(x t dx f(x tg(tdtdx g(t dt f g. f(x t g(t dxdt f(x dx ΘΕΩΡΗΜΑ. Έστω f, g L και h f g. Τότε f g ĥ ˆfĝ. Απόδειξη. Για κάθε x : ĥ(x e ixt h(tdt g(u e ixt f(t ug(ududt e ixt f(t ug(udtdu e ix(t+u f(tdtdu g(u ĝ(x ˆf(x. e ixt f(t udtdu g(ue ixu e ixt f(tdtdu.6 Κάποιες σημαντικές ειδικές συναρτήσεις. Δεν υπάρχει d L τέτοια ώστε d f f για κάθε f L. Και αυτό γιατί: Αν υπήρχε, τότε θα ίσχυε d d d. Όμως τότε ( ˆd(x 2 ˆd(x. Άρα, για κάθε x θα ισχύει είτε ˆd(x είτε ˆd(x. Επειδή η ˆd είναι συνεχής, αναγκαστικά θα έχουμε είτε ˆd είτε ˆd. Αφού x ± ˆd(x, αναγκαστικά ˆd(x για κάθε x. Συνεπώς, από το Πόρισμα 3, d(t για σχεδόν κάθε t. Τότε δε γίνεται να ισχύει d f για κάθε f L, αφού για κάθε f που δεν είναι σχεδόν παντού μηδέν δεν γίνεται να ισχύει. Ωστόσο, μπορούμε να κατασκευάσουμε μια ακολουθία δ, δ 2,... στον L τέτοια ώστε N + δ N f f για κάθε f L. ΟΡΙΣΜΟΣ. (t δ(t π { t, αν t, αν t > cos t t 2, για κάθε t. 6

23 Άρα, δ L. ˆ (x (t dt δ(t dt π π ( t dt 2 2 e ixt (tdt 2 cos t dt t 2 π tdt < +. (sin t 2 dt 2 < +. t 2 (t cos xtdt 2 2(sin t ( t 2 dt 2 sin xt x 2 dt 2cos + 2 2( cos x x x 2 x2 x 2 2πδ(x. ( t cos xtdt Αφού δ, L και η είναι συνεχής στο, από το Πόρισμα 2 έχουμε ότι (u 2π Επειδή (u ( u για κάθε u, έχουμε ότι άρα ˆδ. Για κάθε > : Οπότε αν θεωρήσουμε έχουμε ˆδ. Για x παίρνουμε (u ( x + ( ΘΕΩΡΗΜΑ. Για κάθε > : Τότε δ και ˆδ. e iux ˆ (xdx e iux δ(xdx. e iux δ(xdx, e ix t δ(tdt e ixt δ(tdt. (x ( x, δ (x δ(t, δ(tdt δ (tdt δ. δ (t cos t, για κάθε t π t 2 { x (x, αν x, αν x >. 7

24 ΘΕΩΡΗΜΑ 2. Έστω f L και δ N (t cos Nt για κάθε N N. Τότε π Nt 2 Απόδειξη. Για κάθε N N: (δ N f(u Επειδή f L, από το Θεώρημα 7, N + π δ N f f. N + δ N (u tf(tdt π f(t cos N(u t dt. N(u t 2 cos N(u t f(t dt f(u για σχεδόν κάθε u, N(u t 2 δηλαδή N + (δ N f(u f(u σχεδόν παντού. Από το Λήμμα Fatou, άρα f(x dx inf N f inf N + δ n f. (δ N f(x dx, Από το Θεώρημα, δ N. Από το Θεώρημα 9, δ N f δ N f f. Άρα, sup N + δ N f f. Οπότε, N + δ N f f. Αφού, λοιπόν, N + (δ N f(u f(u σχεδόν παντού και sup N + δ N f f, έχουμε ότι N + δ N f f. Σχόλιο. Από το Θεώρημα, ο μετασχηματισμός Fourier της δ N f είναι ˆδ N ˆf N ˆf, το οποίο μηδενίζεται έξω από το διάστημα [ N, N]. Άρα το Θεώρημα 2 μας δείχνει ότι: Κάθε f L μπορεί να πλησιαστεί όσο θέλουμε κοντά στην L νόρμα από μια συνάρτηση της οποίας ο μετασχηματισμός Fourier μηδενίζεται έξω από κάποιο φραγμένο διάστημα. Όπως δείξαμε πριν, δεν υπάρχει συνάρτηση στον L της οποίας ο μετασχηματισμός Fourier να είναι ταυτοτικά ίσος με τη μονάδα στο. Θα δείξουμε όμως τώρα ότι για κάθε φραγμένο διάστημα [a, b] υπάρχει συνάρτηση στον L της οποίας ο μετασχηματισμός Fourier είναι ταυτοτικά στο [a, b] και ταυτοτικά έξω από ένα λίγο μεγαλύτερο διάστημα. ΘΕΩΡΗΜΑ 3. Δεδομένων πραγματικών αριθμών a < b, h >, υπάρχει ω L τέτοια ώστε {, αν a x b ˆω(x, αν x a h ή x b + h και ˆω γραμμική στα [a h, a] και [b, b + h]. 8

25 Απόδειξη. Παίρνουμε c b a. Από το Θεώρημα, για κάθε > η 2 είναι μετασχηματισμός Fourier. Άρα η συνάρτηση, αν c x c (, αν x c h ή x c + h (c + h c+h c c (x h c + h + x, αν c h < x < c c + h x, αν c < x < c + h είναι ο μετασχηματισμός Fourier κάποιας συνάρτησης ω L. Δηλαδή, ˆω (x h( (c + h c+h (x c c (x {, αν c x c, αν x c h ή x c + h και ˆω γραμμική στα [ c h, c] και [c, c + h]. Τώρα παίρνουμε τη συνάρτηση ω(t e 2 ( (a+bit ω (t. Από το Θεώρημα 2, ˆω(x ˆω x a+b 2. Άρα: ˆω(x, για a x b, ˆω(x, για x a h ή x b + h, και ˆω γραμμική για a h x a και b x b + h. Μια χρήσιμη εφαρμογή αυτού του Θεωρήματος είναι το ακόλουθο αποτέλεσμα. ΘΕΩΡΗΜΑ 4. Αν f L, ˆf( και ϵ >, τότε υπάρχει h L με τις εξής ιδιότητες: (i h < ϵ (ii ĥ(x ˆf(x για κάθε x σε μια γειτονιά του (iii ĥ(x για κάθε x τέτοιο ώστε ˆf(x. Απόδειξη. Από το Θεώρημα 3, παίρνοντας a, b, μπορούμε να βρούμε ω L τέτοια ώστε ˆω(x για x. Για κάθε > : ω (t ω(t. Τότε ˆω (x ˆω ( x για x. Επειδή ˆf(, f(tdt ˆf(. Συνεπώς ω f (ω f(x ω (x tf(tdt ω (x tf(tdt ω (x ( ω (x t ω (x f(tdt. (ω f(x dx f(t f(t ω (x tf(tdt ω (x t ω (x f(t dxdt f(tdt ω(x t ω(x dxdt ω(x t ω(x dxdt. 9 ω (x t ω (x f(t dtdx

26 Η αλλαγή σειράς ολοκλήρωσης που κάναμε είναι δυνατή, γιατί ω (x t ω (x f(t dtdx < +. Επίσης, για κάθε t : Επιπλέον, Έχουμε λοιπόν με και ( ω (x t f(t dt + ( ω f (xdx + f(t dt ω(x t ω(x dx f(t 2 ω (x f(t dt dx ( ω(x t + ω(x dx ω (x dx + ω(x t dx + ω(x dx ω(x dx 2 ω. ω(x t ω(x dx. ω(x t ω(x dx 2 f(t ω 2 f(t ω dt 2 ω f(t dt < + f(t ω(x t ω(x dx. Άρα, από το Θεώρημα Κυριαρχημένης Σύγκλισης, f(t. ω(x t ω(x dxdt f(t ω(x t ω(x dxdt Συνεπώς, για το ϵ που έχουμε, υπάρχει δ > τέτοιο ώστε για < δ να ισχύει f(t ω(x t ω(x dxdt < ϵ. Επιλέγοντας < < δ, έχουμε ω f < ϵ. Για αυτό το λοιπόν παίρνουμε h ω f. Τότε h < ϵ. Από το Θεώρημα, ĥ ˆω ˆf, οπότε για x : ĥ(x ˆf(x και αν ˆf(x, τότε ĥ(x. 2

27 ΘΕΩΡΗΜΑ 5. Υπάρχει g L τέτοια ώστε Απόδειξη. Θεωρούμε τις συναρτήσεις Άρα G L. ĝ(x > για x > ĝ(x για x. g(t, για κάθε t 2π ( + it 2 { xe x, αν x > G(x, αν x G(x dx Ĝ( x ( + ix 2 xe x dx e ixt G(tdt e t(+ix tdt Άρα Ĝ(x 2πg( x. Όπως δείξαμε, G L. Επίσης, Ĝ L, γιατί e t tdt Ĝ(x dx dx ( + ix 2 Η G είναι συνεχής στο. Άρα, από το Πόρισμα 2, G(t 2π e ixt Ĝ(xdx e x dx < +. e ixt te t dt e t t ( + ix 2 dt ( + ix 2 2πg(x. e ixt g( xdx dx π < +. ( + ix 2 e ixt g(xdx ĝ(t. ΠΟΡΙΣΜΑ 5. Για κάθε διάστημα της μορφής (, a] ή [a, + υπάρχει ένας μετασχηματισμός Fourier ο οποίος μηδενίζεται στο διάστημα αυτό, αλλά δεν μηδενίζεται έξω από το διάστημα. Απόδειξη. Από το Θεώρημα 2, η ĝ(x a είναι ο μετασχηματισμός Fourier κάποιας h L. Αυτό μηδενίζεται στο (, a], αλλά όχι έξω από αυτό. Ο μετασχηματισμός Fourier της h( t είναι ĥ( x ĝ(a x, το οποίο μηδενίζεται στο [a, +, αλλά όχι έξω από αυτό. 2

28 .7 Αναλυτικές Συναρτήσεις Μετασχηματισμών Fourier. Στο σημείο αυτό αναρωτιόμαστε: Για ποιες συναρτήσεις ϕ αληθεύει ότι αν ˆf είναι ένας μετασχηματισμός Fourier, τότε και η ϕ( ˆf είναι μετασχηματισμός Fourier; Δηλαδή, για ποιες ϕ ισχύει ότι για κάθε f L υπάρχει g L τέτοια ώστε ϕ ( ˆf(x ĝ(x; Η συνάρτηση ϕ(z z 2 έχει αυτή την ιδιότητα, γιατί ϕ( ˆf ˆf 2 f f. Όμοια, ˆf 3 f f f. Για κάθε n N, η ˆf n είναι μετασχηματισμός Fourier. Οπότε, αν P (z a z + a 2 z a n z n, a i C για i, 2,..., n τότε η P πηγαίνει μετασχηματισμούς Fourier σε μετασχηματισμούς Fourier. ΘΕΩΡΗΜΑ 6. Αν η ϕ(z είναι αναλυτική για z < ϵ, όπου ϵ >, αν ϕ( και αν η h L είναι τέτοια ώστε h < ϵ, τότε η ϕ(ĥ είναι μετασχηματισμός Fourier. Δηλαδή, υπάρχει g L τέτοια ώστε ϕ ( ĥ(x ĝ(x για κάθε x. Απόδειξη. Λόγω υπόθεσης, μπορούμε να γράψουμε τη ϕ ως ϕ(z + k a k z k. Η σειρά συγκλίνει απόλυτα για z < ϵ. Επίσης, ĥ(x h < ϵ για κάθε x. Άρα ϕ ( ĥ(x + k a k (ĥ(x k για κάθε x. Παίρνουμε h h και h k h k h για k 2, 3,... (Δηλαδή, h k h h... h, για k N. Από το Θεώρημα 9, h k h k. Από το Θεώρημα, ĥk(x ( ĥ(x k, για κάθε x. Τώρα, για n m, έχουμε: n a k h k km n a k h k km n a k h k km Αφού h < ϵ, η σειρά + k a k h k συγκλίνει. Συνεπώς, Άρα n a k h k. km n a k h k όταν m, n +. km n m n a k h k a k h k a k h k k k km όταν m, n +, 22

29 δηλαδή η ακολουθία ( n k a kh k είναι Cauchy. Συνεπώς, λόγω της πληρότητας του n N L, υπάρχει g L τέτοια ώστε Οπότε, από το Θεώρημα, n + n a k h k g. n + k n a k ĥ k (x ĝ(x για κάθε x. k Άρα: ĝ(x Δηλαδή ϕ(ĥ ĝ. + k a k ĥ k (x + k a k (ĥ(x k ϕ (ĥ(x για κάθε x. ΠΟΡΙΣΜΑ 6. Αν ϕ( και αν η ϕ είναι αναλυτική σε όλο το μιγαδικό επίπεδο, τότε η ϕ απεικονίζει μετασχηματισμούς Fourier σε μετασχηματισμούς Fourier. Τώρα θα δούμε ένα σημαντικό αποτέλεσμα που οφείλεται στους Helson και Kahane. ΘΕΩΡΗΜΑ 7. Υποθέτουμε ότι ψ( και ότι η ψ ορίζεται στο [, ]. Αν ψ( ˆf είναι μετασχηματισμός Fourier όποτε η ˆf είναι μετασχηματισμός Fourier του οποίου το εύρος περιέχεται στο [, ], τότε η ψ συμπίπτει στο [, ] με μια συνάρτηση αναλυτική σε κάθε σημείο μιας περιοχής που περιέχεται στο [, ]. Η απόδειξη αυτού του Θεωρήματος είναι πέρα από τους σκοπούς μας. Για λόγους απλότητας, μεταχειριστήκαμε την ερώτηση ποιες συναρτήσεις απεικονίζουν μετασχηματισμούς Fourier σε μετασχηματισμούς Fourier με στοιχειώδη θεωρία μιγαδικών συναρτήσεων. Θα μπορούσαμε να θέσουμε και άλλες συνθήκες, που θα ήταν πιο κοντά στο ικανό και αναγκαίο, δεν θα ήταν όμως χρήσιμο στη συνέχεια. Στο Θεώρημα 6 και στο Πόρισμα 6, η υπόθεση ϕ( είναι ουσιώδης. Αν Q(z a + P (z a + a z + a 2 z a n z n με a, τότε για καμία f L δεν είναι η Q( ˆf μετασχηματισμός Fourier. Όπως δείξαμε στην αρχή της ενότητας, η P ( ˆf είναι μετασχηματισμός Fourier, άρα από το Θεώρημα 3 Συνεπώς, P ( ˆf(x. x ± Q( ˆf(x a + P ( ˆf(x a. x ± x ± Η Q( ˆf δεν μηδενίζεται στο ±, άρα δεν μπορει να είναι μετασχηματισμός Fourier. Ωστόσο, στο Θεώρημα 3 δείξαμε ότι για δεδομένο διάστημα [a, b] πεπερασμένου μήκους, υπάρχει ω L τέτοια ώστε ˆω(x για κάθε x [a, b]. Οπότε, αν η Q είναι της 23

