Stetigkeit und Differenzierbarkeit. Vorlesung zur Didaktik der Analysis



Ähnliche Dokumente
Nennenswertes zur Stetigkeit

Analysis I - Zweite Klausur

Musterlösungen zur Klausur Analysis I Verständnisteil

Lösungsvorschlag zu den Hausaufgaben der 1. Übung

Höhere Mathematik für die Fachrichtung Physik

Stetigkeit und Differenzierbarkeit

Kapitel 6 Differenzierbarkeit

Übungsaufgaben zu Analysis 1 Lösungen von Blatt XII vom sin(nx) n sin(x). sin(ax) a sin(x) z = re iϕ = r(cos(ϕ) + i sin(ϕ)) z n = w

Kompaktheit und gleichgradige Stetigkeit. 1 Einführung in die Kompaktheit in C 0

Modulabschlussprüfung Analysis Musterlösung

D-MATH Topologie FS 15 Theo Bühler. Musterlösung 2

Klausur zur Analysis II

Analysis 1 für Informatiker und Statistiker Beispielslösungen, Woche 13

TECHNISCHE UNIVERSITÄT MÜNCHEN

Vorkurs Mathematik für Informatiker Folgen

Höhere Mathematik I für die Fachrichtungen Elektroingenieurwesen, Physik und Geodäsie Lösungsvorschläge zum 12. Übungsblatt

1 Lösungen zu Analysis 1/ 12.Übung

Analysis I. Prof. Dr. H. Brenner Osnabrück WS 2014/2015. Vorlesung 20. Konvexe Funktionen

10 Anwendungen der Differential- und Integralrechnung

Die Jensensche Ungleichung

Bsp.: Kostenfunktion: Gerade, nichtlineare Kurve Stichwort: Fixkosten, Variable Kosten, proportional/überproportional steigend

Grenzwertberechnungen

Aufgaben zur Analysis I

Scheinklausur Analysis 1 WS 2007 /

3.3 Grenzwert und Stetigkeit

n=1 b n, deren Summe n=1 (a n + b n ) eine konvergente Reihe ist. Die Aussage ist WAHR, ein mögliches Beispiel sind die divergenten Reihen 1

n gerade 0 n ungerade (c) x n = a 1 n, a R + (d) x 1 := 2, x n+1 = 2 + x n (e) x n = (f) x n = exp(exp(n)) (g) x n = sin(n)

Resultate: Vertauschbarkeit von Grenzprozessen, Konvergenzverhalten von Potenzreihen

Analysis II für M, LaG und Ph, WS07/08 Übung 2, Lösungsskizze

Fit in Mathe. April Klassenstufe 10 Wurzelfunktionen

Höhere Mathematik 1 Kapitel 4 Differentialrechnung

1. Man zeige, daß (IR n, d i ), i = 1, 2, metrische Räume sind, wenn für x = (x 1,..., x n ), y = (y 1,..., y n ) IR n die Abstandsfunktionen durch

Der Satz von Stone-Weierstraß. 1 Approximationssatz von Weierstraß

n=0 f(x) = log(1 + x) = n=1

Nachtrag. Alternatives Buch zum Satz von Fermat 1999 bei amazon nur noch gebraucht

Probeklausur zur Analysis I WS 11/12 Prof. Dr. G. Wang Dr. A. Magni. Beginn: 8:15 Uhr. Name:...Vorname:... Matr.Nr.:...Studiengang:...

