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Monoton steigende Funktion

Universität / Fachhochschule

Tags: f(x)

 
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Vannii

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17:26 Uhr, 20.11.2011

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Hi,

ich habe folgende Aufgabe zu lösen:

Seien a, b R mit a < b und sei f : [a, b] [a, b] eine monoton steigende Funktion.
Zeigen Sie, dass ein p [a, b] mit f(p) = p existiert.

Ich stelle mir die Aufgabe so vor, dass ich ein Koordinatensystem habe, wo auf der x-Achse das Intervall [a,b] ist.

Nun soll es ein p aus diesem Intervall geben, dass gleich dem Funktionswert von p ist, z.B. p=1 und f(p)=1.

1. Frage: Stelle ich mir die Aufgabe überhaupt richtig vor?

2. Frage: Wie zeige ich das dann..


Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert):
"Ich möchte die Lösung in Zusammenarbeit mit anderen erstellen."
Hierzu passend bei OnlineMathe:
Monotonieverhalten (Mathematischer Grundbegriff)
Funktion (Mathematischer Grundbegriff)
Online-Nachhilfe in Mathematik
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Vannii

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17:54 Uhr, 20.11.2011

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Als Hinweis hat man noch gegeben: betrache die Menge { x [ a , b ] : f ( x ) x }

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Vannii

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19:46 Uhr, 20.11.2011

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Keiner eine Idee?

Brauche echt eure Hilfe...

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Mathestudent

Mathestudent aktiv_icon

23:41 Uhr, 20.11.2011

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Hi

Anschaulich:

Stell dir eine Parabel vor die breiter geöffnet ist als die Normalparabel
Also z.B. 0.5x2 nun betrachte das Intervall [0,1].
Nun ex. der gesuchte Punkt p mit p=0 natürlich sofort mit f(0)=0
d.h um nicht den trivialen Punkt p zu finden müssen wir den Punkt f(0) größer machen als 0.
Die Punkte die du suchst liegen auf der Geraden von (0,0) nach (1,1) (Im Parabelbeispiel) klar !.
Jetzt startest du über 0 auf der y Achse, kommst aber mit deiner MONOTON STEIGENDEN Funktion bei f bei 0,5 an (da f(1)=0,5) d.h. du hast einen Schnitt mit der Geraden auf der die nachzuweisenden Punkte p sind. das ist unvermeidlich. (klar)

Gut um das nun formal zu beweisen nimmst du natürlich allgemein Intervalle.
Und der Trick (mit dem ich es machen würde) ist, eine allgmeine mon. steigendende Funktion zu "kippen", so dass du nicht mehr nach dem Schnitt von der Geraden (wie im Beispiel) und deiner Funktion suchst,sondern nur noch Nullstellen von der Funktion f suchst. Lege dazu die Gerade auf die x Achse und drehe deine Funktion auch um 45 Grad mit. Wenn du dann die Nullstelle(n)von f nachweist, hast du deine ganze Aufgabe bewiesen.
probier mal ob du mit der Hilfe weiterkommst.
Stichworte die dir noch helfen könnten: Mittelwertsatz, Satz von Rolle

lieben Gruß
Zippo

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michaL

michaL aktiv_icon

23:48 Uhr, 20.11.2011

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Hallo,

der (!) Hinweis zur Lösung ist doch offenbar vom Prof gegeben. Betrachte die Menge M:={x[a;b]f(x)x}.

Gibt es Schranken? Existieren Suprema und/oder Infima? Gehören die zur Menge (sind also Maxima/Minima)?

Eben die Latte an Analysis, die ihr bisher schon hattet, gell?

Mittelwertsatz und Satz von Rolle (ist eigentlich das gleiche, beides aus dem jeweils anderen beweisbar) kannst du hier natürlich NICHT anwenden, da die Funktion nicht als stetig vorausgesetzt ist. Sie darf zwar stetig sein, aber verlassen darfst du doch darauf nicht. Die beiden oben genannten Sätze beziehen sich aber auf stetige Funktionen!

Mfg Michael
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Mathestudent

Mathestudent aktiv_icon

22:50 Uhr, 21.11.2011

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Oha, hab wohl ein stetig mit eingefügt, dann heb dir meinen Hinweis für eventuelle Aufgabe später im Semester auf. Bei dem was ich gemeint hätt, würd ja monoton steigend nicht mal zwingend erforderlich sein, aber eben stetig, sorry dafür.
Halt dich an das, was Michal gepostet hat.
Gruß
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