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Tags: Differenzierbarkeit, Funktion, Funktionenreihen, Grenzwert, Majorantenkriterium????

 
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Anes1710

Anes1710 aktiv_icon

16:54 Uhr, 07.04.2018

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Hallo,
ich habe folgende Funktionsreihe:

f(x)=k=12ksin(3-kx)

Ich soll untersuchen, ob f stetig differenzierbar ist.

Dabei versuche ich mit dem Weierstraßer Majorantenkriterium zu argumentieren: Wenn ich so abschätzen könnte: |fk(x)|ak, hätte ich eine absolut und gleichmäßig konvergente Reihe. Als unmittelbare Folgerung aus der gleichmäßigen Konvergenz konvergiert die Funktionsfolge gegen 0. Dann hätte ich die Stetigkeit.

Wenn ich sin(...)1 abschätze, bekomme ich die Reihe über 2n, die ja nicht konvergiert. Wo ist der Fehler?

Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert):
"Ich möchte die Lösung in Zusammenarbeit mit anderen erstellen."
Hierzu passend bei OnlineMathe:
Grenzwert (Mathematischer Grundbegriff)
Regel von l'Hospital (Mathematischer Grundbegriff)
Wichtige Grenzwerte
Funktion (Mathematischer Grundbegriff)
Differenzierbarkeit (Mathematischer Grundbegriff)

Online-Übungen (Übungsaufgaben) bei unterricht.de:
 
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DrBoogie

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17:27 Uhr, 07.04.2018

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Abschätzung ist zu grob. Nutze sin(x)x.
Anes1710

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18:36 Uhr, 07.04.2018

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ok dann wäre mein fk=2n|x|

Dann bietet sich eine Fallunterscheidung an:
x>0: Divergenz
x=0: Konvergenz
x<0:fk=2n(-x)
Auch divergenz?
Antwort
DrBoogie

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18:38 Uhr, 07.04.2018

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Nein, falsch. Du muss meine Ungleichung richtig nutzen.
Anes1710

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18:41 Uhr, 07.04.2018

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Dann doch so:

fk=2n3-nx=(23)nx

Also dann die Reihe darüber (23)nx=x(23)n=x11-23=3x

oder?
Antwort
DrBoogie

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18:44 Uhr, 07.04.2018

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Na ja, dass ist keine fks, sie werden nur durch 2n3-nx abgeschätzt (Betrag nicht vergessen).
Aber das reicht für die majorante Konvergenz, zumindest in jeden endlichen Intervall.
Anes1710

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18:47 Uhr, 07.04.2018

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Ja stimmt der Formalismus hinkt :-)

Heißt das, dass die Reihe auf beliebigen Teilemenge von R gleichmäßige konvergiert, solange diese nicht unendlich sind?
Antwort
DrBoogie

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18:49 Uhr, 07.04.2018

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Ja, gleichmäßig auf jeder beschränkten Menge.
Anes1710

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18:52 Uhr, 07.04.2018

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Wie argumentiere ich jetzt, dass die Funktion stetig ist?
Antwort
DrBoogie

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18:55 Uhr, 07.04.2018

Antworten
Gleichmäßiger Grenzwert von stetigen Funktionen ist doch automatisch stetig.
Satz 9.6:
www.mathematik.uni-wuerzburg.de~kanzow/analysis2/Kapitel9.pdf
Anes1710

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19:03 Uhr, 07.04.2018

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Aber die fk müssen dann auch noch stetig sein.
Antwort
DrBoogie

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19:04 Uhr, 07.04.2018

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Sind sie doch. Sinus ist stetig.
Anes1710

Anes1710 aktiv_icon

19:21 Uhr, 07.04.2018

Antworten
Ich habe noch einen bewiesenen Satz aus der Vl gefunden:
Sei fn:IR stetig differenzierbar und die Reihe s(x)=fn(x) punktweise konvergent auf I Ist die Reihe f'n(x) gleichmäßig auf I konvergent, so ist s:IR stetig differenzierbar und es gilt:
s'(x)=f'n...


Also ich muss nachweisen:
fn ist stetig diffbar.
1. Stetig ja
2. Diffbar: f'n=(23)nsin(3-nx)
Also ja
Und Ableitung stetig:Ja als Komposition stetiger Funktionen wie bei 1.
Wir wissen schon die reihe ist glm. Konvergent, also auch punktweise.
Jetzt fehlt noch die Reihe über f'n gleichm konvergent:
Also (23)nsin(3-nx)
Da kann ich doch wieder die gleiche Abschätzung wie vorher verwenden also würde ich erhalten
|x|(29)n=|x|97
Dann wäre auch f'(x)=(23)nsin(3-nx)
Oder?
Antwort
DrBoogie

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20:32 Uhr, 07.04.2018

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Ja, so ist es
Anes1710

Anes1710 aktiv_icon

20:55 Uhr, 07.04.2018

Antworten
Vielen Dank DrBoggie:-)
Schönen Abend noch:-)
Anes1710

Anes1710 aktiv_icon

21:24 Uhr, 07.04.2018

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Ich habe noch eine kleine Frage:
www.wias-berlin.de/people/john/LEHRE/ANALYSIS_2_LEHR/ana2_lehr_6_7.pdf
In dem Link bei Satz 6.10 beim Beweis für die Hinrichtung wird das Supremum von |fn-f| gebildet und dann lim ausgeführt. Warum muss man das Supremum überhaupt bilden sondern gleich lim|fn-f| berechnen?
Antwort
DrBoogie

DrBoogie aktiv_icon

03:25 Uhr, 08.04.2018

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Ohne Supremum hast Du nur punktweise Konvergenz, aber keine gleichmäßige.
Anes1710

Anes1710 aktiv_icon

07:34 Uhr, 08.04.2018

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Warum?
Kannst du das genauer erklären?
Antwort
DrBoogie

DrBoogie aktiv_icon

10:19 Uhr, 08.04.2018

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Zuerst einmal, die Aussage ohne Sup hängt von x ab, limnfn(x)-f(x)=0 gilt nur für einen konkreten Punkt x. Schon deshalb kann es keine Aussage über gleichmäßige Konvergenz sein, denn gleichmäßige wird nicht in einem Punkt definiert, sondern in einem Bereich.
Und andererseits, reicht es einfach die Definitionen der punktweise und gleichmäßiger Konvergenz zu vergleichen. Bei gleichmäßiger Konvergenz steht "für alle Punkten von...". Ohne Sup hast Du nur einen Punkt und nicht alle Punkte.

Frage beantwortet
Anes1710

Anes1710 aktiv_icon

10:31 Uhr, 08.04.2018

Antworten
Danke dir:-)
Jetzt habe ich es wirklich verstanden.
Schönen Sonntag noch:-)