30 μορφής που είπαμε παραπάνω, τότε για κάθε f L η Q( ˆf συμπίπτει στο [a, b] με κάποιο μετασχηματισμό Fourier. Πράγματι, Q ( ˆf(x aˆω(x + P ( ˆf(x για κάθε x [a, b] δηλαδή στο [a, b] η Q( ˆf συμπίπτει με το μετασχηματισμό Fourier a ˆω + P ( ˆf. Μπορούμε επίσης να ρωτήσουμε το εξής: Έστω [a, b] διάστημα πεπερασμένου μήκους. Ποιες συναρτήσεις ϕ έχουν την ιδιότητα η ϕ( ˆf να συμπίπτει στο [a, b] με έναν μετασχηματισμό Fourier όποτε η ˆf είναι μετασχηματισμός Fourier; Όπως δείξαμε, κάθε πολυωνυμική συνάρτηση έχει αυτή την ιδιότητα. ΘΕΩΡΗΜΑ 8. Έστω ϕ(z αναλυτική σε κάθε σημείο ενός ανοικτού συνεκτικού συνόλου D του μιγαδικού επιπέδου. Έστω [a, b] κλειστό φραγμένο διάστημα. Τότε, αν f L και ˆf(x D για κάθε x [a, b], τότε υπάρχει g L τέτοια ώστε ϕ ( ˆf(x ĝ(x για κάθε x [a, b]. Δηλαδή, στο [a, b] η ϕ( ˆf συμπίπτει με ένα μετασχηματισμό Fourier. Για να αποδείξουμε το Θεώρημα αυτό θα αναφέρουμε ένα τοπικό αποτέλεσμα, θα δειξουμε ότι για να το αποδείξουμε αρκεί να αποδείξουμε μια ειδική περίπτωση, θα αποδείξουμε την ειδική περίπτωση και τέλος με ένα επιχείρημα συμπάγειας θα οδηγηθούμε από το τοπικό αποτέλεσμα στο Θεώρημα που θέλουμε να αποδείξουμε. ΘΕΩΡΗΜΑ 9. Αν f L, ˆf(a b και ϕ(z αναλυτική στο b, τότε υπάρχει g L τέτοια ώστε ϕ ( ˆf(x ĝ(x για κάθε x σε κάποια γειτονιά του a. Σχόλιο. Αρκεί να αποδείξουμε το Θεώρημα 9 για την περίπτωση a. Ας υποθέσουμε ότι η περίπτωση αυτή έχει αποδειχθεί και ότι a. Από το Θεώρημα 2, αν f (t e iat f(t, τότε ˆf (x ˆf(x + a. Ειδικότερα, ˆf ( ˆf(a b. Η περίπτωση a συνεπάγεται την ύπαρξη κάποιας g L τέτοιας ώστε ϕ ( ˆf (x ĝ (x για κάθε x σε κάποια γειτονιά N του. Θέτοντας g(t e iat g (t, έχουμε ĝ(x ĝ (x a ϕ ( ˆf (x a ϕ ( ˆf(x για κάθε x σε κάποια γειτονιά N a του a. Άρα το Θεώρημα 9 ισχύει και αν a. Άρα θα ασχοληθούμε μόνο με την απόδειξη της περίπτωσης a. Σχόλιο. Αρκεί να αποδείξουμε το Θεώρημα 9 για την περίπτωση b. Ας υποθέσουμε ότι η περίπτωση αυτή έχει αποδειχθεί και ότι b. Έστω ˆf (x ˆf(x bˆω(x, όπου η ω είναι συνάρτηση τέτοια ώστε ˆω(x για x. (Την ύπαρξη τέτοιας συνάρτησης την αποδείξαμε στο Θεώρημα 3. Επίσης έστω ψ(z ϕ(z + b. Αφού ˆf ( ˆf( bˆω( b b και η ψ(z είναι αναλυτική στο, η περίπτωση b συνεπάγεται την ύπαρξη κάποιας g L τέτοιας ώστε ψ ( ˆf (x ĝ(x για κάθε x σε κάποια γειτονιά N του. Μπορούμε να υποθέσουμε ότι N [, ]. Τότε, για x N έχουμε ϕ ( ˆf(x ψ ( ˆf(x b ψ ( ˆf(x bˆω(x ψ ( ˆf (x ĝ(x. Άρα το Θεώρημα 9 ισχύει και αν b. Άρα θα ασχοληθούμε μόνο με την απόδειξη της περίπτωσης b. 24

31 Σχόλιο. Αρκεί να αποδείξουμε το Θεώρημα 9 για την περίπτωση ϕ(. Ας υποθέσουμε ότι η περίπτωση αυτή έχει αποδειχθεί και ότι ϕ(. Έστω ψ(z ϕ(z ϕ(. Αφού ψ(, η περίπτωση ϕ( συνεπάγεται την ύπαρξη κάποιας g L τέτοιας ώστε ψ ( ˆf(x ĝ (x για κάθε x σε κάποια γειτονιά N του. Μπορούμε να υποθέσουμε ότι το N είναι φραγμένο. Οπότε, από το Θεώρημα 3, υπάρχει ω L τέτοια ώστε ˆω(x για κάθε x N. Θέτοντας ĝ ĝ + ϕ(ˆω, έχουμε για κάθε x N : ϕ ( ˆf(x ψ ( ˆf(x + ϕ( ψ ( ˆf(x + ϕ(ˆω(x ĝ (x + ϕ(ˆω(x ĝ(x. Έτσι, το Θεώρημα 9 ισχύει και αν ϕ(. Άρα θα ασχοληθούμε μόνο με την απόδειξη της περίπτωσης ϕ(. Συνεπώς, η απόδειξη του Θεωρήματος 9 ανάγεται στην απόδειξη του ακόλουθου Θεωρήματος. ΘΕΩΡΗΜΑ 2. Αν f L, ˆf(, ϕ( και η ϕ(z είναι αναλυτική στο, τότε υπάρχει g L τέτοια ώστε ϕ ( ˆf(x ĝ(x για κάθε x σε κάποια γειτονιά του. Απόδειξη. Από την υπόθεση, υπάρχει ϵ > τέτοιο ώστε η ϕ να είναι αναλυτική για z < ϵ. Από το Θεώρημα 4, μπορούμε να βρούμε h L τέτοια ώστε h < ϵ και ˆf(x ĥ(x για κάθε x σε κάποια γειτονιά N του. Καθώς h < ϵ, το Θεώρημα 6 συνεπάγεται την ύπαρξη κάποιας g L τέτοιας ώστε ϕ ( ĥ(x ĝ(x για κάθε x. Έτσι, για x N έχουμε: ϕ ( ˆf(x ϕ (ĥ(x ĝ(x. Τώρα μπορούμε να αποδείξουμε το Θεώρημα 8. Απόδειξη. (Θεώρημα 8 Από το Θεώρημα 9, κάθε x [a, b] περιέχεται σε ένα ανοιχτό διάστημα όπου η ϕ( ˆf συμπίπτει με κάποιο μετασχηματισμό Fourier. Σύμφωνα με το θεώρημα Heine-Borel, ένας πεπερασμένος αριθμός από αυτά τα διαστήματα καλύπτει το [a, b]. Μπορούμε να υποθέσουμε ότι κανένα από αυτά τα διαστήματα δεν περιέχει κάποιο άλλο. Τώρα έστω (a, b, (a 2, b 2 δύο από αυτά τα διαστήματα τα οποία έχουν κοινό σημείο. Υποθέτουμε ότι a < a 2 < b < b 2. Επιλέγουμε g, g 2 L τέτοιες ώστε ϕ ( ĥ(x ĝ (x αν a < x < b ϕ ( ĥ(x ĝ 2 (x αν a 2 < x < b 2. Αυτό συνεπάγεται ότι ĝ (x ĝ 2 (x για x (a 2, b και ως εκ τούτου για x [a 2, b ]. Από το Θεώρημα 3, μπορούμε να βρούμε ω, ω 2 L τέτοιες ώστε ˆω (x αν a x a 2 ˆω (x αν b x b 2 25

32 ˆω 2 (x αν b x b 2 ˆω 2 (x αν a x a 2 και ˆω, ˆω 2 γραμμικές στο [a 2, b ]. Έστω τώρα ˆθ ˆω ĝ + ˆω 2 ĝ 2. Τότε Αν x (a, a 2, έχουμε ˆθ(x ˆω (xĝ (x + ˆω 2 (xĝ 2 (x ˆω (xĝ (x + ĝ (x ϕ ( ˆf(x. Αν x (a 2, b, έχουμε ˆθ(x ˆω (xĝ (x + ˆω 2 (xĝ 2 (x (ˆω (x + ˆω 2 (x ĝ (x ĝ (x ϕ ( ˆf(x. Αν x (b, b 2, έχουμε ˆθ(x ˆω (xĝ (x + ˆω 2 (xĝ 2 (x ˆω 2 (xĝ 2 (x + ĝ 2 (x ϕ ( ˆf(x. Άρα, ϕ ( ˆf(x ˆθ(x για a < x < b 2. Δηλαδή, η ϕ( ˆf συμπίπτει με ένα μετασχηματισμό Fourier στο (a, b 2. Επαναλαμβάνοντας αυτό το επιχείρημα ένα πεπερασμένο πλήθος φορών (τόσο ώστε να φτάσουμε στην ένωση όλων των διαστημάτων που επιλέξαμε που καλύπτουν το [a, b] ολοκληρώνεται η απόδειξη. Σχόλιο. Η μόνη ιδιότητα του [a, b] που χρησιμοποιήθηκε στην απόδειξη του Θεωρήματος 8 ήταν το γεγονός ότι από κάθε κάλυψη του [a, b] από ανοικτά διαστήματα μπορούμε να εξάγουμε ένα πεπερασμένο αριθμό διαστημάτων που ακόμα αποτελούν κάλυψη. Έτσι, το Θεώρημα 8 συνεχίζει να ισχύει αν αντικαταστήσουμε το [a, b] από οποιοδήποτε σύνολο πραγματικών αριθμών με αυτή την ιδιότητα, δηλαδή οποιοδήποτε συμπαγές σύνολο. Αν εφαρμόσουμε το Θεώρημα 8 για κάποιο συμπαγές σύνολο και για ϕ(z z, παίρνουμε το ακόλουθο Πόρισμα που θα χρησιμοποιήσουμε πολλές φορές στη συνέχεια. ΠΟΡΙΣΜΑ 7. Έστω K συμπαγές σύνολο πραγματικών αριθμών. Αν f L και ˆf(x για κάθε x K, τότε υπάρχει g L τέτοια ώστε ˆf(x ĝ(x για κάθε x K..8 Κλειστότητα των μεταφορών στον L. Πρώτος ο Wiener έδειξε μια σχέση ανάμεσα στο σύνολο των γραμμικών συνδυασμών των μεταφορών μιας συνάρτησης f L και του μετασχηματισμού Fourier της f. Το αρχικό του αποτέλεσμα είχε πολλά ενδιαφέροντα αποτελέσματα, κάποια από τα οποία θα αναλύσουμε στο Κεφάλαιο 3. Σε αυτή την ενότητα θα δώσουμε μια απόδειξη του Θεωρήματος του Wiener. ΟΡΙΣΜΟΣ. Αν E L, τότε με Ē θα συμβολίζουμε την κλειστότητα του E στον L. Δηλαδή, αν f L, τότε f Ē αν, για δεδομένο ϵ >, υπάρχει g E τέτοια ώστε f g ϵ. Αν E Ē λέμε ότι το E είναι κλειστό. 26

33 Έτσι, f Ē αν και μόνο αν υπάρχουν f, f 2,... E τέτοιες ώστε n + f f n. Προφανώς, E Ē και Ē Ē. ΟΡΙΣΜΟΣ. Αν f L, τότε με T f θα συμβολίζουμε το σύνολο όλων των h L τέτοιων ώστε η h να είναι πεπερασμένος γραμμικός συνδυασμός μεταφορών της f. Δηλαδή, h T f αν h(x n a k f(x + c k k για κάθε x για κάποιο n N, c k για κάθε k, 2,..., n, a k C για κάθε k, 2,..., n. Έτσι, αν f L, το υποσύνολο T f του L ορίζεται από τους δύο παραπάνω ορισμούς. Η ερώτηση που θα μας απασχολήσει είναι: Για ποιες f L ο T f αποτελεί όλο τον L ; Θα χρησιμοποιήσουμε τα ακόλουθα: (i Αν g, g 2 T f, τότε (a g + a 2 g 2 T f γα κάθε a, a 2 C. (ii Αν g T f και αν, για κάποιο c, g (x g(x + c για κάθε x, τότε g T f. (iii Αν g T f, τότε T g T f. ΘΕΩΡΗΜΑ 2. (Wiener Αν f L και ˆf(x για κάθε x, τότε T f L. Θα δώσουμε μια απόδειξη του Θεωρήματος Wiener στο τέλος της ενότητας. Σημείωση. Μπορούμε να δούμε ότι υπάρχει συνάρτηση f L της οποίας ο μετασχηματισμός Fourier δεν μηδενίζεται. Πράγματι, αν f(t e t2 για κάθε t, τότε ˆf(x για κάθε x, που δεν είναι ποτέ. e ixt e t2 dt e x2 4 e t2 dt e x2 4 π Πριν ξεκινήσουμε να αποδείξουμε το Θεώρημα Wiener, θα αποδείξουμε ένα θεώρημα από το οποίο εύκολα προκύπτει το αντίστροφο του Θεωρήματος Wiener. ΘΕΩΡΗΜΑ 22. Αν f L και ˆf(λ, τότε ĝ(λ για κάθε g T f. Απόδειξη. Υποθέτουμε αρχικά ότι h T f, δηλαδή ότι h(t n k a kf(t + c k για κάθε t, για κάποιο n N. Τότε, από το Θεώρημα 2, ο μετασχηματισμός Fourier της h είναι n ĥ(x a k e ic kx ˆf(x. Οπότε, αν h T f, έχουμε ĥ(λ. Τώρα, αν g T f, τότε υπάρχει ακολουθία g, g 2,... στον T f τέτοια ώστε k g g n. n + Από το Θεώρημα, ĝ(λ n + ĝ n (λ. Όμως, αφού g n T f για κάθε n N, έχουμε ότι ĝ n (λ για κάθε n N. Άρα, ĝ(λ. 27

34 ΘΕΩΡΗΜΑ 23. (Αντίστροφο του Θεωρήματος Wiener Αν f L και αν T f L, τότε ˆf(x για κάθε x. Απόδειξη. Έστω ότι υπάρχει λ τέτοιο ώστε ˆf(λ. Από το Θεώρημα 3, υπάρχει ω L τέτοια ώστε ˆω(λ. Όμως τότε, από το Θεώρημα 22, δεν γίνεται να ισχύει ότι ω T f. Αυτό είναι άτοπο, καθώς T f L. Άρα ˆf(x για κάθε x. Πριν αποδείξουμε το Θεώρημα Wiener χρειαζόμαστε κάποια προκαταρκτικά αποτελέσματα. ΘΕΩΡΗΜΑ 24. Έστω f L. Αν g T f και h L, τότε g h T f. Απόδειξη. Μπορούμε να θεωρήσουμε ότι ούτε η g ούτε η h είναι η μηδενική συνάρτηση. Έστω H g h, έτσι ώστε H(x g(x th(tdt για σχεδόν κάθε x. Δεδομένου ϵ >, επιλέγουμε N τέτοιο ώστε h(t dt ϵ 2 g και παίρνουμε Τότε οπότε H H N H N (x N N H(x H N (x t N t N t N g(x th(tdt για σχεδόν κάθε x. t N g(x th(tdt H(x H N (x dx t N g(x t h(t dtdx για σχεδόν κάθε x g(x th(tdtdx t N t N h(t g(x t dxdt h(t t N h(t g dt g h(t dt ϵ 2. Άρα H H N ϵ. 2 Επίσης, ξέρουμε ότι υπάρχει δ > τέτοιο ώστε αν y δ τότε Επιλέγουμε διαμέριση του [ N, N] t N g(x y g(x dx g(x t h(t dxdt ϵ 2 h. g(x dxdt N t < t <... < t n N τέτοια ώστε t k t k δ για κάθε k, 2,..., n. 28

