Θεωρητικές στην ομοιόμορφη συνέχεια (β)

Συντονιστές: grigkost, Κοτρώνης Αναστάσιος

Άβαταρ μέλους
Κοτρώνης Αναστάσιος
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 3203
Εγγραφή: Κυρ Φεβ 22, 2009 11:11 pm
Τοποθεσία: Μπροστά στο πισί...
Επικοινωνία:

Θεωρητικές στην ομοιόμορφη συνέχεια (β)

#1

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Κοτρώνης Αναστάσιος »

1) Έστω f:I\to\mathbb{R}, όπου το I είναι διάστημα, παραγωγίσιμη με |f{'}(x)|\leq M για κάποιο M>0. Δείξτε ότι η f είναι ομοιόμορφα συνεχής.

Ισχύει το αντίστροφο;

2) Έστω f:(a,b)\to\mathbb{R} ομοιόμορφα συνεχής. Δείξτε ότι η f είναι φραγμένη.
Εσύ....; Θα γίνεις κανίβαλος....;

Ετικέτες:
Mihalis_Lambrou
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 18817
Εγγραφή: Κυρ Δεκ 21, 2008 2:04 am

Re: Θεωρητικές στην ομοιόμορφη συνέχεια (β)

#2

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Mihalis_Lambrou »

Κοτρώνης Αναστάσιος έγραψε:1) Έστω f:I\to\mathbb{R}, όπου το I είναι διάστημα, παραγωγίσιμη με |f{'}(x)|\leq M για κάποιο M>0. Δείξτε ότι η f είναι ομοιόμορφα συνεχής.

Ισχύει το αντίστροφο;

2) Έστω f:(a,b)\to\mathbb{R} ομοιόμορφα συνεχής. Δείξτε ότι η f είναι φραγμένη.
1a) Από Θ.Μ.Τ. είναι |f(x) - f(y)| \le M|x-y|. Παίρνουμε δ = ε/Μ

β) Όχι: \sqrt {x} στο (0,1).

2) Για ε = 1 βρίσκουμε το αντίστοιχο δ > 0. Η f είναι φραγμένη στο [α + δ/2, β -δ/2]. Επίσης φραγμένη στα (α. α + δ/2), (β-δ/2, β) από τα |f(α + δ/2)| + 1, |f(β - δ/2)| + 1 αντίστοιχα.
Antonis Loutraris
Δημοσιεύσεις: 175
Εγγραφή: Δευ Οκτ 19, 2009 4:16 pm

Re: Θεωρητικές στην ομοιόμορφη συνέχεια (β)

#3

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Antonis Loutraris »

Ένδιαφέρουσες ασκήσεις για την ομοιόμορφη συνέχεια..

Για το πρώτο..

Αφού η f είναι φραγμένη υπάρχει Μ>Ο τέτοιο ώστε \mid f{'}(x)\mid \leq M για κάθε x.'Ετσι απο το θεώρημα μέσης τιμής για κάθε x,y με x\ne y έχουμε ότι υπάρχει ξ ανάμεσα στα x και y τέτοιο ώστε :
\mid\frac{f(x)-f(y)}{x-y}\mid=\mid f{'}(\xi)\mid \leq M.
Άρα \mid f(x)-f(y)\mid\leq M\mid x-y\mid..Δηλαδή η f είnai Lipschitz,επομένως είναι ομοιόμορφα συνεχής.

Δεν ισχύει το αντίστροφο εν γένει..Ένα παράδειγμα συνάρτησης που είναι ομοιόμορφα συνεχής αλλά δεν είναι Lipschitz είναι η \sqrt{x} στο [0,+οο).

Για το δεύτερο..

Έστω ότι η f δεν είναι φραγμένη.Τότε υπάρχει μία ακολουθία x_{n}\in(a,b) τέτοια ώστε \mid f(x_{n}) \mid > n για κάθε n. H x_{n} είναι φραγμένη άρα απο το θεώρημα Bolzano-Weirstrass έχει συγκλίνουσα υπακολουθία,την x_{k_{n}}.Aφού η x_{k_{n}} συγκλίνει είναι Cauchy.Άρα και η f (x_{k_{n}}) είναι Cauchy επειδή η f είναι ομοιόμορφα συνεχής.Επομένως και η f (x_{k_{n}}) συγκλίνει.Άτοπο γιατί \mid f(x_{k_{n}})\mid > k_{n} \ge n.