Michael Buhlmann Mathematik > Analysis > Newtonverfahren

6 Grenzwerte von Zahlenfolgen

Mengenbegriff und Mengendarstellung

Nachklausur - Analysis 1 - Lösungen

Thema: Integralrechnung (Grundlagen und Flächenberechnungen)

Analysis 1, Woche 2. Reelle Zahlen. 2.1 Ordnung. Definition 2.1 Man nennt eine Ordnung für K, wenn. 1. für alle a K gilt a a (Reflexivität),

Karlsruher Institut für Technologie (KIT) WS 2012/13 Institut für Analysis Prof. Dr. Tobias Lamm Dr. Patrick Breuning

Übungen zur Analysis II SS 2006

Zusammenfassung: Gleichungen und Ungleichungen

Herzlich Willkommen zur Vorlesung. Analysis I SoSe 2013

n (n + 1) = 1(1 + 1)(1 + 2) 3 Induktionsschritt: Angenommen die Gleichung gilt für n N. Dann folgt: 1 2 = 2 =

Denition 27: Die Fakultät ist eine Folge f : N N mit f(1) := 1 und f(n + 1) := (n + 1) f(n) für alle n N. Wir schreiben n! := f(n) für diese Folge.

von solchen Abbildungen. Eine solche Folge bestimmt für jedes x M die Folge der Werte f n. Schreibt man dies noch einmal formal hin, so erhält man:

Zusammenfassung: Folgen und Konvergenz

1 Analysis T1 Übungsblatt 1

TECHNISCHE UNIVERSITÄT MÜNCHEN

Kreisabbildungen. S 1 f S 1. Beispiele: (1) f = id, F = id,

Musterlösung der Klausur. Analysis I WS 2012/13

LGÖ Ks VMa 12 Schuljahr 2017/2018

Tutorial zum Grenzwert reeller Zahlenfolgen

Mathematik Funktionen Grundwissen und Übungen

Ubungen zur Analysis 1. Prof. Dr. Kohnen. Dr. O. Delzeith

Diesen Grenzwert nennt man partielle Ableitung von f nach x i und

Ulrich Stein Fehlerrechnung

3. Anwendungen der Differentialrechnung

Vorkurs Mathematik für Informatiker Folgen

Lösungen zum Ferienkurs Analysis 1, Vorlesung 2 Wintersemester 2014/2015

Analysis 1, Woche 2. Reelle Zahlen. 2.1 Ordnung. Definition 2.1 Man nennt eine Ordnung für K, wenn. 1. für alle a K gilt a a (Reflexivität),

Mathematik 2 für Informatik Drmota ( )

$Id: komplex.tex,v /04/13 15:09:53 hk Exp $

4.1 Dezimalzahlen und Intervallschachtelungen. a) Reelle Zahlen werden meist als Dezimalzahlen dargestellt, etwa

Taylor-Reihen 1-E1. Ma 2 Lubov Vassilevskaya

Beweis des Primzahlsatzes nach Newman

3. Taylorformel und Taylorreihen

1.2. Taylor-Reihen und endliche Taylorpolynome

Perkolation (WS 2014) Übungsblatt 2

Langrange-Multiplikators und Hinreichende Bedingungen

Zusammenfassung: Folgen und Konvergenz

Übungen zur Analysis I WS 2008/2009

Übung 2 (für Pharma/Geo/Bio) Uni Basel. Besprechung der Lösungen: 1. Oktober 2018 in den Übungsstunden

Zusammenfassung: Gleichungen und Ungleichungen

Positiv denken! Lösungen

1. Zahlenfolgen und Reihen

Übungen zur Analysis 1 für Informatiker und Statistiker. Lösung zu Blatt 8

Demo-Text für INTERNETBIBLIOTHEK FÜR SCHULMATHEMATIK. ANALYSIS Vollständige Induktion FRIEDRICH W.