35 Τότε έχουμε H N (x N N g(x th(tdt n k tk t k g(x th(tdt. Παίρνουμε h N (x Τότε προφανώς h N T g. Επιπλέον, n k tk g(x t k h(tdt. t k H N (x h N (x n k tk t k ( g(x t g(x tk h(tdt. Οπότε H N h N n tk k tk n k tk n k tk n k t k tk n ( g(x t g(x tk h(tdtdx t k t k g(x t g(x tk h(t dtdx t k g(x t g(x tk h(t dtdx t k h(t k g(x t g(x t k h(t dxdt g(x t g(x tk dxdt. Αν t k t t k, τότε t t k δ, άρα Άρα g(x t g(x tk dx g(x t + tk g(x dx H N h N n k tk ϵ 2 h Δηλαδή H N h N ϵ 2. Οπότε ϵ h(t dt ϵ t k 2 h 2 h N N h(t dt ϵ 2 h n k tk H h N H H N + H N h N ϵ. Καθώς το ϵ ήταν τυχαίο και h N T g, έχουμε ότι H T g. Όμως, από υπόθεση, g T f, άρα T g T f. Άρα H T f. t k h(t dt h(t dt ϵ 2. ϵ 2 h. 29

36 Τώρα μπορούμε να δείξουμε ότι, αν f L, τότε η T f θα περιέχει όλο τον L εάν η T f περιέχει την ακολουθία δ N όπως ορίστηκε στην ενότητα.6. ΘΕΩΡΗΜΑ 25. Αν f L και αν δ N T f για κάθε N, 2,..., τότε T f L. Απόδειξη. Για κάθε h L, λόγω του Θεωρήματος 24, Όμως, από το Θεώρημα 2, Άρα h T f T f. Οπότε L T f, άρα L T f. δ N h T f για κάθε N N. δ N h h. N + ΘΕΩΡΗΜΑ 26. Αν f L και αν ˆf(x για κάθε x, τότε δ N N N. T f για κάθε Απόδειξη. Έστω N N. Λόγω της υπόθεσης, η ˆf δεν μηδενίζεται στο [ N, N]. Από το Πόρισμα 7, υπάρχει g L τέτοια ώστε ˆf(x ĝ(x για κάθε x [ N, N]. Επίσης, από το Θεώρημα ξέρουμε ότι N ˆδ N για κάθε N N. Οπότε N (x ˆf(x N (xĝ(x για κάθε x. Άρα N (x ˆf(x N (xĝ(x για κάθε x. Από το Θεώρημα, η ˆf N ĝ είναι ο μετασχηματισμός Fourier της f δ N g. Λόγω της μοναδικότητας του μετασχηματισμού Fourier, δ N f δ N g. Η f T f και δ N g L, άρα από το Θεώρημα 24 δ N T f. Τώρα είναι αρκετά εύκολο να αποδείξουμε το Θεώρημα Wiener. Απόδειξη. (του Θεωρήματος 2 Αν ˆf(x για κάθε x, τότε από το Θεώρημα 26 ξέρουμε ότι δ N T f για κάθε N N. Άρα, από το Θεώρημα 25, T f L. 3

37 .9 Αλγεβρική αναδιατύπωση Η έννοια μιας μεταθετικής άλγβρας Banach είναι θεμελιώδης για μεγάλο κομμάτι της σύγχρονης αρμονικής ανάλυσης. Σε αυτή την ενότητα θα αναδιατυπώσουμε κάποια από τα προηγούμενα αποτελέσματα με όρους ιδεωδών σε μια μεταθετική άλγεβρα Banach. ΟΡΙΣΜΟΣ. Αν στη μεταθετική άλγεβρα A υπάρχει ορισμένη νόρμα. τέτοια ώστε (i, όπου το μηδενικό στοιχείο της A, (ii a >, αν a A, a, (iii λa λ a, αν a A, λ C, (iv a b a + b, αν a, b A, η πρόσθεση στην A, (v a b a b, αν a, b A, ο πολλαπλασιασμός στην A, τότε η A ονομάζεται μεταθετική άλγεβρα με νόρμα. Αν επιπλέον η A είναι πλήρης ως προς τη νόρμα, δηλαδή αν για κάθε ακολουθία a, a 2,... στην A με m,n + a m a n υπάρχει a A τέτοιο ώστε n + a n a, τότε η A ονομάζεται μεταθετική άλγεβρα Banach. Θεωρούμε τώρα το χώρο L. Τότε, με πρόσθεση τη γνωστή μας πρόσθεση συναρτήσεων και πολλαπλασιασμό τη συνέλιξη συναρτήσεων, ο L είναι μεταθετική άλγεβρα. Επιπλέον, βασιζόμενοι σε όσα έχουμε ήδη δει, μπορούμε να αποδείξουμε το παρακάτω θεώρημα. ΘΕΩΡΗΜΑ 27. Ο L (με νόρμα την. και πολλαπλασιασμό τη συνέλιξη είναι μεταθετική άλγεβρα Banach. ΟΡΙΣΜΟΣ. Αν η A είναι μεταθετική άλγεβρα και I A, λέμε ότι το I είναι ιδεώδες του A αν (iτο I είναι άλγεβρα ως προς τις πράξεις του A, και (iig h I γαι κάθε g I, h A. Τα A, είναι ιδεώδη του A. Κάθε άλλο ιδεώδες του A, εκτός των A,, λέγεται γνήσιο. Ένα γνήσιο ιδεώδες M του A λέγεται μεγιστικό αν το M δεν περιέχεται σε κανένα γνήσιο ιδεώδες του A εκτός από το ίδιο το M. ΘΕΩΡΗΜΑ 28. Αν I ιδεώδες του L, τότε η κλειστότητα του I (Ī είναι επίσης ιδεώδες του L. Απόδειξη. Αρχικά, πρέπει να δείξουμε ότι η Ī είναι μεταθετική άλγεβρα. Έστω f, g Ī και λ, µ C. Τότε υπάρχει ακολουθία f, f 2,... στο I τέτοια ώστε n + f n f και ακολουθία g, g 2,... στο I τέτοια ώστε n + g n g. Αφού το I είναι ιδεώδες, έχουμε ότι λf n + µg n I για κάθε n N. Επίσης, (λf n + µg n (λf + µg λ f n f + µ g n g για κάθε n N, άρα n + (λf n + µg n (λf + µg. Συνεπώς, λf + µg Ī. Οι υπόλοιπες ιδιότητες μιας μεταθετικής άλγεβρας ισχύουν διότι Ī L. Άρα η Ī είναι μεταθετική άλγεβρα. Έστω τώρα g Ī, h L. Τότε υπάρχει ακολουθία g, g 2,... στην I τέτοια ώστε n + g n g. Οπότε, g n h g h (g n g h g n g h. Αφού h < +, καθώς h L, και n + g n g, όπως είδαμε προηγουμένως, συμπεραίνουμε ότι n + g n h g h. Επίσης, για κάθε n N, έχουμε 3

38 ότι g n I, h L, άρα g n h I, γιατί το I είναι ιδεώδες. Συνεπώς, g h Ī. Άρα το Ī είναι ιδεώδες του L. ΘΕΩΡΗΜΑ 29. Αν το M είναι μεγιστικό ιδεώδες του L, τότε είτε το M είναι κλειστό είτε M L. Απόδειξη. Από το Θεώρημα 28, αφού το M είναι ιδεώδες, και το M είναι ιδεώδες. Επίσης M M. Αν M M, τότε το M είναι κλειστό. Αν M M, το γεγονός ότι το M είναι μεγιστικό μας οδηγεί στο συμπέρασμα ότι το M δεν είναι γνήσιο ιδώδες, δηλαδή M L. Οπότε, το M είναι κλειστό ή M L. Τώρα θα δείξουμε ότι τα υποσύνολα T f στα οποία αναφερθήκαμε στην προηγούμενη ενότητα είναι ιδεώδη στην άλγεβρα L. ΘΕΩΡΗΜΑ 3. Αν f L, τότε το T f είναι κλειστό ιδεώδες στον L. Απόδειξη. Καθώς T f T f, προφανώς το T f είναι κλειστό. Αν g T f, h L, τότε, από το Θεώρημα 24, έχουμε ότι g h T f. Όλες οι υπόλοιπες ιδιότητες ενός ιδεώδους είναι αποδεδειγμέν ήδη ότι ισχύουν για το T f, άρα είναι ένα κλειστό ιδεώδες στον L. Δείξαμε, λοιπόν, ότι κάθε σύνολο T f είναι κλειστό ιδεώδες στον L. Αυτό που δεν έχουμε δείξει ακόμα είναι αν κάθε κλειστό ιδεώδες στον L είναι της μορφής T f για κάπια f L. Έχοντας δείξει ότι το T f είναι κλειστό ιδεώδες που περιέχει την f, τώρα θα προσπαθήσουμε να αποδείξουμε ότι είναι το μικρότερο με αυτή την ιδιότητα. ΘΕΩΡΗΜΑ 3. Αν f L και I οποιοδήποτε κλειστό ιδεώδες του L που περιέχει την f, τότε T f I. Απόδειξη. Έστω g(x f(x + a για κάποιο a, για κάθε x. Πρώτα θα δείξουμε ότι g I. Για κάθε N N παίρνουμε δ a N (x δ N(x + a, όπου δ N όπως ορίστηκε στο Θεώρημα. Τότε, για κάθε x : (δ a N f(x (δ N g(x δ a N(x tf(tdt δ N (x tf(t + adt δ N (x + a tf(tdt δ N (x tg(tdt άρα δn a f δ N g. Αφού f I, δn a L και το I είναι ιδεώδες, δn a f I, άρα και δ N g I. Όπως είχαμε αποδείξει στο Θεώρημα 2, δ N g g όταν N +, άρα g Ī. Το γεγονός ότι το I είναι κλειστό μας δείχνει ότι τελικά g I. Έτσι συμπεραίνουμε ότι κάθε μεταφορά της f είναι στο I, άρα T f I. Λόγω του ότι το I είναι κλειστό, έχουμε ότι T f I. Τώρα μπορούμε να ορίσουμε τον ακόλουθο ενδιαφέροντα χαρακτηρισμό για τα κλειστά ιδεώδη στον L. 32

39 ΟΡΙΣΜΟΣ. Το J L λέγεται γραμμικός υπόχωρος του L αν για κάθε f, g L, af + bg J για κάθε a, b C. ΘΕΩΡΗΜΑ 32. Έστω I L. Τα επόμενα είναι ισοδύναμα: (Το I είναι κλειστό ιδεώδες του L. (2Το I είναι κλειστός γραμμικός υπόχωρος του L με την ιδιότητα ότι αν f I, τότε κάθε μεταφορά της F είναι επίσης στο I. Απόδειξη. ( (2: Το συμπέρασμα αυτό συνάγεται άμεσα από το Θεώρημα 3. (2 (: Υποθέτουμε ότι το (2 αληθεύει και παίρνουμε g I, h L. Τότε, T g I. Καθώς το I είναι κλειστό, T g I. Από το Θεώρημα 3, το T g είναι ιδεώδες, άρα g h T g. Συνεπώς g h I. Άρα το I είναι ιδεώδες του L. Τώρα θα ξεκινήσουμε να προσδιορίσουμε τι είναι τα κλειστά μεγιστικά ιδεώδη στον L. ΟΡΙΣΜΟΣ. Για κάθε λ, συμβολίζουμε με M λ το σύνολο όλων των f L για τις οποίες ˆf(λ. ΘΕΩΡΗΜΑ 33. Κάθε M λ είναι κλειστό μεγιστικό ιδεώδες του L. Απόδειξη. Αρχικά θα δείξουμε ότι το M λ είναι κλειστό. Έστω f M λ. Τότε υπάρχει ακολουθία f, f 2,... στον M λ τέτοια ώστε n + f n f. Τότε, όπως δείξαμε στο Θεώρημα, n + ˆfn (λ ˆf(λ. Αφού f n M λ, έχουμε ότι ˆf n (λ, άρα ˆf(λ. Οπότε f M λ. Ως εκ τούτου, Mλ M λ, άρα το M λ είναι κλειστό. Τώρα θα δείξουμε ότι το M λ είναι ιδεώδες του L. Έστω g M λ, h L. Τότε (g h(λ ĝ(λĥ(λ ĥ(λ άρα g h M λ. Το ότι το M λ είναι άλγεβρα ως προς τις πράξεις του L αποδεικνύεται εύκολα. Συνεπώς το M λ είναι ιδεώδες στον L. Τέλος, θα δείξουμε ότι το M λ είναι μεγιστικό ιδεώδες. Έστω M ιδεώδες του L τέτοιο ώστε M M λ, M M λ. Θα αποδείξουμε ότι M L. Καθώς M M λ, υπάρχει g M τέτοια ώστε ĝ(λ. Για κάθε h L, μπορούμε να γράψουμε ĥ(x ĥ(λ ĝ(x + ĥ(x ĝ(λ με ĥ(λ ĥ(λ ĥ(λ ĝ(λĝ(λ. Άρα h M λ, οπότε και h M. Αφού g M, συμπεραίνουμε ότι h M. Συνεπώς, L M. Οπότε το M λ είναι μεγιστικό ιδεώδες. 33

