ΑΝΑΛΥΣΗ 1 ΕΙΚΟΣΤΟ ΕΒΔΟΜΟ ΜΑΘΗΜΑ, Μ. Παπαδημητράκης.

Σχετικά έγγραφα
ΑΝΑΛΥΣΗ 1 ΕΙΚΟΣΤΟ ΕΝΑΤΟ ΜΑΘΗΜΑ, Μ. Παπαδημητράκης.

ΑΝΑΛΥΣΗ 1 ΕΙΚΟΣΤΟ ΕΚΤΟ ΜΑΘΗΜΑ, Μ. Παπαδημητράκης.

ΑΝΑΛΥΣΗ 1 ΠΡΩΤΟ ΜΑΘΗΜΑ, Μ. Παπαδημητράκης.

ΑΝΑΛΥΣΗ 1 ΔΕΥΤΕΡΟ ΜΑΘΗΜΑ, Μ. Παπαδημητράκης.

ΑΝΑΛΥΣΗ 2. Μ. Παπαδημητράκης.

ΑΝΑΛΥΣΗ 2. Μ. Παπαδημητράκης.

ΑΝΑΛΥΣΗ 1 ΕΝΑΤΟ ΜΑΘΗΜΑ, Μ. Παπαδημητράκης.

ΑΝΑΛΥΣΗ 1 ΕΙΚΟΣΤΟ ΤΡΙΤΟ ΜΑΘΗΜΑ, Μ. Παπαδημητράκης.

ΑΝΑΛΥΣΗ 1 ΤΡΙΑΚΟΣΤΟ ΕΚΤΟ ΜΑΘΗΜΑ, Μ. Παπαδημητράκης.

ΑΝΑΛΥΣΗ 2. Μ. Παπαδημητράκης.

ΑΝΑΛΥΣΗ 2. Μ. Παπαδημητράκης.

ΑΝΑΛΥΣΗ 1 ΠΕΜΠΤΟ ΜΑΘΗΜΑ, Μ. Παπαδημητράκης.

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

ΑΝΑΛΥΣΗ 1 ΤΡΙΑΚΟΣΤΟ ΕΒΔΟΜΟ ΜΑΘΗΜΑ, Μ. Παπαδημητράκης.

ΑΝΑΛΥΣΗ 2. Μ. Παπαδημητράκης.

ΑΝΑΛΥΣΗ 2 ΣΕ 37 ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Πρόταση. f(x) ομοιόμορφα συνεχής στο I. δ (ɛ) > 0 : x, ξ I, x ξ < δ (ɛ, ξ) f(x) f(ξ) < ɛ. ɛ > 0, δ > 0 : ΜΗ ομοιόμορφα συνεχής.

ΑΝΑΛΥΣΗ 1 ΔΩΔΕΚΑΤΟ ΜΑΘΗΜΑ, Μ. Παπαδημητράκης.

ΑΝΑΛΥΣΗ 1 ΔΕΚΑΤΟ ΠΕΜΠΤΟ ΜΑΘΗΜΑ, Μ. Παπαδημητράκης.

ΑΝΑΛΥΣΗ 1 ΔΕΚΑΤΟ ΕΝΑΤΟ ΜΑΘΗΜΑ, Μ. Παπαδημητράκης.

ΑΝΑΛΥΣΗ 2. Μ. Παπαδημητράκης.

Απειροστικός Λογισμός Ι Ασκήσεις

ΑΝΑΛΥΣΗ 1 ΤΕΤΑΡΤΟ ΜΑΘΗΜΑ, Μ. Παπαδημητράκης.

ΑΝΑΛΥΣΗ 2. Μ. Παπαδημητράκης.

ΑΝΑΛΥΣΗ 2. Μ. Παπαδημητράκης.

ΜΕΜ251 Αριθμητική Ανάλυση

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...

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

Π Κ Τ Μ Ε Μ Λύσεις των ασκήσεων

Μαθηματική Ανάλυση Ι

ΑΝΑΛΥΣΗ 1 ΣΕ 39 ΜΑΘΗΜΑΤΑ

lim y < inf B + ε = x = +. f(x) =

ΑΝΑΛΥΣΗ 2. Μ. Παπαδημητράκης.

