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Satz vom abgeschlossenen Graphen

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Tags: Funktion, Stetigkeit

 
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NFFN1

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17:37 Uhr, 11.05.2020

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Guten Tag,

in folgender Aufgabe geht es darum den Satz vom abgeschlossenen Graphen zu beweisen:

Seien (X,dX) und (Y,dY) metrische Räume mit Y kompakt. Dann:
f:XY stetig G(f)={(x,y)X×Y:y=f(x)} abgeschlossen

Die Richtung scheint mir trivial oder überseh ich da was?
Bei der anderen Richtung bin ich mir nicht sicher wo ich anfangen soll.

Ausserdem muss auch folgende Frage beantwortet werden:

Gilt den Satz vom abgeschlossenen Graphen ohne die Kompaktheit Voraussetzung?

Genügt dabei auch einfach ein Gegenbeispiel, wie zB f:(1,5)(2,10) und f(x)=2x
Hier ist f stetig aber der Graphen ist nicht abgeschlossen.


MfG, Noah
Hierzu passend bei OnlineMathe:
Funktion (Mathematischer Grundbegriff)
Stetigkeit (Mathematischer Grundbegriff)

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ermanus

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18:02 Uhr, 11.05.2020

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Hallo,

habe noch nicht viel zu der Aufgabe mitzuteilen,
nur so viel:

dein "Gegenbeispiel" ist keines; denn das Komplement des Graphen ist offen
in (1,5)×(2,10).

Gruß ermanus
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pwmeyer

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18:21 Uhr, 11.05.2020

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Hallo,

"Die Richtung ⇐ scheint mir trivial oder überseh ich da was?"

Da würde ich gerne mal den trivialen Beweis sehen.

Was hältst Du von folgendem Beispiel: f:,

f(x):=1x für x0 und f(0):=0

Gruß pwm
NFFN1

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13:09 Uhr, 12.05.2020

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Hallo,

ja, diese Beispiel ist tatsächlich besser.
Zum Beweis:
Kann man vielleicht bei der Richtung so durch Widerspruch argumentieren:

f ist stetig, aber G(f) nicht abgeschlossen, daraus folgt, dass der Graphen auf einer (oder mehreren) Stellen/Intervallen offen ist, was aber eine Unstetigkeitsstelle ist. Also ein Widerspruch.

MfG, Noah
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ermanus

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13:17 Uhr, 12.05.2020

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Hallo,

die ""-Richtung ist auch wahr, wenn Y nicht kompakt ist.
Das Problem tritt in der ""-Richtung auf.

Gruß ermanus
NFFN1

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13:22 Uhr, 12.05.2020

Antworten
Hallo,

ist das Beispiel von pwm nicht schon ein Gegenbeispiel zur "Y nicht kompakt" Aussage?

Mein Versuch auf einen Beweis bezog sich auf den eigentlichen Satz.

MfG, Noah
Antwort
ermanus

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13:27 Uhr, 12.05.2020

Antworten
pwmeyers Beispiel ist ein Gegenbeispiel für
f stetig G(f) abgeschlossen
für den Fall, dass Y nicht kompakt ist.

Klar kannst du versuchen
f stetig und G(f) nicht abgeschlossen zu einem Widerspruch zu führen.

NFFN1

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13:29 Uhr, 12.05.2020

Antworten
Was ja beweist, das Y kompakt sein muss und dass die zweite Aussage also nicht gilt, oder?
Antwort
ermanus

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13:38 Uhr, 12.05.2020

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Ja.

Also bleibt zu beweisen, dass gilt:

(i) G(f) abgeschlossen und Y kompakt f stetig
und
(ii) f stetig G(f) abgeschlossen

NFFN1

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13:41 Uhr, 12.05.2020

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Genau, und ich habe (ii) folgendermassen durch Widerspruch versucht zu beweisen:

f ist stetig, aber G(f) nicht abgeschlossen, daraus folgt, dass der Graphen auf einer (oder mehreren) Stellen/Intervallen offen ist, was aber eine Unstetigkeitsstelle ist. Also ein Widerspruch.

Wobei ich mir nicht sicher bin ob das ansatzweise richtig ist.
Antwort
ermanus

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13:44 Uhr, 12.05.2020

Antworten
Es ist nicht klar, was du mit
"der Graph ist an einer Stelle offen"
genau meinst ...
NFFN1

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13:53 Uhr, 12.05.2020

Antworten
Vielleicht war "offen" das falsche Wort. Ich meint, dass wenn ein Graphen nicht abgeschlossen ist, hat man ja Stellen, die die Abgeschlossenheit "zerstören".

Es kann natürlich auch sein, dass ich den Begriff von einem abgeschlossenem Graphen nicht richtig verstanden habe. Wie ist so ein Graph denn definiert?
Antwort
ermanus

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14:49 Uhr, 12.05.2020

Antworten
Eine Menge ist abgeschlossen, wenn sie alle Berührungspunkte enthält.
Eine Menge ist abgeschlossen, wenn sie ihren Rand enthält.
Eine Menge ist abgeschlossen, wenn ihr Komplement offen ist.
Eine Menge ist abgeschlossen, wenn sie das Urbild einer abgeschlossenen
Menge unter einer stetigen Abbildung ist.
Es gibt sicher noch ein paar andere Charakterisierungen ...
NFFN1

NFFN1 aktiv_icon

15:23 Uhr, 12.05.2020

Antworten
"Eine Menge ist abgeschlossen, wenn sie das Urbild einer abgeschlossenen
Menge unter einer stetigen Abbildung ist."

Genügt die Definition denn nicht, um den Satz in die Richtung zu beweisen:
Die Menge der x ist das Urbild der Menge der y, die kompakt, also abgeschlossen, ist und f ist stetig, also ist die Menge der x und y abgeschlossen und damit auch der Graphen.
Antwort
ermanus

ermanus aktiv_icon

15:29 Uhr, 12.05.2020

Antworten
Also Y ist als ganzer Raum abgeschlossen, egal ob kompakt oder nicht.
Es ist X=f-1(Y). Damit weißt du, dass X abgeschlossen ist.
Aber das ist ja ohnehin klar, dass der ganze Raum X abgeschlossen ist.
Und was hat das alles mit dem Graphen zu tun?

Frage: wie ist denn bei euch die Topologie von X×Y
definiert ? Über eine bestimmte Metrik, die sich aus
dX und dY irgendwie zusammensetzt?
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