40 Αυτό που δείξαμε, λοιπόν, είναι ότι σε κάθε λ αντιστοιχεί ένα κλειστό μεγιστικό ιδεώδες M λ. Θα δούμε τώρα ότι αν λ λ 2, τότε M λ M λ2. Αν έχουμε λ λ 2, μπορούμε να βρούμε συνάρτηση ω L με ω M λ και ω / M λ2. Ας θεωρήσουμε ότι λ < λ 2. Τότε, από το Θεώρημα 3, υπάρχει ω L τέτοια ώστε και Άρα: Άρα M λ M λ2. ˆω(x αν x < λ + λ 2 2 ˆω(x αν λ 2 x λ 2 +. ˆω(λ, συνεπώς ω M λ ˆω(λ 2, συνεπώς ω / M λ2. Τα επόμενα δύο Θεωρήματα μας δείχνουν ότι τα M λ είναι όλα τα κλειστά μεγιστικά ιδεώδη του L. ΘΕΩΡΗΜΑ 34. Αν το I είναι ένα γνήσιο κλειστό ιδεώδες του L, τότε I M λ για κάποιο λ. Απόδειξη. Ας υποθέσουμε ότι το I δεν περιέχεται σε κανένα M λ. Θα δείξουμε ότι τότε I L, δηλαδή δεν είναι γνήσιο ιδεώδες, το οποίο θα είναι άτοπο. Έστω N N. Αφού το I δεν περιέχεται σε κανένα M λ, για κάθε λ [ N, N] υπάρχει f λ I τέτοια ώστε ˆf λ (λ. Αν g λ (t f λ ( t, τότε ĝ λ (x e ixt g λ (tdt e ixt f λ (tdt ˆf λ (x e ixt f λ ( tdt άρα ĝ λ ˆf λ. Παίρνω h λ g λ f λ. Τότε, αφού f λ I και I ιδεώδες, h λ I. Επίσης ĥ λ ĝ λ ˆfλ ˆf λ ˆfλ ˆf λ 2. Άρα ĥλ(x για κάθε x και ĥλ(λ ˆf λ (λ 2 >. Οπότε ĥλ(x > για κάθε x σε μια γειτονιά N λ του λ, αφού η ĥλ είναι συνεχής. Το σύνολο αυτών των N λ για όλα τα λ [ N, N] αποτελεί κάλυψη του [ N, N]. Επειδή, όμως το [ N, N] είναι συμπαγές, μπορει να καλυφθεί από πεπερασμένου πλήθους τέτοιες γειτονιές N λ, N λ2,..., N λn. Θεωρούμε τώρα h h λ + h λ h λn. Τότε h I και ĥ(x > για κάθε x [ N, N]. Από το Πόρισμα 7, υπάρχει k L τέτοια ώστε ĥ(x ˆk(x για κάθε x [ N, N]. 34

41 Πολλαπλασιάζοντας και τα δύο μέλη με την N ˆδ N όπως ορίστηκε στο Θεώρημα, έχουμε N (x N (xˆk(x για κάθε x. ĥ(x Άρα, N ĥˆk N, δηλαδή δ N h k δ N. Αφού h I, h k δ N I, δηλαδή δ N I. Έτσι βλέπυμε ότι δ N I για κάθε N N. Έστω τώρα f L. Από το Θεώρημα 2, N + δ N f f. Επίσης, δ N f I για κάθε N N. Επειδή το I είναι κλειστό, f I. Άρα L I. Συνεπώς I L, που είναι άτοπο. ΘΕΩΡΗΜΑ 35. Έστω M κλειστό μεγιστικό ιδεώδες του L. Τότε M M λ για κάποιο λ. Δηλαδή, τα M λ περιλαμβάνουν όλα τα κλειστά μεγιστικά ιδεώδη του L. Απόδειξη. Από το Θεώρημα 34, M M λ για κάποιο λ. Άρα, αφού το M ειναι μεγιστικό, M M λ. Έχουμε, λοιπόν, μια - αντιστοιχία μεταξύ των πραγματικών αριθμών και του συνόλου όλων των μεγιστικών ιδεωδών του L. Σχόλιο. Το γεγονός ότι κάθε γνήσιο κλειστό ιδεώδες του L περιέχεται σε ένα μεγιστικό ιδεώδες, όπως δείξαμε στο Θεώρημα 34, μπορεί να θεωρηθεί ως μια αναδιατύπωση του Θεωρήματος του Wiener. Αν f L, τότε το T f, που από το Θεώρημα 3 είναι κλειστό ιδεώδες, είναι όλος ο L αν η ˆf δεν μηδενίζεται ποτέ, δηλαδή αν το T f δεν περιέχεται σε κανένα μεγιστικό ιδεώδες. Τώρα υποθέτουμε ότι, για κάποια f L, το T f είναι γνήσιο ιδεώδες. Τότε περιέχεται σε ένα ή περισσότερα από τα μεγιστικά ιδεώδη M λ. Αν πάρουμε την τομή των μεγιστικών ιδεωδών M λ που περιέχουν το T f, παίρνουμε ένα ιδεώδες που περιέχει το T f. Τώρα η ερώτηση είναι: Ποιες f L έχουν την ιδιότητα το T f να είναι ακριβώς η τομή των μεγιστικών ιδεωδών που το περιέχουν; Να σημειώσουμε ότι έχει ανακαλυφθεί πως υπάρχει f L που δεν έχει αυτή την ιδιότητα. Για να θέσουμε το ερώτημα αυτό σε λίγο διαφορετική γλώσσα, θα διατυπώσουμε μια σειρά ισοδύναμων προτάσεων, καταλήγοντας στη μορφή του προβλήματος που θα διερευνήσουμε αργότερα. Τα επόμενα είναι ισοδύναμα: ( Το T f είναι η τομή όλων των μεγιστικών ιδεωδών M λ για τα οποία ισχύει ότι T f M λ. (2 Αν g M λ για κάθε M λ για το οποίο ισχύει ότι T f M λ, τότε g T f. (3 Αν ĝ(λ για κάθε λ για το οποίο ισχύει ότι T f M λ, τότε g T f. (4 Αν ĝ(λ για κάθε λ για το οποίο ισχύει ότι f M λ, τότε g T f. (5 Αν ĝ(λ για κάθε λ για το οποίο ισχύει ότι ˆf(λ, τότε g T f. 35

42 Κεφάλαιο 2 Ο μετασχηματισμός Fourier στον L 2 2. Ο μετασχηματισμός Fourier στον L L 2. Στο προηγούμενο κεφάλαιο, ορίσαμε το μετασχηματισμό Fourier ˆf για f L. Σε αυτό το κεφάλαιο θα ορίσουμε το μετασχηματισμό Fourier για f L 2 και θα προσδιορίσουμε κάποιες ιδιότητές του. Προκύπτει ότι αν f L 2 ο μετασχηματισμός Fourier ˆf της f είναι επίσης στον L 2 και ˆf 2 (2π 2 f 2. ΛΗΜΜΑ 3. Για κάθε πραγματικούς αριθμούς ϵ >, a έχουμε Απόδειξη. Ξεκινάμε από το γνωστό τύπο e iat e ϵt2 dt ( π 2 e a2 4ϵ. ϵ e x2 dx π 2. Για κάθε b, για κάθε >, ολοκληρώνουμε την αναλυτική συνάρτηση e z2 ορθογώνιο παραλληλόγραμμο D με κορυφές ±, ± + ib. Τότε D e z2 dx. Ισοδύναμα: στο b e (+it2 idt Παίρνοντας όριο για + : e ( t+ib2 dt i b e ( x+ib2 dx Γνωρίζουμε ότι e x2 dx π 2, άρα: e ( +ib it2 dt + e x2 dx. e x2 e 2xbi e b2 dx π 2. e t2 dt. Συνεπώς e x2 e 2xbi dx π 2 e b 2. 36

43 Για b a 2ϵ 2 : οπότε με αλλαγή μεταβλητής έχουμε ότι Τελικά καταλήγουμε ότι e x2 e iaϵ 2 x dx π 2 e a2 4ϵ e iat e ϵt2 ϵ 2 dt π 2 e a2 4ϵ. e iat e ϵt2 dt ( π 2 e a2 4ϵ. ϵ ΘΕΩΡΗΜΑ 36. Έστω f L L 2. Τότε ˆf L 2 και δηλαδή Απόδειξη. Παρατηρούμε ότι ˆf(x 2 ˆf(x ˆf(x ˆf(x 2 dx 2π ˆf 2 (2π 2 f 2. e ixt f(tdt f(t 2 dt e ixu f(udu. Πολλαπλασιάζοντας με e x2 n,για n N, και ολοκληρώνοντας ως προς x, έχουμε ότι ( e x2 n ˆf(x 2 dx e x2 n e ixt f(tdt e ixu f(udu dx. Αφού f L, το ολοκλήρωμα συγκλίνει απόλυτα. Επομένως μπορώ να αλλάξω σειρά ολοκλήρωσης: ( e x2 n ˆf(x 2 dx f(u f(t ( e ix(t u e x2 n dx dt du. Εφαρμόζοντας το Λήμμα 3 για a t u, ϵ n > έχουμε: Άρα e x2 n ˆf(x 2 dx (πn 2 e ix(t u e x2 n dx (πn 2 e n(t u2 4. (πn 2 (πn 2 (πn 2 ( f(u ( f(u e nt2 4 ( e nt2 4 F (tdt e n(t u2 4 f(tdt du e nt2 4 f(t + udt du f(uf(t + udu dt 37

44 όπου F (t f(uf(t + udu. Άρα e x2 n ˆf(x 2 dx 2π 2 Θα δείξουμε ότι η F (t είναι συνεχής στο t. F (t F ( Από την ανισότητα Schwarz έχουμε ( F (t F ( 2 e t2 F (2n 2 tdt. ( f(t + uf(u ( f(uf(u du f(t + u f(u f(u du. 2 f(t + u f(u f(u du f(t + u f(u 2 du Γνωρίζουμε ότι t f(t + u f(u 2 du. Άρα F (t F (. t f(u 2 du. Τώρα, για κάθε t έχουμε, πάλι από την ανισότητα Schwarz, ότι F (t 2 f(uf(t + udu 2 ( 2 f(t + u f(u du f(t + u 2 du f 2 2 f 2 2 f 4 2. f(u 2 du Άρα e t 2 F (2n 2 t e t 2 M για κάποια σταθερά M >. Λόγω αυτού, της συνέχειας της F στο και του Θεωρήματος κυριαρχημένης σύγκλισης, έχουμε ότι Όμως Συνεπώς n + n + F ( e t2 F (2n 2 tdt e t2 F (dt f(uf(udu F ( e x2 n ˆf(x 2 dx 2π 2 n + 2π 2 π 2 F ( 2π f e t2 dt π 2 F (. f(u 2 du f 2 2. e t2 F (2n 2 tdt

45 Από το Λήμμα Fatou, ˆf(x 2 dx n + 2π f x n + e n ˆf(x 2 dx Άρα ˆf L 2. Επίσης, από το Θεώρημα κυριαρχημένης σύγκλισης, e x2 n ˆf(x 2 dx ˆf(x 2 dx 2π f 2 2 άρα ˆf 2 (2π 2 f Το Θεώρημα του Plancherel. Σε αυτή την ενότητα θα ορίσουμε το μετασχηματισμό Fourier στον L 2 και θα αποδείξουμε τις πιο σημαντικές του ιδιότητες. Κάποια από αυτά τα αποτελέσματα θα συνοψιστούν στο τέλος της ενότητας σε ένα θεώρημα που φέρει το όνομα αυτού που το ανακάλυψε, του Plancherel. Το μετασχηματισμό Fourier ˆf της f L 2 θα τον ορίσουμε ως το όριο μιας ακολουθίας μετασχηματισμών Fourier ˆf N, όπου f N μια συγκεκριμένη ακολουθία συναρτήεων στον L L 2 που συγκλίνει στον L 2 στην f. Το ότι η ακολουθία αυτή ˆf N συγκλίνει θα το αποδείξουμε στο επόμενο Θεώρημα. ΘΕΩΡΗΜΑ 37. Έστω f L 2. Για κάθε N N θεωρούμε { f(t, αν t N f N (t, αν t > N Τότε f N L L 2 και ˆf N L 2. Επιπλέον, καθώς N +, η ˆf N συγκλίνει στον L 2 σε μια συνάρτηση στον L 2. Απόδειξη. Από την ανισότητα Schwarz έχουμε ότι f N (t dt N N ( N N f(t dt N f(t 2 2 dt dt N f 2 (2N 2 < + άρα f N L. Επιπλέον, αφού f N (t f(t, προφανώς f N L 2. Άρα f N L L 2. Από το Θεώρημα 36, ˆf N L 2. Τώρα πρέπει να δείξουμε ότι η ακολουθία των ˆf N συγκλίνει στον L 2. Αρκεί να δείξουμε ότι είναι ακολουθία Cauchy, διότι ο L 2 είναι πλήρης. Δηλαδή, αρκεί να δείξουμε ότι 39

46 M,N + ˆf M ˆf N 2. Ο ˆf M ˆf N είναι ο μετασχηματισμός Fourier της f M f N, η οποία ανήκει στον L L 2. Άρα, από το Θεώρημα 36, ˆf M ˆf N 2 2 2π f M f N 2 2 2π f M (t f N (t 2 dt ( M 2π f(t 2 dt + N N M f(t 2 dt όταν M, N +. Άρα ˆf M ˆf N 2 όταν M, N +. Τώρα μπορούμε να ορίσουμε το μετασχηματισμό Fourier μιας συνάρτησης του L 2. ΟΡΙΣΜΟΣ. Για f L 2 ορίζουμε τον μετασχηματισμό Fourier της f, ˆf, ως εξής: ˆf(x N N + N το όριο στον L 2. Να σημειώσουμε ότι η (2. ισοδυναμεί με N + ˆf ˆf N 2. e ixt f(tdt (2. Σχόλιο. Παραπάνω ορίσαμε την ˆf για f L 2. Βέβαια, καθώς η ˆf ορίστηκε ως στοιχείο του L 2, η ˆf(x ορίζεται μόνο σχεδόν παντού. Όμως, αν f L, από τον γνωστό μας από το πρώτο Κεφάλαιο ορισμό της ˆf έχουμε ότι που μπορεί να γραφεί ως ˆf(x ˆf(x N + e ixt f(tdt για κάθε x (2.2 ˆf N (x για κάθε x. Οπότε, αν f L L 2, έχουμε τώρα δύο ορισμούς του ˆf, τους (2. και (2.2. Ωστόσο, η ˆf που ορίζεται σπό το (2.2, η οποία είχαμε δείξει ότι είναι συνεχής συνάρτηση, ορίζει το ίδιο στοιχείο του L 2 με την ˆf που ορίζεται στο (2.. Άρα οι δύο ορισμοί μας είναι συνεπείς. Στο Θεώρημα 36 είδαμε ότι αν f L L 2, τότε η 2-νόρμα της ˆf είναι 2π φορές η 2-νόρμα της f. Δηλαδή, εκτός από ένα σταθερό παράγοντα, η απεικόνιση f ˆf διατηρεί τη 2-νόρμα. Τώρα θα αποδείξουμε ότι αυτό ισχύει για κάθε f L 2. ΘΕΩΡΗΜΑ 38. (Σχέση Parseval Έστω f L 2. Τότε ˆf 2 (2π 2 f 2. Απόδειξη. Ορίζουμε τις f N όπως στο Θεώρημα 37. Τότε N + ˆf N ˆf 2. ˆfN 2 ˆf 2 ˆfN ˆf 2 άρα N + ˆfN 2 ˆf 2 ή ισοδύναμα ˆf N 2 ˆf 2. N + 4

47 Εξ ορισμού της f N, N + f N 2 f 2. Καθώς f N L L 2, από το Θεώρημα 36, ˆf N 2 (2π 2 fn 2. Συνεπώς ˆf 2 ˆf N 2 (2π 2 fn 2 (2π 2 f 2. N + N + Μια εύκολη αλλά σημαντική συνέπεια του Θεωρήματος 38 είναι το ακόλουθο αποτέλεσμα. ΘΕΩΡΗΜΑ 39. Αν f, g L 2, τότε ˆf(xĝ(xdx 2π f(xg(xdx. Απόδειξη. Από το Θεώρημα 38, ˆf + ĝ 2 2 2π f + g 2 2. Δηλαδή άρα ˆf(x + ĝ(x 2 dx 2π f(x + g(x 2 dx ( ( + ( ( ˆf(x + ĝ(x ˆf(x + ĝ(x dx 2π f(x + g(x f(x + g(x dx. Συνεπώς ˆf(x 2 dx + ( 2π f(x 2 dx + Τότε, από το Θεώρημα 38, ĝ(x 2 dx + g(x 2 dx + ˆf(x 2 dx 2π ˆf(xĝ(xdx + f(xg(xdx + f(x 2 dx ˆf(xĝ(xdx f(xg(xdx. άρα ĝ(x 2 dx 2π g(x 2 dx ˆf(xĝ(xdx + ˆf(xĝ(xdx ( 2π f(xg(xdx + f(xg(xdx. (2.3 4