ΑΝΑΛΥΣΗ 1 ΔΕΚΑΤΟ ΜΑΘΗΜΑ, Μ. Παπαδημητράκης.


ΑΝΑΛΥΣΗ 1 ΕΙΚΟΣΤΟ ΤΕΤΑΡΤΟ ΜΑΘΗΜΑ, Μ. Παπαδημητράκης.

ΑΝΑΛΥΣΗ 1 ΕΙΚΟΣΤΟ ΠΡΩΤΟ ΜΑΘΗΜΑ, Μ. Παπαδημητράκης.

ΣΥΓΚΛΙΣΗ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ: Ορισμός Cauchy

Απειροστικός Λογισμός Ι, χειμερινό εξάμηνο Λύσεις τέταρτου φυλλαδίου ασκήσεων. ( n(n+1) e 1 (

Απειροστικός Λογισμός Ι, χειμερινό εξάμηνο Λύσεις έκτου φυλλαδίου ασκήσεων.

Ασκήσεις για το µάθηµα «Ανάλυση Ι και Εφαρµογές» (ε) Κάθε συγκλίνουσα ακολουθία άρρητων αριθµών συγκλίνει σε άρρητο αριθµό.

Σημειώσεις Ανάλυσης Ι. Θεωρούμε γνωστούς τους φυσικούς αριθμούς

Infimum. Ορισμός κάτω φράγματος συνόλου A. Ορισμός infimum του συνόλου A. Το σύνολο A R είναι κάτω φραγμένο αν. k R : x A k x.

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 ).

ΑΝΑΛΥΣΗ 2. Μ. Παπαδημητράκης.

n a n = 2. Θεωρούµε τα σύνολα a n = n2 n n 2 + n 1. n a n = a > 0, δείξτε ότι a n > 0 τελικά.

Απειροστικός Λογισμός Ι, χειμερινό εξάμηνο Λύσεις έβδομου φυλλαδίου ασκήσεων.

Πρόταση. Αληθείς Προτάσεις

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

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

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

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

Μιχάλης Παπαδημητράκης. Αρμονική Ανάλυση. Τμήμα Μαθηματικών. Πανεπιστήμιο Κρήτης

Διακριτά Μαθηματικά ΙΙ Χρήστος Νομικός Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων 2018 Χρήστος Νομικός ( Τμήμα Μηχανικών Η/Υ Διακριτά

Το φασματικό Θεώρημα

x 2 + y 2 = z 2 x = 3, y = 4, z = 5 x 2 + y 2 = z 2 (2.1)

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

Μιχάλης Παπαδημητράκης. Αναλυτική χωρητικότητα Συνεχής αναλυτική χωρητικότητα

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

Όταν η s n δεν συγκλίνει λέμε ότι η σειρά αποκλίνει.

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

Ακολουθίες πραγματικών αριθμών

ΑΝΑΛΥΣΗ 2. Μ. Παπαδημητράκης.

sup B, τότε υπάρχουν στοιχεία α A και β B µε α < β.

5 Σύγκλιση σε τοπολογικούς χώρους

ΑΝΑΛΥΣΗ 2. Μ. Παπαδημητράκης.

ΜΕΓΙΣΤΙΚΟΣ ΤΕΛΕΣΤΗΣ 18 Σεπτεμβρίου 2014

Το φασματικό Θεώρημα

Eisagwg sthn Anˆlush II

ΑΝΑΛΥΣΗ 2. Μ. Παπαδημητράκης.

Λύσεις Διαγωνισμάτος 1 Ενότητα: Ακολουθίες-Σειρές

Απειροσ τικός Λογισμός ΙΙ Πρόχειρες Σημειώσεις Τμήμα Μαθηματικών Πανεπιστήμιο Αθηνών

KΕΦΑΛΑΙΟ 4 AΚΟΛΟΥΘΙΕΣ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΩΝ ΑΡΙΘΜΩΝ

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

( ) Ίσες συναρτήσεις. = g, Οι συναρτήσεις f, g λέμε ότι είναι ίσες και συμβολίζουμε f. όταν: Έχουν το ίδιο πεδία ορισμού Α

αβ (, ) τέτοιος ώστε f(x

ProapaitoÔmenec gn seic.