Επιπρόσθετα για το δεύτερο σκέλος μπορούμε να πούμε ότι η f επεκτείνεται σε συνεχή συνάρτηση f*:[a,b] \to \mathbb{R}.Η f* είναι φραγμένη αφου είναι συνεχής σε κλειστό διάστημα.Άρα και η f έιναι φραγμένη.

Φιλικά,

Αντώνης.
Αντώνης Λουτράρης
Άβαταρ μέλους
Κοτρώνης Αναστάσιος
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 3203
Εγγραφή: Κυρ Φεβ 22, 2009 11:11 pm
Τοποθεσία: Μπροστά στο πισί...
Επικοινωνία:

Re: Θεωρητικές στην ομοιόμορφη συνέχεια (β)

#4

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Κοτρώνης Αναστάσιος »

Όμορφα!!

όμως το
Antonis Loutraris έγραψε:Aφού η x_{k_{n}} συγκλίνει είναι Cauchy.Άρα και η f (x_{k_{n}}) είναι Cauchy επειδή η f είναι ομοιόμορφα συνεχής.
και το
Antonis Loutraris έγραψε: μπορούμε να πούμε ότι η f επεκτείνεται σε συνεχή συνάρτηση f*:[a,b] \to \mathbb{R}.
ιδίως το δεύτερο θέλουν ένα κάποιο επιχείρημα..Τα θέτω λοιπόν προς απόδειξη:

1) Έστω f:(a,b)\to\mathbb{R} ομοιόμορφα συνεχής. Δείξτε ότι η f επεκτείνεται σε συνεχή συνάρτηση f^{*}:[a,b]\to\mathbb{R}.

2) Έστω f:A\to\mathbb{R} ομοιόμορφα συνεχής.Αν η \{x_{n}\}_{n\in\mathbb{N}} είναι ακολουθία Cauchy στο A, τότε και η \{f(x_{n})\}_{n\in\mathbb{N}} είναι ακολουθία Cauchy.
Εσύ....; Θα γίνεις κανίβαλος....;
Antonis Loutraris
Δημοσιεύσεις: 175
Εγγραφή: Δευ Οκτ 19, 2009 4:16 pm

Re: Θεωρητικές στην ομοιόμορφη συνέχεια (β)

#5

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Antonis Loutraris »

Για το 2) αποτέλεσμα το οποίο είναι μια αρκετά όμορφη ιδιότητα των ομοιόμορφα συνεχών συναρτήσεων,που λέει ότι μία ομοιόμορφα συνεχής συνάρτηση στέλνει συγκλίνουσες ακολουθίες σε συγκλίνουσες ακολουθίες, έχουμε τα εξής:

Έστω ε>0 και f:A\rightarrow\mathbb{R} ομοιόμορφα συνεχής συνάρτηση.Αφου η f είναι ομοιόμορφα συνεχής υπάρχει δ>0 τέτοιο ώστε για κάθε x,y\in A με \mid x-y \mid<\delta έχουμε \mid f(x)-f(y)\mid<\epsilon.Αφού η x_{n} είναι Cauchy υπάρχει n_{0} τέτοιο ώστε \mid x_{n}-x_{m} \mid<\delta για κάθε n,m \ge n_{0}.Eπομένως για όλα αυτά τα n και m έχουμε \mid f(x_{n}) - f(x_{m})\mid <\epsilon.Άρα η f(x_{n}) είναι Cauchy.