Analysis I. Carsten Schütt WS 2010/11

Grundbegriffe der Differentialrechnung

Der Durchschnitt einer Familie von σ-algebren auf M ist ebenfalls eine σ-algebra auf M. Ist also E M, so ist

Höhere Mathematik für die Fachrichtung Physik

3 Grenzwerte. 3.1 Grenzwerte von Folgen

Es gibt verschiedene Möglichkeiten eine Folge zu definieren. Die zwei häufigsten Methoden

Höhere Mathematik I für die Fachrichtung Physik

Aufgrund der Körperaxiome ist jedoch

Zentrale Klassenarbeit unter Prüfungsbedingungen im Schuljahr 2009/2010. Mathematik (B) 26. März 2010

Prof. Dr. Roland Füss Statistik II SS 2008

Herzlich Willkommen zur Vorlesung. Analysis I SoSe 2014

5-1 Elementare Zahlentheorie

Grenzwert. 1. Der Grenzwert von monotonen, beschränkten Folgen

TECHNISCHE UNIVERSITÄT MÜNCHEN

Proseminar Lineare Algebra WS 2016/17

Metrisierbarkeit. Technische Universität Wien Seminararbeit aus Analysis WS 2014 Sinan Özcaliskan

Einige spezielle Funktionen: exp, ln, sin, cos.

Unterlagen für die Lehrkraft

Transkript:

Stetigkeit ud Dierezierbarkeit Vorlesug zur Didaktik der Aalysis

Ihalt Nachtrag: Fuktioegrezwert Stetigkeit Aschauliche Bedeutug Mathematische Präzisierug Topologische Charakterisierug Gleichmäßige Stetigkeit Iteressate Beispiele Dierezierbarkeit Formale Deiitio Zusammehag zur Stetigkeit Iteressate Beispiele Zusammeassug Oliver Passo Stetigkeit ud Dierezierbarkeit

Oliver Passo Stetigkeit ud Dierezierbarkeit 3 Nachtrag: Fuktioegrezwert : lim N N a a a a : lim L L S S Für Folge habe wir deiiert: Köte ür reelle Fuktioe diese Zeile Si mache? : lim L L N N p Was ist aber, we ma de Prozess p betrachtet? Etwa:???

Oliver Passo Stetigkeit ud Dierezierbarkeit 4 Fuktioegrezwert II L L p p lim : lim :lim Deshalb deiiert ma: : : lim L p L D p Bzw. Epsilo-Delta Deiitio: Ma ka zeige, dass beide Deiitioe äquivalet sid

Stetigkeit Ituitive Deiitio: stetig Der Graph der Fuktio ka ohe abzusetze gezeichet werde. globale Eigeschat ka hier stetig ergäzt werde Oliver Passo Stetigkeit ud Dierezierbarkeit 5

Stetigkeit mathematische Präzisierug stetig i D : stetig i :lim lim Wird ür alle Folge geordert!!! stetig i lim lokale Eigeschat: Stetigkeit i Oliver Passo Stetigkeit ud Dierezierbarkeit 6

Oliver Passo Stetigkeit ud Dierezierbarkeit 7 Beispiel ür de Nachweis der Stetigkeit: **... : * :, aber Betrachte die Fuktio a der Stelle Die Gleichuge * ud ** ergebe zusamme:! : wähle

Topologische Charakterisierug: : X Y stetig gdw. das Urbild jeder oee Mege BY -1 B ist eie oee Teilmege vo X U oe gdw. Für alle U gibt es eie Umgebug, die gaz i U ethalte ist Oliver Passo Stetigkeit ud Dierezierbarkeit 8

Ituitiver Zugag kleie Schwakug i etspricht ebealls ur kleier Schwakug i Stetigkeit als globale Eigeschat: : D R stetig, we ür alle aus D stetig ist. Die Stetigkeit ka uterschiedlich gut sei; i dem Sie, dass ei kleies gewählt werde muss Oliver Passo Stetigkeit ud Dierezierbarkeit 9

Oliver Passo Stetigkeit ud Dierezierbarkeit 1 Stetigkeit vs. gleichmäßige Stetigkeit : D stetig i :, D gleichmäßig stetig Die gewöhliche Stetigkeit wird im Uterschied zur gleichmäßige Stetigkeit auch puktörmig geat. Puktörmige Stetigkeit: Gleichmäßig Stetigkeit:,