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

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

mail:

x είναι f 1 f 0 f κ λ

Pragmatikèc Sunart seic miac Metablht c

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

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

ΑΝΑΛΥΣΗ 2. Μ. Παπαδημητράκης.

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

Συναρτησιακή Ανάλυση, μεταπτυχιακό μάθημα

Ισότητα, Αλγεβρικές και Αναλυτικές Ιδιότητες Πραγματικών Ακολουθιών

Η Θεωρία στα Μαθηματικά κατεύθυνσης της Γ Λυκείου

Κ X κυρτό σύνολο. Ένα σημείο x Κ

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΘΕΜΑ Β. Να βρείτε τις ασύμπτωτες της γραφικής παράστασης της συνάρτησης f με τύπο

ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ Δευτέρα 10 Ιουνίου 2019 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ. (Ενδεικτικές Απαντήσεις)

ΛΟΓΙΣΜΟΣ Ι ΤΜΗΜΑ 1β. 2n + 1 n(n + 1) xn. n=1. 2n + 1 ln(1 x)(1 + x) + x. a n = 2n + 1 n(n + 1) = 1 n + 1. a n+1 x n+1 a n x n.

Κεφάλαιο 2 ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΙΣ ΜΙΑΣ ΜΕΤΑΒΛΗΤΗΣ. 2.1 Συνάρτηση

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗ ΛΟΓΙΚΗ ΚΑΙ ΑΠΟΔΕΙΞΗ

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

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ Ι ( )

Νικος Χαλιδιας Μαθηματικό Τμήμα κατεύθυνση Στατιστικής και Αναλογιστικών-Χρηματοοικονομικών Μαθηματικών Πανεπιστημιο Αιγαιου

= lim. (P QP ) n x, x. E(Ex) = lim. (P QP ) m P x = Ex, EP x = lim

Λύσεις θεμάτων πανελληνίων εξετάσεων Γ Λυκείου Κατεύθυνσης Δευτέρα, 27 Μαΐου 2013

Transcript:

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 σημείο συσσώρευσης ξ του A. Υποθέτουμε ότι υπάρχει το όριο x ξ Τώρα θεωρούμε μια οποιαδήποτε ακολουθία (x n ) στο A με τις ιδιότητες (i) x n ξ για κάθε n (ii) x n ξ και θα αποδείξουμε ότι f(x n ) η. Θα ασχοληθούμε με την ειδική περίπτωση όπου ξ R και η R. Οι άλλες περιπτώσεις έχουν παρόμοια απόδειξη. Έστω ϵ > 0. Επειδή lim x ξ f(x) = η, υπάρχει κάποιο κατάλληλο δ > 0 ώστε x A, 0 < x ξ < δ f(x) η < ϵ. (1) Τώρα, επειδή η ιδιότητα (ii) λέει ότι x n ξ, συνεπάγεται ότι ισχύει τελικά x n ξ < δ. Επίσης, από την ιδιότητα (i) έχουμε ότι ισχύει 0 < x n ξ για κάθε n και, επομένως, ισχύει τελικά 0 < x n ξ < δ. Άρα από την (1) συνεπάγεται ότι ισχύει τελικά f(x n ) η < ϵ. Αποδείξαμε, λοιπόν, ότι για κάθε ϵ > 0 ισχύει τελικά f(x n ) η < ϵ. Άρα f(x n ) η. Στην απόδειξη του [β] θα χρειαστούμε το εξής Λήμμα. ΛΗΜΜΑ. Έστω σύνολο A και σημείο συσσώρευσης ξ του A. Τότε υπάρχει ακολουθία (x n ) στο A με τις ιδιότητες (i) x n ξ για κάθε n (ii) x n ξ. Απόδειξη. Θα δούμε την ειδική περίπτωση όπου ξ R. Για κάθε n N θεωρούμε την περιοχή (ξ 1, ξ + 1 ) του ξ. Επειδή το ξ είναι σημείο n n συσσώρευσης του A, συνεπάγεται ότι υπάρχει στην περιοχή αυτή σημείο x n του A, διαφορετικό από το ξ. Έτσι προκύπτει μια ακολουθία (x n ) στο A για την οποία ισχύει x n ξ για κάθε n (δηλαδή η ιδιότητα (i)) και ξ 1 < x n n < ξ + 1 για κάθε n. Από την n ιδιότητα παρεμβολής συνεπάγεται ότι x n ξ (δηλαδή η ιδιότητα (i)). [β] Υποθέτουμε ότι για κάθε ακολουθία (x n ) στο A με τις ιδιότητες (i) και (ii) (που μόλις αποδείξαμε ότι υπάρχει τουλάχιστον μία τέτοια ακολουθία) ισχύει ότι η αντίστοιχη ακολουθία ( f(x n ) ) έχει κάποιο όριο. Και πάλι θεωρούμε την ειδική περίπτωση όπου ξ R. 2