Για το πρώτο ερώτημα έχουμε τα εξής:

Αφου η f είναι ομοιόμορφα συνεχής τα όρια στα άκρα υπάρχουν και είναι πεπερασμενα

Η συνάρτηση:


\displaystyle{f(y)=\left\{\begin{array}{ll}\lim_{x\rightarrow a}f(x), &\mathrm{if}  y=a\\ 
f(y), &\mathrm {if}  a<y<b \\ \lim_{x\rightarrow b}f(x), &\mathrm{if}  y=b.}\\\end{array}\right.

είναι συνεχής στο κλειστό [a,b] και είναι επέκταση της αρχικής f που είναι ορισμένη στο (a,b).

Φιλικά,

Αντώνης.
Αντώνης Λουτράρης
Άβαταρ μέλους
nkatsipis
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 780
Εγγραφή: Κυρ Δεκ 21, 2008 10:26 am
Τοποθεσία: Σαντορίνη
Επικοινωνία:

Re: Θεωρητικές στην ομοιόμορφη συνέχεια (β)

#6

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από nkatsipis »

Το (2) προκύπτει εύκολα από τους ορισμούς και συνηθίζουμε να το χρησιμοποιούμε έχοντας στο μυαλό μας το ρητό:

οι ομοιόμορφα συνεχείς στέλνουν ακολουθίες Cauchy σε ακολουθίες Cauchy.

Για το (1), να θέσω προς απόδειξη το εξής:

Έστω f συνεχής στο (a,b). H f ομοιόμορφα συνεχής στο (a,b) αν και μόνο αν τα όρια \\lim_{x->a^+}f(x), \lim_{x->b^-}f(x) υπάρχουν.

Έτσι φαίνεται και πως μπορεί να οριστεί η f^*.

Νίκος Κατσίπης

ΥΓ: Με προσπέρασε στην στροφή ο Αντώνης... :)
Antonis Loutraris
Δημοσιεύσεις: 175
Εγγραφή: Δευ Οκτ 19, 2009 4:16 pm

Re: Θεωρητικές στην ομοιόμορφη συνέχεια (β)

#7

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Antonis Loutraris »

Nίκο αξίζει να σημειωθεί ότι το αντίστροφο του αποτελέσματος που ανέφερες δεν ισχύει εν γένει.Αν η συνάρτηση είναι συνεχής και ορισμένη σε κάποιο μη φραγμένο διάστημα και το όριο στο + ή - \infty δεν υπάρχει ή είναι άπειρο, δεν μπορούμε να βγάλουμε συμπέρασμα αν η συνάρτηση είναι ομοιόμορφα συνεχής.
Παράδειγμα αυτού η συνάρτηση f(x)=sin(x),x\in\mathbb{R} είναι ομοιόμορφα συνεχής αλλά τα όρια στο + και - \infty δεν υπάρχουν.
Αντώνης Λουτράρης
Άβαταρ μέλους
nkatsipis
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 780
Εγγραφή: Κυρ Δεκ 21, 2008 10:26 am
Τοποθεσία: Σαντορίνη
Επικοινωνία:

Re: Θεωρητικές στην ομοιόμορφη συνέχεια (β)

#8

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από nkatsipis »

Antonis Loutraris έγραψε:Nίκο αξίζει να σημειωθεί ότι το αντίστροφο του αποτελέσματος που ανέφερες δεν ισχύει εν γένει.Αν η συνάρτηση είναι συνεχής και ορισμένη σε κάποιο μη φραγμένο διάστημα και το όριο στο + ή - \infty δεν υπάρχει ή είναι άπειρο, δεν μπορούμε να βγάλουμε συμπέρασμα αν η συνάρτηση είναι ομοιόμορφα συνεχής.
Παράδειγμα αυτού η συνάρτηση f(x)=sin(x),x\in\mathbb{R} είναι ομοιόμορφα συνεχής αλλά τα όρια στο + και - \infty δεν υπάρχουν.
Σωστή η παρατήρηση σου Αντώνη!

Νίκος
Απάντηση

Επιστροφή στο “ΑΝΑΛΥΣΗ”

Μέλη σε σύνδεση

Μέλη σε αυτήν τη Δ. Συζήτηση: Δεν υπάρχουν εγγεγραμμένα μέλη και 3 επισκέπτες