48 Αφού το g είναι τυχαίο στοιχείο του L 2, μπορούμε να αντικαταστήσουμε τα ĝ, g με τα iĝ, ig, αντίστοιχα, και έχουμε: άρα ˆf(x ( iĝ(x dx + ˆf(x ( iĝ(x dx ( 2π f(x ( ig(x dx + f(x ( ig(x dx i ˆf(xĝ(xdx + i ( 2π i το οποίο μας δίνει, αν διαιρέσουμε με i, ˆf(xĝ(xdx f(xg(xdx + i f(xg(xdx ˆf(xĝ(xdx ˆf(xĝ(xdx ( 2π f(xg(xdx Προσθέτοντας κατά μέλη τις σχέσεις (2.3, (2.4 παίρνουμε f(xg(xdx. (2.4 το οποίο μας δίνει 2 ˆf(xĝ(xdx 4π f(xg(xdx ˆf(xĝ(xdx 2π f(xg(xdx. Σημείωση. Αν στο Θεώρημα 39 βάλουμε g f, παίρνουμε το Θεώρημα 38. Στις ενότητες.3,.4 ασχοληθήκαμε με την αντιστροφή του μετασχηματισμού Fourier στον L. Στα επόμενα θεωρήματα θα δούμε ότι η αντιστροφή στην οποία αναφερθήκαμε στην ενότητα.3 μπορεί να μεταφραστεί και στον L 2. Επιπλέον, αντίθετα με την περίπτωση του L, η αντιστροφή στον L 2 δε χρειάζεται επιπρόσθετες υποθέσεις. ΘΕΩΡΗΜΑ 4. Αν f, g L 2, τότε f(xĝ(xdx ˆf(xg(xdx. Απόδειξη. Θεωρούμε f N, g N όπως ορίστηκαν στο Θεώρημα 37. Για κάθε M, N N έχουμε: ˆf M (x ĝ N (x 42 e ixt f M (tdt e ixt g N (tdt.

f(x) = lim f n (t) = d(t, x n ) d(t, x) = f(t)

f(x) = lim f n (t) = d(t, x n ) d(t, x) = f(t) Κεφάλαιο 7 Ακολουθίες και σειρές συναρτήσεων 7.1 Ακολουθίες συναρτήσεων: κατά σημείο σύγκλιση Ορισμός 7.1.1. Εστω X σύνολο, (Y, ρ) μετρικός χώρος και f n, f : X Y (n = 1, 2,...). Λέμε ότι η ακολουθία συναρτήσεων

Διαβάστε περισσότερα

Αρµονική Ανάλυση ( ) Φυλλάδιο Ασκήσεων 3

Αρµονική Ανάλυση ( ) Φυλλάδιο Ασκήσεων 3 Αρµονική Ανάλυση (2017 2018) Φυλλάδιο Ασκήσεων 3 0. (α) Εστω f L (T). είξτε ότι σ n ( f ) f n N. (ϐ) Εστω f L (T). είξτε ότι (γ) είξτε ότι S n ( f ) f + n k=1 sin(kt) k n k= n [Υπόδειξη: Για το (γ) ϑεωρήστε

Διαβάστε περισσότερα

G n. n=1. n=1. n=1 G n) = m (E). n=1 G n = k=1

G n. n=1. n=1. n=1 G n) = m (E). n=1 G n = k=1 ΣΧΟΛΗ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ & ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ Επαναληπτικές Εξετάσεις στη Θεωρία Μέτρου και Ολοκλήρωση Θέμα. Εστω R Lebesgue μετρήσιμο σύνολο. (αʹ) Να αποδειχθεί ότι για κάθε ε

Διαβάστε περισσότερα

Μιχάλης Παπαδημητράκης. Αρμονική Ανάλυση. Τμήμα Μαθηματικών. Πανεπιστήμιο Κρήτης

Μιχάλης Παπαδημητράκης. Αρμονική Ανάλυση. Τμήμα Μαθηματικών. Πανεπιστήμιο Κρήτης Μιχάλης Παπαδημητράκης Αρμονική Ανάλυση Τμήμα Μαθηματικών Πανεπιστήμιο Κρήτης Περιεχόμενα 1 Το ολοκλήρωμα Lebesgue. 1 1.1 Σύνολα μηδενικού μέτρου..................................... 1 1.2 Η συλλογή C

Διαβάστε περισσότερα

f(f 1 (B)) f(f 1 (B)) B. X \ (f 1 (C)) = X \ f 1 (C) = f 1 (Y \ C) X \ (f 1 (C)) f 1 (Y \ C). f 1 (Y \ C) = f 1 (Y \ C ) = X \ f 1 (C ).

f(f 1 (B)) f(f 1 (B)) B. X \ (f 1 (C)) = X \ f 1 (C) = f 1 (Y \ C) X \ (f 1 (C)) f 1 (Y \ C). f 1 (Y \ C) = f 1 (Y \ C ) = X \ f 1 (C ). Κεφάλαιο 4 Συναρτήσεις μεταξύ μετρικών χώρων 4.1 Συνεχείς συναρτήσεις Εστω (X, ρ) και (Y, σ) δύο μετρικοί χώροι. Στην 2.2 δώσαμε τον ορισμό της συνέχειας μιας συνάρτησης f : X Y σε κάποιο σημείο x 0 X:

Διαβάστε περισσότερα

Ασκήσεις Απειροστικού Λογισμού ΙΙ Πρόχειρες Σημειώσεις Τμήμα Μαθηματικών Πανεπιστήμιο Αθηνών Περιεχόμενα Υπακολουθίες και ακολουθίες Cuchy Σειρές πραγματικών αριθμών 3 3 Ομοιόμορφη συνέχεια 3 4 Ολοκλήρωμα

Διαβάστε περισσότερα

Το Θεώρημα Stone - Weierstrass

Το Θεώρημα Stone - Weierstrass Το Θεώρημα Stone - Weierstrass Θεώρημα 1 Έστω ¹ X συμπαγής χώρος Hausdorff και έστω C R (X η πραγματική άλγεβρα όλων των συνεχών συναρτήσεων f : X R. Έστω ότι ένα υποσύνολο A C R (X (1 το A είναι υπάλγεβρα

Διαβάστε περισσότερα

L 2 -σύγκλιση σειρών Fourier

L 2 -σύγκλιση σειρών Fourier Κεφάλαιο 7 L -σύγκλιση σειρών Fourier 7.1 Χώροι Hilbert 7.1.1 Χώροι µε εσωτερικό γινόµενο και χώροι Hilbert Ορισµός 7.1.1. Εστω X γραµµικός χώρος πάνω από το K. Μια συνάρτηση, : X X K λέγεται εσωτερικό

Διαβάστε περισσότερα

Μιχάλης Παπαδημητράκης. Αναλυτική χωρητικότητα Συνεχής αναλυτική χωρητικότητα

Μιχάλης Παπαδημητράκης. Αναλυτική χωρητικότητα Συνεχής αναλυτική χωρητικότητα Μιχάλης Παπαδημητράκης Αναλυτική χωρητικότητα Συνεχής αναλυτική χωρητικότητα 1 Παράγωγος στο. Ας θυμηθούμε ότι μια μιγαδική συνάρτηση f ορισμένη σε ένα υποσύνολο του μιγαδικού επιπέδου λέμε ότι είναι

Διαβάστε περισσότερα

h(x, y) = card ({ 1 i n : x i y i

h(x, y) = card ({ 1 i n : x i y i Κεφάλαιο 1 Μετρικοί χώροι 1.1 Ορισμός και παραδείγματα Ορισμός 1.1.1 μετρική). Εστω X ένα μη κενό σύνολο. Μετρική στο X λέγεται κάθε συνάρτηση ρ : X X R με τις παρακάτω ιδιότητες: i) ρx, y) για κάθε x,

Διαβάστε περισσότερα

Αρµονική Ανάλυση. Ενότητα: L 2 -σύγκλιση σειρών Fourier. Απόστολος Γιαννόπουλος. Τµήµα Μαθηµατικών

Αρµονική Ανάλυση. Ενότητα: L 2 -σύγκλιση σειρών Fourier. Απόστολος Γιαννόπουλος. Τµήµα Μαθηµατικών Ενότητα: L -σύγκλιση σειρών Fourier Απόστολος Γιαννόπουλος Τµήµα Μαθηµατικών Αδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες,

Διαβάστε περισσότερα

Συναρτησιακή Ανάλυση, μεταπτυχιακό μάθημα

Συναρτησιακή Ανάλυση, μεταπτυχιακό μάθημα Συναρτησιακή Ανάλυση, μεταπτυχιακό μάθημα Περίληψη του μαθήματος Μιχάλης Παπαδημητράκης Τμήμα Μαθηματικών Πανεπιστήμιο Κρήτης 1η εβδομάδα. Στα πρώτα δύο μαθήματα είπαμε κάποια πολύ βασικά πράγματα για

Διαβάστε περισσότερα

ΑΝΑΛΥΣΗ 2. Μ. Παπαδημητράκης.

ΑΝΑΛΥΣΗ 2. Μ. Παπαδημητράκης. ΑΝΑΛΥΣΗ 2 Μ. Παπαδημητράκης. 1 ΔΩΔΕΚΑΤΟ ΜΑΘΗΜΑ Έστω συνάρτηση f ορισμένη σε διάστημα I. Λέμε ότι η F είναι αντιπαράγωγος της f στο I αν ισχύει F = f στο I. ΠΡΟΤΑΣΗ. Αν η F είναι αντιπαράγωγος της f στο

Διαβάστε περισσότερα

Διαφορικές Εξισώσεις.

Διαφορικές Εξισώσεις. Διαφορικές Εξισώσεις. Εαρινό εξάμηνο 05-6. Λύσεις δεύτερου φυλλαδίου ασκήσεων.. Βρείτε όλες τις λύσεις της εξίσωσης Bernoulli x y = xy + y 3 καθορίζοντας προσεκτικά το διάστημα στο οποίο ορίζεται καθεμιά

Διαβάστε περισσότερα

M. J. Lighthill. g(y) = f(x) e 2πixy dx, (1) d N. g (p) (y) =

M. J. Lighthill. g(y) = f(x) e 2πixy dx, (1) d N. g (p) (y) = Εισαγωγή στην ανάλυση Fourier και τις γενικευμένες συναρτήσεις * M. J. Lighthill μετάφραση: Γ. Ευθυβουλίδης ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Η ΘΕΩΡΙΑ ΤΩΝ ΓΕΝΙΚΕΥΜΕΝΩΝ ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΩΝ ΚΑΙ ΤΩΝ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΩΝ ΤΟΥΣ FOURIER 2.1. Καλές

Διαβάστε περισσότερα

ΜΕΓΙΣΤΙΚΟΣ ΤΕΛΕΣΤΗΣ 18 Σεπτεμβρίου 2014

ΜΕΓΙΣΤΙΚΟΣ ΤΕΛΕΣΤΗΣ 18 Σεπτεμβρίου 2014 ΜΕΓΙΣΤΙΚΟΣ ΤΕΛΕΣΤΗΣ 18 Σεπτεμβρίου 2014 Περιεχόμενα 1 Εισαγωγή 2 2 Μεγιστικός τελέστης στην μπάλα 2 2.1 Βασικό θεώρημα........................ 2 2.2 Γενική περίπτωση μπάλας.................. 6 2.2.1 Στο

Διαβάστε περισσότερα

4 Ασθενείς τοπολογίες σε χώρους με νόρμα. 4.1 θεωρήματα Mazur, Alaoglou, Goldstine.

4 Ασθενείς τοπολογίες σε χώρους με νόρμα. 4.1 θεωρήματα Mazur, Alaoglou, Goldstine. 8 Έστω (, ) 4 Ασθενείς τοπολογίες σε χώρους με νόρμα 4. θεωρήματα Mazur, Alaoglou, Goldste. χώρος με νόρμα. Υπενθυμίζουμε ότι η ασθενής τοπολογία T του έχει ως βάση ( ανοικτών ) περιοχών του όλα τα σύνολα

Διαβάστε περισσότερα

(s n (f)) g = s n (f g) = f (s n (g)). s n (f) g = (f D n ) g = f (D n g) = f (g D n ) = f s n (g). K n (x)g δ (x) dx. K n (x) dx.

(s n (f)) g = s n (f g) = f (s n (g)). s n (f) g = (f D n ) g = f (D n g) = f (g D n ) = f s n (g). K n (x)g δ (x) dx. K n (x) dx. Ανάλυση Fourier και Ολοκλήρωμα Lebesgue (11 1) 3ο Φυλλάδιο Ασκήσεων Υποδείξεις 1. Εστω f, g : T C ολοκληρώσιμες συναρτήσεις. Δείξτε ότι, για κάθε n N, (s n (f)) g = s n (f g) = f (s n (g)). Υπόδειξη. Θυμηθείτε

Διαβάστε περισσότερα

Αρµονική Ανάλυση. Ενότητα: Μετασχηµατισµός Fourier. Απόστολος Γιαννόπουλος. Τµήµα Μαθηµατικών

Αρµονική Ανάλυση. Ενότητα: Μετασχηµατισµός Fourier. Απόστολος Γιαννόπουλος. Τµήµα Μαθηµατικών Ενότητα: Μετασχηµατισµός Fourier Απόστολος Γιαννόπουλος Τµήµα Μαθηµατικών Αδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που

Διαβάστε περισσότερα

n = r J n,r J n,s = J

n = r J n,r J n,s = J Ανάλυση Fourer και Ολοκλήρωμα Lebesgue (2011 12) 4ο Φυλλάδιο Ασκήσεων Υποδείξεις 1. Εστω E [a, b] με µ (E) = 0. Δείξτε ότι το [a, b] \ E είναι πυκνό υποσύνολο του [a, b]. Υπόδειξη. Θεωρήστε ένα μη κενό

Διαβάστε περισσότερα

Συντελεστές και σειρές Fourier

Συντελεστές και σειρές Fourier Κεφάλαιο 3 Συντελεστές και σειρές Fourier Κύριες βιβλιογραφικές αναφορές για αυτό το Κεφάλαιο είναι οι Zygmund 22, Katznelson 24 και Stein and Shakarchi 211. 3.1 Συντελεστές Fourier μιας ολοκληρώσιμης

Διαβάστε περισσότερα

f(x) dx. f(x)dx = 0. f(x) dx = 1 < 1 = f(x) dx. Θα είχαµε f(c) = 0, ενώ η f δεν µηδενίζεται πουθενά στο [0, 2].

f(x) dx. f(x)dx = 0. f(x) dx = 1 < 1 = f(x) dx. Θα είχαµε f(c) = 0, ενώ η f δεν µηδενίζεται πουθενά στο [0, 2]. Ασκήσεις για το µάθηµα «Ανάλυση Ι και Εφαρµογές» Κεφάλαιο 7: Ολοκλήρωµα Riem Α Οµάδα. Εστω f : [, ] R. Εξετάστε αν οι παρακάτω προτάσεις είναι αληθείς ή ψευδείς (αιτιολογήστε πλήρως την απάντησή σας).