Θεωρούμε δυο ακολουθίες (x n) και (x n) στο A με τις ιδιότητες (i) και (ii). Σχηματίζουμε την μικτή ακολουθία x 1, x 1, x 2, x 2, x 3, x 3, x 4, x 4,.... Είναι φανερό ότι και αυτή η ακολουθία έχει τις ιδιότητες (i) και (ii). Πράγματι, όλοι οι όροι της είναι ξ και συγκλίνει στο ξ, διότι οι υποακολουθίες της των περιττών δεικτών και των άρτιων δεικτών ταυτίζονται με τις (x n) και (x n), αντιστοίχως, οι οποίες συγκλίνουν στο ξ. Λόγω της υπόθεσής μας, η αντίστοιχη ακολουθία f(x 1), f(x 1), f(x 2), f(x 2), f(x 3), f(x 3), f(x 4), f(x 4),... έχει όριο. Άρα οι ακολουθίες ( f(x n) ) και ( f(x n) ) έχουν το ίδιο όριο, διότι είναι οι υποακολουθίες των περιττών και των άρτιων δεικτών της τελευταίας ακολουθίας. Έχουμε, λοιπόν, αποδείξει ότι για κάθε ακολουθία (x n ) στο A με τις ιδιότητες (i) και (ii) ισχύει ότι η αντίστοιχη ακολουθία ( f(x n ) ) έχει κάποιο όριο και ότι το όριο αυτό της ( f(x n ) ) δεν εξαρτάται από την συγκεκριμένη (x n ) που θεωρούμε κάθε φορά. Ονομάζοντας η αυτό το κοινό όριο, έχουμε αποδείξει ότι υπάρχει κάποιο η το οποίο είναι το κοινό όριο όλων των ( f(x n ) ) που προέρχονται από ακολουθίες (x n ) στο A με τις ιδιότητες (i) και (ii). Δηλαδή, για κάθε (x n ) στο A με τις ιδιότητες (i) και (ii) συνεπάγεται f(x n ) η. Θα αποδείξουμε ότι x ξ Περιοριζόμαστε πάλι στην περίπτωση όπου η R. Για να καταλήξουμε σε άτοπο, υποθέτουμε ότι δεν ισχύει lim x ξ f(x) = η. Αυτό σημαίνει ότι υπάρχει κάποιο ϵ > 0 ώστε για κάθε δ > 0 να υπάρχει κάποιο αντίστοιχο x A για το οποίο ισχύει 0 < x ξ < δ αλλά δεν ισχύει f(x) η < ϵ ή, ισοδύναμα, ισχύει f(x) η ϵ. Τώρα, με το συγκεκριμένο ϵ > 0, για κάθε n N (με δ = 1 n ) υπάρχει κάποιο αντίστοιχο x n στο A για το οποίο ισχύει 0 < x n ξ < 1 n και f(x n ) η ϵ. Έτσι προκύπτει ακολουθία (x n ) στο A με τις ιδιότητες (i) και (ii) για την οποία ισχύει f(x n ) η ϵ για κάθε n. Τώρα, επειδή η (x n ) έχει τις ιδιότητες (i) και (ii), συνεπάγεται ότι πρέπει f(x n ) η. Αυτό, όμως, αντιφάσκει με το ότι ισχύει f(x n ) η ϵ, αφού το ϵ είναι ένας θετικός αριθμός ανεξάρτητος του n. Έτσι καταλήξαμε σε άτοπο. Άρα lim x ξ f(x) = η. Προσέξτε στην προηγούμενη απόδειξη του [β] την διατύπωση της άρνησης του ορίου lim x ξ f(x) = η. Ας το δούμε λίγο πιο αναλυτικά. Το ότι ισχύει lim x ξ f(x) = η σημαίνει ότι ( ) ϵ > 0 δ > 0 x A 0 < x ξ < δ f(x) η < ϵ 3