Beispiel ür puktörmig stetige aber icht gleichmäßig stetige Fuktioe User Beispiel ür DR ist geau so ei Beispiel! Je weiter ma ach rechts geht, desto kleier muss delta gewählt werde: Schräkt ma die Fuktio jedoch au Ei kompaktes Itervall ei DI, so ist Sie gleichmäßig stetig! Merke: Ohe Agabe des Deiitiosbereichs Ist eie Fuktio icht eideutig bestimmt! Oliver Passo Stetigkeit ud Dierezierbarkeit 11

Beispiel ür ustetige Fuktioe Oliver Passo Stetigkeit ud Dierezierbarkeit 1

Moster Peter Gustav Lejeue-Dirichlet 185 1859 im Jahre 189 kostruiert: D ist i ihrem gaze Deiitiosbereich ustetig! Oliver Passo Stetigkeit ud Dierezierbarkeit 13

Wichtige Sätze über stetige Fuktioe Zwischewertsatz das Bild eies Itervalls eier stetige Fuktio ist ei Itervall Satz vom Maimum eie stetige Fuktio au eiem kompakte Itervall immt Miimum ud Maimum a : [a,b] R stetig au dem kompakte Itervall, da ist gleichmäßig stetig. Oliver Passo Stetigkeit ud Dierezierbarkeit 14

Dierezierbarkeit Wir werde sehe: Dierezierbarkeit ist im Ker eie Aussage über die Eistez eies bestimmte Grezwertes Sie ist deshalb eg mit der Stetigkeit verküpt. die i der Schule praktisch keie Erwähug idet! Oliver Passo Stetigkeit ud Dierezierbarkeit 15

Oliver Passo Stetigkeit ud Dierezierbarkeit 16 Dierezierbarkeit h a h a h lim : D R, D oees Itervall, i a dierezierbar eistiert h a h a h m Klar: ür h icht deiiert!

Zusammehag: Dierezierbarkeit ud Stetigkeit m h a h h a Alterative Deiitio: i Pukt a dierezierbar, we die Sekatesteigugsuktio mh ür h stetig ergäzbar ist. Außerdem gilt: dibar stetig icht stetig icht dibar Oliver Passo Stetigkeit ud Dierezierbarkeit 17

Beispiel eier icht-dierezierbare Fuktio: z. Z.lim h etwa : h lim 1 1 1. 1 bzw 1 h eistiert h N bzw.lim N 1 1 icht 1 Oliver Passo Stetigkeit ud Dierezierbarkeit 18

Ituitive Vorstellug Dierezierbar bedeutet aschaulich glatt Aber: ür ür Q R Q Ohe Beweis: ist ür stetig ud dierezierbar. Es gibt also auch seltsame Fuktioe, die eie Ableitug besitze Oliver Passo Stetigkeit ud Dierezierbarkeit 19

Zum Abschluss I R di-bar impliziert Stetigkeit Eiige Fuktioe sid überall stetig aber a eiige Stelle icht dierezierbar Es gibt aber auch überall stetige Fuktioe, die irgeds dierezierbar sid! Oliver Passo Stetigkeit ud Dierezierbarkeit

Takagi Fuktio 193 Iterpretiert ma die Ableitug als Mometageschwidigkeit, so bedeutet dies, dass die Bewegug au so eier icht-dierezierbare stetige Kurve keie eideutige Geschwidigkeit hat! Oliver Passo Stetigkeit ud Dierezierbarkeit 1

Zusammeassug Stetigkeit vo i bedeutet: Dierezierbarkeit bedeutet stetige Ergäzbarkeit der m-fuktio Bzw.: Eistez des Grezwertes vo mh lim Oliver Passo Stetigkeit ud Dierezierbarkeit

Alle diese Begrie werde i der Schule icht erwäht, oder ur heuristisch erläutert. Wie ist verstehesorietierter Aalysis Uterricht da überhaupt möglich??? Oliver Passo Stetigkeit ud Dierezierbarkeit 3