Διαβάστε περισσότερα

Μιγαδικός λογισμός και ολοκληρωτικοί Μετασχηματισμοί

Μιγαδικός λογισμός και ολοκληρωτικοί Μετασχηματισμοί ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Μιγαδικός λογισμός και ολοκληρωτικοί Μετασχηματισμοί ΣΥΝΑΡΤΗΣΙΑΚΟΙ ΧΩΡΟΙ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ FOURIER Διδάσκων : Επίκ Καθ Κολάσης Χαράλαμπος Άδειες Χρήσης

Διαβάστε περισσότερα

[1] είναι ταυτοτικά ίση με το μηδέν. Στην περίπτωση που το στήριγμα μιας συνάρτησης ελέγχου φ ( x)

[1] είναι ταυτοτικά ίση με το μηδέν. Στην περίπτωση που το στήριγμα μιας συνάρτησης ελέγχου φ ( x) [] 9 ΣΥΝΑΡΤΗΣΙΑΚΟΙ ΧΩΡΟΙ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ FOURIER Η «συνάρτηση» δέλτα του irac Η «συνάρτηση» δέλτα ορίζεται μέσω της σχέσης φ (0) αν 0 δ[ φ ] = φ δ dx = (9) 0 αν 0 όπου η φ είναι μια συνάρτηση που ανήκει

Διαβάστε περισσότερα

f(t) = (1 t)a + tb. f(n) =

f(t) = (1 t)a + tb. f(n) = Παράρτημα Αʹ Αριθμήσιμα και υπεραριθμήσιμα σύνολα Αʹ1 Ισοπληθικά σύνολα Ορισμός Αʹ11 (ισοπληθικότητα) Εστω A, B δύο μη κενά σύνολα Τα A, B λέγονται ισοπληθικά αν υπάρχει μια συνάρτηση f : A B, η οποία

Διαβάστε περισσότερα

ΜΕΜ251 Αριθμητική Ανάλυση

ΜΕΜ251 Αριθμητική Ανάλυση ΜΕΜ251 Αριθμητική Ανάλυση Διάλεξη 14, 30 Απριλίου 2018 Μιχάλης Πλεξουσάκης Τμήμα Μαθηματικών και Εφαρμοσμένων Μαθηματικών Περιεχόμενα 1. Χώροι με εσωτερικό γινόμενο (Ευκλείδειοι χώροι) 2. Βέλτιστες προσεγγίσεις

Διαβάστε περισσότερα

Το φασματικό Θεώρημα

Το φασματικό Θεώρημα Το φασματικό Θεώρημα 1 Το φάσμα ενός τελεστή Λήμμα 1.1 Έστω A B(H) φυσιολογικός τελεστής. Αν x H είναι ιδιοδιάνυσμα του A με ιδιοτιμή λ, τότε A x = λx. Έπεται ότι οι ιδιόχωροι ενός φυσιολογικού τελεστή

Διαβάστε περισσότερα

n 5 = 7 ε (π.χ. ορίζοντας n0 = 1+ ε συνεπώς (σύμϕωνα με τις παραπάνω ισοδυναμίες) an 5 < ε. Επομένως a n β n 23 + β n+1

n 5 = 7 ε (π.χ. ορίζοντας n0 = 1+ ε συνεπώς (σύμϕωνα με τις παραπάνω ισοδυναμίες) an 5 < ε. Επομένως a n β n 23 + β n+1 Θέμα 1 (α) Υποθέτουμε (προς απαγωγή σε άτοπο) ότι το σύνολο A έχει μέγιστο στοιχείο, έστω a = max A Τότε, εϕόσον a A, έχουμε a R Q και a M Ομως ο αριθμός μητρώου M είναι ρητός αριθμός, άρα (εϕόσον ο a

Διαβάστε περισσότερα

Συναρτησιακή Ανάλυση, μεταπτυχιακό μάθημα

Συναρτησιακή Ανάλυση, μεταπτυχιακό μάθημα Συναρτησιακή Ανάλυση, μεταπτυχιακό μάθημα Περίληψη του μαθήματος Μιχάλης Παπαδημητράκης Τμήμα Μαθηματικών Πανεπιστήμιο Κρήτης 1η εβδομάδα. Στα πρώτα δύο μαθήματα είπαμε κάποια πολύ βασικά πράγματα για

Διαβάστε περισσότερα

R ισούται με το μήκος του. ( πρβλ. την ιστορική σημείωση 3.27 στο τέλος

R ισούται με το μήκος του. ( πρβλ. την ιστορική σημείωση 3.27 στο τέλος 73 3. Συμπαγείς χώροι 3. Συμπαγείς χώροι και βασικές ιδιότητες Οι συμπαγείς χώροι είναι μια από τις πιο σημαντικές κλάσεις τοπολογικών χώρων. Η κλάση των συμπαγών χώρων περιλαμβάνει τα κλειστά διαστήματα,b

Διαβάστε περισσότερα

i=1 i=1 i=1 (x i 1, x i +1) (x 1 1, x k +1),

i=1 i=1 i=1 (x i 1, x i +1) (x 1 1, x k +1), Κεφάλαιο 6 Συμπάγεια 6.1 Ορισμός της συμπάγειας Οπως θα φανεί στην αμέσως επόμενη παράγραφο, υπάρχουν διάφοροι τρόποι με τους οποίους μπορεί κανείς να εισάγει την έννοια του συμπαγούς μετρικού χώρου. Ο

Διαβάστε περισσότερα

1 Χώροι πηλίκα { } x = y x y Y. Με τις πράξεις της πρόσθεσης και του βαθμωτού πολλαπλασιασμού που ορίζονται με τον

1 Χώροι πηλίκα { } x = y x y Y. Με τις πράξεις της πρόσθεσης και του βαθμωτού πολλαπλασιασμού που ορίζονται με τον Χώροι πηλίκα Έστω διανυσματικός χώρος και Y διανυσματικός υπόχωρος του. Για κάθε θεωρούμε το σύμπλοκο σχετικά με τον Y, = + y y Y = + Y ορ { : } δηλαδή το είναι η παράλληλη μεταφορά του Y κατά το διάνυσμα.

Διαβάστε περισσότερα

Το φασματικό Θεώρημα

Το φασματικό Θεώρημα Το φασματικό Θεώρημα 1 Το φάσμα ενός τελεστή Λήμμα 1.1 Έστω A B(H) φυσιολογικός τελεστής. Αν x H είναι ιδιοδιάνυσμα του A με ιδιοτιμή λ, τότε A x = λx. Έπεται ότι οι ιδιόχωροι ενός φυσιολογικού τελεστή

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: Συνθήκες Αλυσίδων

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: Συνθήκες Αλυσίδων ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: Συνθήκες Αλυσίδων Μελετάμε εδώ τη συνθήκη της αύξουσας αλυσίδας υποπροτύπων και τη συνθήκη της φθίνουσας αλυσίδας υποπροτύπων Αυτές συνδέονται μεταξύ τους με την έννοια της συνθετικής σειράς

Διαβάστε περισσότερα

ΜΕΜ251 Αριθμητική Ανάλυση

ΜΕΜ251 Αριθμητική Ανάλυση ΜΕΜ251 Αριθμητική Ανάλυση Διάλεξη 03, 12 Φεβρουαρίου 2018 Μιχάλης Πλεξουσάκης Τμήμα Μαθηματικών και Εφαρμοσμένων Μαθηματικών Περιεχόμενα 1. Επαναληπτικές μέθοδοι - Γενική θεωρία 2. Η μέθοδος του Newton

Διαβάστε περισσότερα

ΑΝΑΛΥΣΗ 1 ΕΙΚΟΣΤΟ ΕΝΑΤΟ ΜΑΘΗΜΑ, Μ. Παπαδημητράκης.

ΑΝΑΛΥΣΗ 1 ΕΙΚΟΣΤΟ ΕΝΑΤΟ ΜΑΘΗΜΑ, Μ. Παπαδημητράκης. ΑΝΑΛΥΣΗ 1 ΕΙΚΟΣΤΟ ΕΝΑΤΟ ΜΑΘΗΜΑ, 12-12-13 Μ. Παπαδημητράκης. 1 Ας δούμε ένα παράδειγμα υπολογισμού ορίου με χρήση της συνέχειας της σύνθεσης συνεχών συναρτήσεων. Παράδειγμα. Θέλουμε να υπολογίσουμε το όριο

Διαβάστε περισσότερα

Μέϑοδοι Εφαρμοσμένων Μαϑηματιϰών (ΜΕΜ 274) Λύσεις Θεμάτων Εξέτασης Ιούνη 2019

Μέϑοδοι Εφαρμοσμένων Μαϑηματιϰών (ΜΕΜ 274) Λύσεις Θεμάτων Εξέτασης Ιούνη 2019 Μέϑοδοι Εφαρμοσμένων Μαϑηματιϰών ΜΕΜ 74 Λύσεις Θεμάτων Εξέτασης Ιούνη 9 Ζήτημα Α Α. Δείξτε ότι αν p, q πραγματιϰά πολυώνυμα ίδιου βαϑμού, τότε p q ϰαϑώς ±. Λύση. Αρϰεί να δείξουμε ότι για με αρϰετά μεγάλο

Διαβάστε περισσότερα

Αρµονική Ανάλυση. Ενότητα: Ολοκλήρωµα Lebesgue - Ασκήσεις. Απόστολος Γιαννόπουλος. Τµήµα Μαθηµατικών

Αρµονική Ανάλυση. Ενότητα: Ολοκλήρωµα Lebesgue - Ασκήσεις. Απόστολος Γιαννόπουλος. Τµήµα Μαθηµατικών Ενότητα: Ολοκλήρωµα Lebesgue - Ασκήσεις Απόστολος Γιαννόπουλος Τµήµα Μαθηµατικών Αδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commos. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες,

Διαβάστε περισσότερα

f(x) dx. f(x)dx = 0 Ασκήσεις για το µάθηµα «Ανάλυση Ι και Εφαρµογές» Κεφάλαιο 7: Ολοκλήρωµα Riemann Α Οµάδα

f(x) dx. f(x)dx = 0 Ασκήσεις για το µάθηµα «Ανάλυση Ι και Εφαρµογές» Κεφάλαιο 7: Ολοκλήρωµα Riemann Α Οµάδα Ασκήσεις για το µάθηµα «Ανάλυση Ι και Εφαρµογές» Κεφάλαιο 7: Ολοκλήρωµα Riemnn Α Οµάδα. Εστω f : [, ] R. Εξετάστε αν οι παρακάτω προτάσεις είναι αληθείς ή ψευδείς (αιτιολογήστε πλήρως την απάντησή σας).

Διαβάστε περισσότερα

Αρµονική Ανάλυση. Ενότητα: Το ϑεώρηµα παρεµβολής του Riesz και η ανισότητα Hausdorff-Young. Απόστολος Γιαννόπουλος.

Αρµονική Ανάλυση. Ενότητα: Το ϑεώρηµα παρεµβολής του Riesz και η ανισότητα Hausdorff-Young. Απόστολος Γιαννόπουλος. Ενότητα: Το ϑεώρηµα παρεµβολής του Riesz και η ανισότητα Hausdorff-Young Απόστολος Γιαννόπουλος Τµήµα Μαθηµατικών Αδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons.

Διαβάστε περισσότερα

> ln 1 + ln ln n = ln(1 2 3 n) = ln(n!).

> ln 1 + ln ln n = ln(1 2 3 n) = ln(n!). η Διάλεξη: Άρρητοι αριθμοί Το σύνολο Q των ρητών αριθμών είναι το Q = { m n : m Z, n N}. αριθμός που δεν είναι ρητός λέγεται άρρητος. Ενας πραγματικός Ασκηση: Αποδείξτε ότι το άθροισμα και το γινόμενο

Διαβάστε περισσότερα

ΣΥΝΤΟΜΕΣ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΘΕΜΗΣ ΜΗΤΣΗΣ TΜΗΜΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ ΗΡΑΚΛΕΙΟ

ΣΥΝΤΟΜΕΣ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΘΕΜΗΣ ΜΗΤΣΗΣ TΜΗΜΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ ΗΡΑΚΛΕΙΟ ΣΥΝΤΟΜΕΣ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΘΕΜΗΣ ΜΗΤΣΗΣ TΜΗΜΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ ΗΡΑΚΛΕΙΟ Περιεχόμενα 1. Το εξωτερικό μέτρο Lebesgue 2 2. Mετρήσιμα σύνολα 4 3. Η κανονικότητα του μέτρου Lebesgue

Διαβάστε περισσότερα

Παράρτηµα Α. Στοιχεία θεωρίας µέτρου και ολοκλήρωσης.

Παράρτηµα Α. Στοιχεία θεωρίας µέτρου και ολοκλήρωσης. Παράρτηµα Α Στοιχεία θεωρίας µέτρου και ολοκλήρωσης Α Χώροι µέτρου Πέραν της «διαισθητικής» περιγραφής του µέτρου «σχετικά απλών» συνόλων στο από το µήκος τους (όπως πχ είναι τα διαστήµατα, ενώσεις/τοµές

Διαβάστε περισσότερα

f(x) f(c) x 1 c x 2 c

f(x) f(c) x 1 c x 2 c Μαθηματικός Λογισμός Ι Φθινόπωρο 2014 Σημειώσεις 1-12-14 Μ. Ζαζάνης 1 Πραγματικές Συναρτήσεις και Ορια Εστω S R ένα υποσύνολο του R και f : S R μια συνάρτηση με πεδίο ορισμού το S και τιμές στους πραγματικούς

Διαβάστε περισσότερα

Θεωρία μέτρου και ολοκλήρωσης

Θεωρία μέτρου και ολοκλήρωσης ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Θεωρία μέτρου και ολοκλήρωσης Ενότητα 5: Οι χώροι L p Μιχ. Γ. Μαριάς Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης

Διαβάστε περισσότερα

Μιχάλης Παπαδημητράκης. Πραγματική Ανάλυση. Μέτρο και ολοκλήρωμα Lebesgue στο R. Τμήμα Μαθηματικών. Πανεπιστήμιο Κρήτης

Μιχάλης Παπαδημητράκης. Πραγματική Ανάλυση. Μέτρο και ολοκλήρωμα Lebesgue στο R. Τμήμα Μαθηματικών. Πανεπιστήμιο Κρήτης Μιχάλης Παπαδημητράκης Πραγματική Ανάλυση Μέτρο και ολοκλήρωμα Lebesgue στο R Τμήμα Μαθηματικών Πανεπιστήμιο Κρήτης Περιεχόμενα Το μέτρο Lebesgue.. Μήκη διαστημάτων..................................2

Διαβάστε περισσότερα

a n = sup γ n. lim inf n n n lim sup a n = lim lim inf a n = lim γ n. lim sup a n = lim β n = 0 = lim γ n = lim inf a n. 2. a n = ( 1) n, n = 1, 2...

a n = sup γ n. lim inf n n n lim sup a n = lim lim inf a n = lim γ n. lim sup a n = lim β n = 0 = lim γ n = lim inf a n. 2. a n = ( 1) n, n = 1, 2... ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ Β.ΒΛΑΧΟΥ, Α. ΣΟΥΡΜΕΛΙΔΗΣ Τμήμα Μαθηματικών, Πανεπιστήμιο Πατρών Φθινόπωρο 2013 1 Θα θέλαμε να αναφέρουμε ότι για την συγγραφή αυτών των σημειώσεων χρησιμοποιήσαμε ιδιαίτερα α)το βιβλίο

Διαβάστε περισσότερα

Υπόδειξη. (α) Άµεσο αφού κάθε υποσύνολο µηδενικού συνόλου είναι µετρήσιµο.