Άρα το ότι δεν ισχύει lim x ξ f(x) = η σημαίνει ότι ϵ > 0 δ > 0 x A ( 0 < x ξ < δ f(x) η < ϵ ) ή, ισοδύναμα, ϵ > 0 δ > 0 x A ( 0 < x ξ < δ ( f(x) η < ϵ ) ) ή, ισοδύναμα, ϵ > 0 δ > 0 x A ( 0 < x ξ < δ f(x) η ϵ ). Προσέξτε. Το ότι ισχύει μια συνεπαγωγή σημαίνει ότι όταν αληθεύει η υπόθεσή της τότε αληθεύει και το συμπέρασμά της. Επομένως, το ότι δεν ισχύει μια συνεπαγωγή σημαίνει ότι αληθεύει η υπόθεσή της και δεν αληθεύει το συμπέρασμά της. Ερχόμαστε τώρα και στο Θεώρημα 3.2 του βιβλίου. ΘΕΩΡΗΜΑ. Έστω f : A R και ξ το οποίο είναι από τα αριστερά του σημείο συσσώρευσης του A. Αν η f είναι αύξουσα αριστερά του ξ, τότε το lim x ξ f(x) υπάρχει. Το όριο αυτό είναι αριθμός αν η f είναι άνω φραγμένη αριστερά του ξ και είναι + αν η f δεν είναι άνω φραγμένη αριστερά του ξ. Απόδειξη. Θεωρούμε το σύνολο τιμών της f αριστερά του ξ, δηλαδή το Y = {f(x) x A, x < ξ}. Πρώτη περίπτωση. Έστω ότι η f είναι αύξουσα και άνω φραγμένη αριστερά του ξ. Τότε το σύνολο τιμών Y είναι μη-κενό και άνω φραγμένο, οπότε το είναι αριθμός. Θα αποδείξουμε ότι η = sup Y = sup{f(x) x A, x < ξ} x ξ Έστω ϵ > 0. Τότε η ϵ < η, οπότε από την δεύτερη ιδιότητα του supremum συνεπάγεται ότι υπάρχει στοιχείο του Y ανάμεσα στα η ϵ και η. Δηλαδή υπάρχει x 0 A με x 0 < ξ ώστε η ϵ < f(x 0 ). Επειδή η f είναι αύξουσα αριστερά του ξ αλλά και επειδή το η είναι άνω φράγμα του Y, έχουμε ότι για κάθε x A (x 0, ξ) ισχύει η ϵ < f(x 0 ) f(x) η < η + ϵ. Δηλαδή έχουμε ότι για κάθε x A (x 0, ξ) ισχύει Άρα lim x ξ f(x) = η. η ϵ < f(x) < η + ϵ. Δεύτερη περίπτωση. Έστω ότι η f είναι αύξουσα αλλά όχι άνω φραγμένη αριστερά του ξ. Τότε το Y είναι μη-κενό αλλά όχι άνω φραγμένο, οπότε sup{f(x) x A, x < ξ} = sup Y = +. 4

Θα αποδείξουμε ότι lim f(x) = +. x ξ Έστω M > 0. Ο M δεν είναι άνω φράγμα του Y, οπότε υπάρχει x 0 A με x 0 < ξ ώστε f(x 0 ) > M. Επειδή η f είναι αύξουσα αριστερά του ξ, έχουμε ότι για κάθε x A (x 0, ξ) ισχύει Άρα lim x ξ f(x) = +. f(x) f(x 0 ) > M. Το Θεώρημα αυτό περιέχει και άλλες περιπτώσεις: για το lim x ξ f(x) όταν η f είναι φθίνουσα αριστερά του ξ καθώς και για το lim x ξ+ f(x) όταν η f είναι αύξουσα ή φθίνουσα δεξιά του ξ. Γι αυτές τις περιπτώσεις δείτε το Θεώρημα 3.2 στο βιβλίο. 5