Υπόδειξη. (α) Άµεσο αφού κάθε υποσύνολο µηδενικού συνόλου είναι µετρήσιµο. Κεφάλαιο 2 Ολοκλήρωµα Lebesgue 2.1 Οµάδα Α 1. Αν η f : (a, b) R είναι παραγωγίσιµη, τότε η f είναι µετρήσιµη. Υπόδειξη. Θεωρούµε την ακολουθία f : (a, b) R µε f (x) = [f(x + 1/) f(x)]. Εφόσον, η f είναι

Διαβάστε περισσότερα

1 Επανάληψη εννοιών από τον Απειροστικό Λογισμό

1 Επανάληψη εννοιών από τον Απειροστικό Λογισμό 1 Επανάληψη εννοιών από τον Απειροστικό Λογισμό 1.1 Όρια ακολουθιών Λέμε ότι η ακολουθία { n } συγκλίνει με όριο R αν για κάθε ϵ > 0 υπάρχει ακέραιος N = N(ϵ) τέτοιος ώστε (1.1) n < ϵ για κάθε n > N, και

Διαβάστε περισσότερα

ΑΝΑΛΥΣΗ 1 ΕΙΚΟΣΤΟ ΕΒΔΟΜΟ ΜΑΘΗΜΑ, Μ. Παπαδημητράκης.

ΑΝΑΛΥΣΗ 1 ΕΙΚΟΣΤΟ ΕΒΔΟΜΟ ΜΑΘΗΜΑ, Μ. Παπαδημητράκης. ΑΝΑΛΥΣΗ 1 ΕΙΚΟΣΤΟ ΕΒΔΟΜΟ ΜΑΘΗΜΑ, 6-12-13 Μ. Παπαδημητράκης. 1 Τώρα θα δούμε την απόδειξη του Θεωρήματος που διατυπώσαμε στο τέλος του προηγούμενου μαθήματος. Απόδειξη. [α] Θεωρούμε συνάρτηση f : A R και

Διαβάστε περισσότερα

Θεωρία Τελεστών. Ενότητα: Χώροι µε νόρµα - Χώροι Hilbert. Αριστείδης Κατάβολος. Τµήµα Μαθηµατικών

Θεωρία Τελεστών. Ενότητα: Χώροι µε νόρµα - Χώροι Hilbert. Αριστείδης Κατάβολος. Τµήµα Μαθηµατικών Ενότητα: Χώροι µε νόρµα - Χώροι Hilbert Αριστείδης Κατάβολος Τµήµα Μαθηµατικών Αδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες,

Διαβάστε περισσότερα

1 1 + nx. f n (x) = nx 1 + n 2 x 2. x2n 1 + x 2n

1 1 + nx. f n (x) = nx 1 + n 2 x 2. x2n 1 + x 2n Οι ασκήσεις αυτές έχουν σκοπό να βοηθήσουν τους φοιτητές στην μελέτη τους για το μάθημα «Ανάλυση ΙΙ» του Τμήματος Μαθηματικών του Πανεπιστημίου Αιγαίου. Συνιστούμε στους φοιτητές να επεξεργαστούν αυτές

Διαβάστε περισσότερα

Απειροσ τικός Λογισμός ΙΙ Πρόχειρες Σημειώσεις Τμήμα Μαθηματικών Πανεπιστήμιο Αθηνών

Απειροσ τικός Λογισμός ΙΙ Πρόχειρες Σημειώσεις Τμήμα Μαθηματικών Πανεπιστήμιο Αθηνών Απειροστικός Λογισμός ΙΙ Πρόχειρες Σημειώσεις Τμήμα Μαθηματικών Πανεπιστήμιο Αθηνών - Περιεχόμενα Υπακολουθίες και βασικές ακολουθίες. Υπακολουθίες. Θεώρημα Bolzno Weierstrss.αʹ Απόδειξη με χρήση της

Διαβάστε περισσότερα

lim f n(x) = f(x) 1 ǫ < n ln ǫ N (ǫ, x) = ln ( )

lim f n(x) = f(x) 1 ǫ < n ln ǫ N (ǫ, x) = ln ( ) ΟΜΟΙΟΜΟΡΦΗ ΣΥΓΚΛΙΣΗ Εστω {f n x), n N} µια ακολουθία συναρτήσεων ορισµένων στο διάστηµα I = [, b] ή, b] ή [, b) ή, b) ) ΟΡΙΣΜΟΣ Η ακολουθία συναστήσεων συγκλίνει σηµειακά point wise convergence) στην συνάρτηση

Διαβάστε περισσότερα

Τριγωνομετρικά πολυώνυμα

Τριγωνομετρικά πολυώνυμα Κεφάλαιο Τριγωνομετρικά πολυώνυμα Κύριες βιβλιογραφικές αναφορές για αυτό το Κεφάλαιο είναι οι Zygmund, Katznelson 4 και Stein and Shakarchi.. Μερικά βασικά περί μιγαδικών αριθμών Υποθέτουμε ως γνωστές

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 5. Το Συμπτωτικό Πολυώνυμο

Κεφάλαιο 5. Το Συμπτωτικό Πολυώνυμο Κεφάλαιο 5. Το Συμπτωτικό Πολυώνυμο Σύνοψη Στο κεφάλαιο αυτό παρουσιάζεται η ιδέα του συμπτωτικού πολυωνύμου, του πολυωνύμου, δηλαδή, που είναι του μικρότερου δυνατού βαθμού και που, για συγκεκριμένες,

Διαβάστε περισσότερα

Σύγκλιση των μερικών αθροισμάτων της σειράς Fourier

Σύγκλιση των μερικών αθροισμάτων της σειράς Fourier Κεφάλαιο 6 Σύγκλιση των μερικών αθροισμάτων της σειράς Fourier Κύριες βιβλιογραφικές αναφορές για αυτό το Κεφάλαιο είναι οι Zygmund 2002, Katznelson 2004 και Stein and Shakarchi 20. 6. Όχι σύγκλιση σε

Διαβάστε περισσότερα

ΣΥΓΚΛΙΣΗ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ: Ορισμός Cauchy

ΣΥΓΚΛΙΣΗ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ: Ορισμός Cauchy ΣΥΓΚΛΙΣΗ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ: Ορισμός Cauchy Augustin- Louis Cauchy 1789-1857 ΠΛΕΥΡΙΚΑ ΟΡΙΑ Ορισμός σύγκλισης Cauchy συγκλίνει για x ξ Η συνάρτηση f(x) ɛ > 0 δ (ɛ, ξ) : x ξ < δ f(x) l < ɛ f(x) = l + f(x) = l +

Διαβάστε περισσότερα

ΑΝΑΛΥΣΗ 1 ΕΝΑΤΟ ΜΑΘΗΜΑ, Μ. Παπαδημητράκης.

ΑΝΑΛΥΣΗ 1 ΕΝΑΤΟ ΜΑΘΗΜΑ, Μ. Παπαδημητράκης. ΑΝΑΛΥΣΗ 1 ΕΝΑΤΟ ΜΑΘΗΜΑ, 5-10-13 Μ. Παπαδημητράκης. 1 Τώρα θα μιλήσουμε για την έννοια της περιοχής, η οποία έχει κεντρικό ρόλο στη μελέτη της έννοιας του ορίου (ακολουθίας και συνάρτησης). Αν > 0, ονομάζουμε

Διαβάστε περισσότερα

S n = ( 1, 0] 1 + b 1 a1 + b 1 I 1 I 2 I 3...,

S n = ( 1, 0] 1 + b 1 a1 + b 1 I 1 I 2 I 3..., ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ ΤΜΕΜ Χειμερινό εξάμηνο 017-18 ΜΕΜ31-ΤΟΠΟΛΟΓΙΑ 1, 3Η ΔΙΑΛΕΞΗ ΣΥΝΤΟΜΗ ΕΠΑΝΑΛΗΨΗ ΤΗΣ ΤΟΠΟΛΟΓΙΑΣ ΤΟΥ R ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Ι.Δ. ΠΛΑΤΗΣ 1. Ανοικτα και κλειστα συνολα του R Το σύνολο R των πραγματικών

Διαβάστε περισσότερα

ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ. Λογισμός 4. Ενότητα 2: Ορισμός του ολοκληρώματος. Μιχ. Γ. Μαριάς Τμήμα Μαθηματικών

ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ. Λογισμός 4. Ενότητα 2: Ορισμός του ολοκληρώματος. Μιχ. Γ. Μαριάς Τμήμα Μαθηματικών ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Ενότητα 2: Ορισμός του ολοκληρώματος. Μιχ. Γ. Μαριάς Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons.

Διαβάστε περισσότερα

Κ X κυρτό σύνολο. Ένα σημείο x Κ

Κ X κυρτό σύνολο. Ένα σημείο x Κ 8 5 Το θεώρημα Kre-Mlm Βασικές ιδιότητες συμπαγών και κυρτών συνόλων. Ορισμός 5. Έστω X διανυσματικός χώρος και Κ X κυρτό σύνολο. Ένα σημείο x Κ λέγεται ακραίο ( extreme ) σημείο του Κ, αν δεν είναι γνήσιος

Διαβάστε περισσότερα

ΑΝΑΛΥΣΗ 2. Μ. Παπαδημητράκης.

ΑΝΑΛΥΣΗ 2. Μ. Παπαδημητράκης. ΑΝΑΛΥΣΗ 2 Μ. Παπαδημητράκης. ΔΕΚΑΤΟ ΤΕΤΑΡΤΟ ΜΑΘΗΜΑ Άσκηση. Έστω f συνεχής στο διάστημα I και έστω ότι ισχύει f() για κάθε I. Αν η f 2 είναι παραγωγίσιμη στο I, αποδείξτε ότι η f είναι παραγωγίσιμη στο

Διαβάστε περισσότερα

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα Δρ. Δημήτριος Ευσταθίου Επίκουρος Καθηγητής ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ LAPLACE Αντίστροφος Μετασχηματισμός Laplace Στην

Διαβάστε περισσότερα

Θεωρία μέτρου και ολοκλήρωσης

Θεωρία μέτρου και ολοκλήρωσης ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Θεωρία μέτρου και ολοκλήρωσης Ενότητα 4: Ολοκλήρωση επί Καρτεσιανών γινομένων Μιχ. Γ. Μαριάς Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό

Διαβάστε περισσότερα

ΑΝΑΛΥΣΗ 2. Μ. Παπαδημητράκης.

ΑΝΑΛΥΣΗ 2. Μ. Παπαδημητράκης. ΑΝΑΛΥΣΗ 2 Μ. Παπαδημητράκης. ΕΙΚΟΣΤΟ ΔΕΥΤΕΡΟ ΜΑΘΗΜΑ Άσκηση 0... Θεωρήστε τη σειρά συναρτήσεων sin( ). Αποδείξτε ότι η σειρά συγκλίνει σε κάποια συνάρτηση s κατά σημείο στο R και ομοιόμορφα στο [ a, a]

Διαβάστε περισσότερα

v y = 12x 2 y + 4y v(x, y) = 6x 2 y 2 + y 4 + y + c(x). f(z) = u(z, 0) + iv(z, 0) = z + i(z 4 + c), f(z) = iz 4 + z i.

v y = 12x 2 y + 4y v(x, y) = 6x 2 y 2 + y 4 + y + c(x). f(z) = u(z, 0) + iv(z, 0) = z + i(z 4 + c), f(z) = iz 4 + z i. ΣΧΟΛΗ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ & ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ Εξετάσεις στη Μιγαδική Ανάλυση ΟΜΑΔΑ: Α 0 Ιουλίου, 0 Θέμα. (αʹ) Να βρεθεί η τιμή του a R για την οποία η συνάρτηση u(x, y) ax 3 y +4xy

Διαβάστε περισσότερα

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα Δρ. Δημήτριος Ευσταθίου Επίκουρος Καθηγητής Φυσική Σημασία του Μετασχηματισμού Fourier Ο μετασχηματισμός Fourier

Διαβάστε περισσότερα

ΑΝΑΛΥΣΗ 2. Μ. Παπαδημητράκης.

ΑΝΑΛΥΣΗ 2. Μ. Παπαδημητράκης. ΑΝΑΛΥΣΗ 2 Μ. Παπαδημητράκης. ΕΙΚΟΣΤΟ ΠΕΜΠΤΟ ΜΑΘΗΜΑ Έστω μια δυναμοσειρά a (x ξ) = a 0 + a (x ξ) + a 2 (x ξ) 2 + με ακτίνα σύγκλισης R και με ρ = lim a. Αν x = ξ, η δυναμοσειρά συγκλίνει και έχει άθροισμα

Διαβάστε περισσότερα

f 1 (A) = {f 1 (A i ), A i A}

f 1 (A) = {f 1 (A i ), A i A} ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ ΤΜΕΜ Χειμερινό εξάμηνο 2017-18 ΜΕΜ231-ΤΟΠΟΛΟΓΙΑ, 11Η ΔΙΑΛΕΞΗ ΣΥΜΠΑΓΕΙΑ ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Ι.Δ. ΠΛΑΤΗΣ Μετά τη συνεκτικότητα, όπου είδαμε κάπως αναλυτικά την ιδιότητα εκείνη που επιτρέπει σύνολα

Διαβάστε περισσότερα

j=1 x n (i) x s (i) < ε.

j=1 x n (i) x s (i) < ε. Κεφάλαιο 5 Πληρότητα 5.1 Πλήρεις μετρικοί χώροι Ορισμός 5.1.1 (πλήρης μετρικός χώρος). Ενας μετρικός χώρος (X, ρ) λέγεται πλήρης (complete) αν κάθε ρ βασική ακολουθία (x n ) στον X είναι ρ συγκλίνουσα.

Διαβάστε περισσότερα

Μέτρο και ολοκλήρωμα Lebesgue: Εγχειρίδιο χρήσης.

Μέτρο και ολοκλήρωμα Lebesgue: Εγχειρίδιο χρήσης. Κεφάλαιο 1 Μέτρο και ολοκλήρωμα Lebesgue: Εγχειρίδιο χρήσης. Κύριες βιβλιογραφικές αναφορές για αυτό το Κεφάλαιο είναι οι Stein and Shakarchi 2009 και Wheeden 2015. 1.1 Μέτρο Lebesgue στο R Αν E R το μέτρο

Διαβάστε περισσότερα

Ο Μετασχηματισμός Fourier στην ευθεία και τον κύκλο. Βασιλική Κούνη

Ο Μετασχηματισμός Fourier στην ευθεία και τον κύκλο. Βασιλική Κούνη Ο Μετασχηματισμός Fourier στην ευθεία και τον κύκλο Βασιλική Κούνη 28 Σεπτεμβρίου 207 ii Περιεχόμενα Σειρές Fourier στον T 3. Συντελεστές Fourier...................... 3.2 Ολοκληρωσιμότητα ως προς νόρμα

Διαβάστε περισσότερα

ΜΕΜ251 Αριθμητική Ανάλυση

ΜΕΜ251 Αριθμητική Ανάλυση ΜΕΜ251 Αριθμητική Ανάλυση Διάλεξη 10, 12 Μαρτίου 2018 Μιχάλης Πλεξουσάκης Τμήμα Μαθηματικών και Εφαρμοσμένων Μαθηματικών Περιεχόμενα 1. Παρεμβολή 2. Παράσταση και υπολογισμός του πολυωνύμου παρεμβολής

Διαβάστε περισσότερα

ΑΝΑΛΥΣΗ 2. Μ. Παπαδημητράκης.

ΑΝΑΛΥΣΗ 2. Μ. Παπαδημητράκης. ΑΝΑΛΥΣΗ 2 Μ. Παπαδημητράκης. ΔΕΚΑΤΟ ΕΚΤΟ ΜΑΘΗΜΑ Τώρα θα μας απασχολήσουν τρία ερωτήματα σε σχέση με την κατά σημείο σύγκλιση ακολουθίας συναρτήσεων. Και για τα τρία ερωτήματα θα υποθέσουμε ότι f f στο

Διαβάστε περισσότερα

Λογισμός 4 Ενότητα 11

Λογισμός 4 Ενότητα 11 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Ενότητα 11: Θεώρημα αλλαγής μεταβλητών. Μιχ. Γ. Μαριάς Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons.

Διαβάστε περισσότερα

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Τμήμα Φυσικής Σημειώσεις Ανάλυσης Ι (ανανεωμένο στις 5 Δεκεμβρίου 2012)

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Τμήμα Φυσικής Σημειώσεις Ανάλυσης Ι (ανανεωμένο στις 5 Δεκεμβρίου 2012) ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Τμήμα Φυσικής Σημειώσεις Ανάλυσης Ι (ανανεωμένο στις 5 Δεκεμβρίου 2012) Τμήμα Θ. Αποστολάτου & Π. Ιωάννου 1 Σειρές O Ζήνων ο Ελεάτης (490-430 π.χ.) στη προσπάθειά του να υποστηρίξει

Διαβάστε περισσότερα

Μαθηματική Ανάλυση Ι

Μαθηματική Ανάλυση Ι Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών Μαθηματική Ανάλυση Ι Ενότητα 8: Ολοκληρώματα Επίκουρος Καθηγητής Θ. Ζυγκιρίδης e-mil: tzygiridis@uowm.gr Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών

Διαβάστε περισσότερα

35 Χρήσιμες Προτάσεις με αποδείξεις Γ Λυκείου Μαθηματικά Κατεύθυνσης

35 Χρήσιμες Προτάσεις με αποδείξεις Γ Λυκείου Μαθηματικά Κατεύθυνσης 4 5 35 Χρήσιμες Προτάσεις με αποδείξεις Γ Λυκείου Μαθηματικά Κατεύθυνσης Περίληψη: Στο ένθετο αυτό περιλαμβάνονται 35 βασικές προτάσεις, μικρά λήμματα χρήσιμα για τις εξετάσεις. Μας βοηθούν να «ξεκλειδώνουμε»

Διαβάστε περισσότερα

ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟΔΟΣ ΔΕΚΕΜΒΡΙΟΥ 2011 ΛΥΣΕΙΣ ΤΩΝ ΘΕΜΑΤΩΝ

ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟΔΟΣ ΔΕΚΕΜΒΡΙΟΥ 2011 ΛΥΣΕΙΣ ΤΩΝ ΘΕΜΑΤΩΝ [] ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟΔΟΣ ΔΕΚΕΜΒΡΙΟΥ ΛΥΣΕΙΣ ΤΩΝ ΘΕΜΑΤΩΝ ΘΕΜΑ α) Δείτε στις «Σημειώσεις Μιγαδικού Λογισμού» σελ β) Ας είναι ux (, ) = x+ cos( π ) και vx (, ) = cos( π x) το πραγματικό και το φανταστικό μέρος

Διαβάστε περισσότερα

Ask seic kai Jèmata sth JewrÐa Mètrou kai Olokl rwsh

Ask seic kai Jèmata sth JewrÐa Mètrou kai Olokl rwsh Ask seic kai Jèmata sth JewrÐa Mètrou kai Olokl rwsh Ginnhc K. Sarant pouloc jnik Mets bio Poluteqne o Sqol farmosmłnwn Majhmatik n & Fusik n pisthm n TomŁac Majhmatik n 22 Febrouar ou 28 Perieqìmena Συμβολισμός

Διαβάστε περισσότερα

Παναγιώτης Ψαρράκος Αν. Καθηγητής

Παναγιώτης Ψαρράκος Αν. Καθηγητής Ανάλυση Πινάκων Κεφάλαιο 1: Νόρμες Διανυσμάτων και Πινάκων Παναγιώτης Ψαρράκος Αν. Καθηγητής Δ.Π.Μ.Σ. Εφαρμοσμένες Μαθηματικές Επιστήμες Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών Τομέας Μαθηματικών

Διαβάστε περισσότερα

x A. Είναι δηλαδή: ΣΥΝΟΛΟ ΤΙΜΩΝ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ : Η ΕΥΡΕΣΗ ΚΑΙ Η ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΟΥ

x A. Είναι δηλαδή: ΣΥΝΟΛΟ ΤΙΜΩΝ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ : Η ΕΥΡΕΣΗ ΚΑΙ Η ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΟΥ Σελίδα από 4 ΣΥΝΟΛΟ ΤΙΜΩΝ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ : Η ΕΥΡΕΣΗ ΚΑΙ Η ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΟΥ Βαγγέλης Μουρούκος Μπάμπης Στεργίου ΥΠΟ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ-ΔΕΝ ΕΧΟΥΝ ΓΙΝΕΙ ΔΙΟΡΘΩΣΕΙΣ Περίληψη Στο άρθρο αυτό επιχειρούμε να εντοπίσουμε, να καταγράψουμε

Διαβάστε περισσότερα

Η ΜΕΘΟΔΕΥΣΗ ΤΩΝ ΕΞΙΣΩΣΕΩΝ

Η ΜΕΘΟΔΕΥΣΗ ΤΩΝ ΕΞΙΣΩΣΕΩΝ Σελίδα 1 από 34 Η ΜΕΘΟΔΕΥΣΗ ΤΩΝ ΕΞΙΣΩΣΕΩΝ Μπάμπης Στεργίου 017 Εισαγωγή Οι εξισώσεις, η λύση τους, η εύρεση του πλήθους ριζών τους ή τα ερωτήματα που αφορούν στην ύπαρξη ριζών, αποτελούν ένα σημαντικό

Διαβάστε περισσότερα

Η ϐέλτιστη σταθερά στην ανισότητα Hausdorff-Young

Η ϐέλτιστη σταθερά στην ανισότητα Hausdorff-Young Η ϐέλτιστη σταθερά στην ανισότητα Hausdorff-Youg Ασπασία Κωτσογιάννη Περίληψη Ο µετασχηµατισµός Fourier Εστω f L. Ορίζουµε. fξ = π fxe ix ξ dx, ξ. Το ολοκλήρωµα Lebesgue στη σχέση. συγκλίνει για κάθε ξ

Διαβάστε περισσότερα

ΠΑΡΟΡΑΜΑΤΑ ΕΚΔΟΣΗ 12 ΜΑΡΤΙΟΥ 2018

ΠΑΡΟΡΑΜΑΤΑ ΕΚΔΟΣΗ 12 ΜΑΡΤΙΟΥ 2018 ΝΙΚΟΛΑΟΣ M. ΣΤΑΥΡΑΚΑΚΗΣ: «Μερικές Διαφορικές Εξισώσεις & Μιγαδικές Συναρτήσεις: Θεωρία και Εφαρμογές» η Έκδοση, Αυτοέκδοση) Αθήνα, ΜΑΡΤΙΟΣ 06, Εξώφυλλο: ΜΑΛΑΚΟ, ΕΥΔΟΞΟΣ: 5084750, ISBN: 978-960-93-7366-

Διαβάστε περισσότερα

B = F i. (X \ F i ) = i I

B = F i. (X \ F i ) = i I Κεφάλαιο 3 Τοπολογία μετρικών χώρων Ομάδα Α 3.1. Εστω (X, ρ) μετρικός χώρος και F, G υποσύνολα του X. Αν το F είναι κλειστό και το G είναι ανοικτό, δείξτε ότι το F \ G είναι κλειστό και το G \ F είναι

Διαβάστε περισσότερα

Σύνολο τιμών συνάρτησης. Η εύρεση και η σημασία του.

Σύνολο τιμών συνάρτησης. Η εύρεση και η σημασία του. Φύλλα Μαθηματικής Παιδείας ΦΥΛΛΟ 17, 17 ΑΠΡΙΛΙΟΥ 17 ISSN 1-3367 Εκδίδεται στην Αθήνα. Διανέμεται και αναπαράγεται ελεύθερα. Δικτυακός Τόπος: www.nsmavrogiannis.gr/ekthetis.htm Στοιχειοθετείται με το LATEX

Διαβάστε περισσότερα

ΙΑΤΜΗΜΑΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥ ΩΝ. και την ΟΙΚΟΝΟΜΙΑ»

ΙΑΤΜΗΜΑΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥ ΩΝ. και την ΟΙΚΟΝΟΜΙΑ» ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΙΑΤΜΗΜΑΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥ ΩΝ «ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗ ΠΡΟΤΥΠΟΠΟΙΗΣΗ σε ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ και την ΟΙΚΟΝΟΜΙΑ» Εφαρμογές

Διαβάστε περισσότερα

6 Συνεκτικοί τοπολογικοί χώροι

6 Συνεκτικοί τοπολογικοί χώροι 36 6 Συνεκτικοί τοπολογικοί χώροι Έστω R διάστημα και f : R συνεχής συνάρτηση τότε, όπως γνωρίζουμε από τον Απειροστικό Λογισμό, η f έχει την ιδιότητα της ενδιάμεσου τιμής. Η ιδιότητα αυτή δεν εξαρτάται

Διαβάστε περισσότερα

ΑΝΑΛΥΣΗ 1 ΕΙΚΟΣΤΟ ΕΚΤΟ ΜΑΘΗΜΑ, Μ. Παπαδημητράκης.

ΑΝΑΛΥΣΗ 1 ΕΙΚΟΣΤΟ ΕΚΤΟ ΜΑΘΗΜΑ, Μ. Παπαδημητράκης. ΑΝΑΛΥΣΗ ΕΙΚΟΣΤΟ ΕΚΤΟ ΜΑΘΗΜΑ, 5--3 Μ. Παπαδημητράκης. Είδαμε στο προηγούμενο μάθημα ότι για να έχει νόημα το όριο f(x) x ξ πρέπει το ξ να είναι σε κατάλληλη θέση σε σχέση με το πεδίο ορισμού A της συνάρτησης

Διαβάστε περισσότερα

ΙΙ. b) Μιγαδικό ολοκλήρωμα

ΙΙ. b) Μιγαδικό ολοκλήρωμα ΙΙ b Μιγαδικό ολοκλήρωμα Οι συναρτήσεις που θα θεωρούμε εδώ πραγματικές ή μιγαδικές θα τις υποθέτουμε παραγωγίσιμες Ορισμοί Έστω g :[α, β] C Αν gt xt + iyt και οι xy, yt είναι παραγωγίσιμες, τότε η παράγωγος

Διαβάστε περισσότερα

Θεωρία Τελεστών. Ενότητα: Το ϕασµατικό ϑεώρηµα για αυτοσυζυγείς τελεστές. Αριστείδης Κατάβολος. Τµήµα Μαθηµατικών

Θεωρία Τελεστών. Ενότητα: Το ϕασµατικό ϑεώρηµα για αυτοσυζυγείς τελεστές. Αριστείδης Κατάβολος. Τµήµα Μαθηµατικών Ενότητα: Το ϕασµατικό ϑεώρηµα για αυτοσυζυγείς τελεστές Αριστείδης Κατάβολος Τµήµα Μαθηµατικών Αδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creatve Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό,

Διαβάστε περισσότερα

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα Δρ. Δημήτριος Ευσταθίου Επίκουρος Καθηγητής Σειρά Fourier Ορθοκανονικές Συναρτήσεις Στοεδάφιοαυτόθαδιερευνήσουμεεάνκαικάτωαπό

Διαβάστε περισσότερα

Επαναληπτικά θέματα στα Μαθηματικά προσανατολισμού-ψηφιακό σχολείο ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΣΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ

Επαναληπτικά θέματα στα Μαθηματικά προσανατολισμού-ψηφιακό σχολείο ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΣΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΣΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ο -ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΙΣ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΚΑΙ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ Απο το Ψηφιακό Σχολείο του ΥΠΠΕΘ Επιμέλεια: Συντακτική Ομάδα mathpgr Συντονιστής:

Διαβάστε περισσότερα

Απειροστικός Λογισμός Ι, χειμερινό εξάμηνο Λύσεις ενδέκατου φυλλαδίου ασκήσεων.

Απειροστικός Λογισμός Ι, χειμερινό εξάμηνο Λύσεις ενδέκατου φυλλαδίου ασκήσεων. Απειροστικός Λογισμός Ι, χειμερινό εξάμηνο 8-9. Λύσεις ενδέκατου φυλλαδίου ασκήσεων.. (i) Βρείτε μία παράγουσα της + στο (, + ). Ποιές είναι όλες οι παράγουσες της + στο (, + ); (ii) Βρείτε μία παράγουσα

Διαβάστε περισσότερα

Σύγκλιση σειρών Fourier σε χώρους L p

Σύγκλιση σειρών Fourier σε χώρους L p Σύγκλιση σειρών Fourier σε χώρους L p Μιχάλης Σαράντης και Κωνσταντίνος Τσίνας Βασικά αποτελέσµατα από την ανάλυση Fourier Ορισµός.. Ο n-οστός πυρήνας του Dirichlet ορίζεται ως (.) D n (y) Πρόταση.. Για

Διαβάστε περισσότερα

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα Δρ. Δημήτριος Ευσταθίου Επίκουρος Καθηγητής ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ LAPLACE Αντίστροφος Μετασχηματισμός Laplace Στην

Διαβάστε περισσότερα

π B = B και άρα η π είναι ανοικτή απεικόνιση.

π B = B και άρα η π είναι ανοικτή απεικόνιση. 3 Παράρτημα 2 Παρατηρήσεις, ασκήσεις και Διορθώσεις Παράγραφος ) Σελίδα, : Παρατηρούμε τα ακόλουθα για το χώρο πηλίκο / Y : Y = / Y και (α) { } (β) = Y / Y { } Επίσης από τον τύπο () έπεται ιδιαίτερα ότι

Διαβάστε περισσότερα

Λύσεις μερικών ασκήσεων του τρίτου φυλλαδίου.

Λύσεις μερικών ασκήσεων του τρίτου φυλλαδίου. Λύσεις μερικών ασκήσεων του τρίτου φυλλαδίου.. Έστω 0 < a

Διαβάστε περισσότερα