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Da f stetig ist, gilt f (p) = f (lim n x i n) = lim n f (x i n) = lim n y i n. Aus (+) und der Monotonie der Folge (y n) n ∈ ℕ folgt, dass f (x) ≤ f (p) für alle x ∈ [ a, b]. Damit ist p wie gewünscht. Das Maximum und das Minimum können mehrfach angenommen werden. Satz von Weierstraß – Wikipedia. Die Nullfunktion auf [ a, b] nimmt überall ihr Minimum und ihr Maximum an. Die stetigen Funktionen f:] 0, 1] → ℝ mit f (x) = 1/x für alle x und g: ℝ → ℝ mit g(x) = x für alle x illustrieren, dass der Satz von Weierstraß für viele andere Definitionsbereiche nicht allgemein gilt. Unsere Ergebnisse über das Werteverhalten stetiger Funktionen können wir elegant so zusammenfassen: Satz (Wertebereich stetiger Funktionen auf kompakten Intervallen) Der Wertebereich einer stetigen Funktion, die auf einem kompakten Intervall definiert ist, ist ein kompaktes Intervall. Die stetige Funktion f: [ a, b] → ℝ besitzt einen größten und einen kleinsten Funktionswert f (p) = max x ∈ [ a, b] f (x) bzw. f (q) = min x ∈ [ a, b] f (x). Der Wertebereich von f ist nach dem Zwischenwertsatz das Intervall [ f [ q], f [ p]].
Beispiele (1) Die Funktion f:] 0, 1 [ → ℝ mit f (x) = x hat das Bild] 0, 1 [. (2) Die Funktion g:] 0, 1 [ → ℝ mit g(x) = 1 hat das Bild { 1} = [ 1, 1]. (3) Die Funktion h:] 0, 1 [ → ℝ mit h(x) = |x − 1/2| hat das Bild [ 0, 1/2 [. Den kompakten Intervallen der Form [ a, b] kommt in der Analysis eine besondere Bedeutung zu. Beispiele sind: Prinzip der Intervallschachtelung Jede Intervallfolge [ a, b] ⊇ [ a 1, b 1] ⊇ … besitzt einen nichtleeren Schnitt. Satz von Bolzano-Weierstraß Jede Folge in [ a, b] besitzt einen Häufungspunkt in [ a, b]. Satz von weierstraß youtube. Satz über die gleichmäßige Stetigkeit Jede stetige Funktion auf [ a, b] ist gleichmäßig stetig. Satz über den Wertebereich Jede stetige Funktion auf [ a, b] besitzt ein Intervall [ c, d] als Bild.
Folgerungen und Verallgemeinerungen Aus dem Satz von Bolzano-Weierstraß folgt, dass jede monotone und beschränkte Folge reeller Zahlen konvergiert ( Monotoniekriterium) und dass eine stetige Funktion auf einem abgeschlossenen und beschränkten Intervall ein Maximum bzw. ein Minimum annimmt ( Satz vom Minimum und Maximum). Der Satz von Bolzano-Weierstraß ist eng verwandt mit dem Satz von Heine-Borel. Satz von weierstraß der. Eine Verallgemeinerung beider Sätze auf topologische Räume ist folgender: Ein topologischer Raum ist genau dann ein kompakter Raum, wenn jedes Netz ein konvergentes Teilnetz hat. Basierend auf einem Artikel in: Seite zurück © Datum der letzten Änderung: Jena, den: 17. 12. 2020
In: Transactions of the American Mathematical Society, 41 (3), 1937, S. 375–481, doi:10. 2307/1989788. M. Stone: The Generalized Weierstrass Approximation Theorem. In: Mathematics Magazine, 21 (4), 1948), S. 167–184; 21 (5), S. 237–254. K. Weierstrass: Über die analytische Darstellbarkeit sogenannter willkürlicher Functionen einer reellen Veränderlichen. In: Sitzungsberichte der Königlich Preußischen Akademie der Wissenschaften zu Berlin, 1885 (II). ( Erste Mitteilung S. 633–639, Zweite Mitteilung S. 789–805. ) Weblinks [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Stone-Weierstrass theorem in der Encyclopaedia of Mathematics Eric W. Weisstein: Stone-Weierstrass Theorem. In: MathWorld (englisch). Satz von weierstraß van. Stone-Weierstrass Theorem. In: PlanetMath. (englisch) Einzelnachweise [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] ↑ Elliot Ward Cheney: Introduction to Approximation Theory. McGraw-Hill Book Company, 1966, ISBN 0-07-010757-2, S. 226 ↑ Mícheál Ó Searcóid: Elements of Abstract Analysis. 2002, S. 241–243
Der Beweis beruht entscheidend auf dem Intervallschachtelungsprinzip, welches wiederum äquivalent ist zur Vollständigkeit der reellen Zahlen. Visualisierung der Beweisskizze [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Gegeben sei eine beschränkte Folge. Diese besitzt damit eine untere Schranke und eine obere Schranke. Als erstes Intervall der Intervallschachtelung wählt man. Das Intervall wird in zwei gleich große Teilintervalle unterteilt. Als zweites Intervall der Intervallschachtelung wählt man das Teilintervall, welches unendlich viele Folgenglieder von besitzt. Wenn beide Teilintervalle unendlich viele Glieder von besitzen, wählt man irgendeines der beiden Teilintervalle als. Das Intervall wird wieder in zwei Teilintervalle zerlegt. Auch hier wählt man das Teilintervall als drittes Intervall, welches unendlich viele Folgeglieder von besitzt. Satz von Weierstraß. Diesen Prozess wiederholt man unendlich oft. So erhält man eine Intervallschachtelung. Aus dem Intervallschachtelungsprinzip folgt, dass es eine Zahl gibt, die in allen Intervallen enthalten ist.
Satz 5729E (Bolzano-Weierstraß) Beweis Sei A = { a n ∣ n ∈ N} A=\{a_n|\, n\in \domN\} die Menge der Folgenglieder der Folge ( a n) (a_n). Dann ist die Menge A A beschränkt; es gibt also ein abgeschlossenes Intervall mit A ⊆ [ a, b] A\subseteq [a, b]. Jetzt definieren wir die beiden Intervalle [ a, a + b 2] \ntxbraceL{a, \, \dfrac {a+b} 2} und [ a + b 2, b] \ntxbraceL{\dfrac {a+b} 2, b}. In wenigstens einem müssen unendlich viele Folgenglieder liegen. Wir nennen dieses Intervall [ a 1, b 1] [a_1, b_1] und teilen es nach obiger Prozedur. Dann sei [ a 2, b 2] [a_2, b_2] wieder ein Teilintervall, dass unendlich viele Folgenglieder enthält. Satz von Bolzano-Weierstraß – Wikipedia. Führen wir dieses Prozedur sukzessive weiter erhalten wir Intervalle [ a k, b k] [a_k, b_k], von denen wir jeweils wissen, dass sie unendlich viele Folgenglieder enthalten. Jetzt können wir Satz 5729C anwenden und wissen damit, dass es ein x ∈ ⋂ k = 1 ∞ [ a k, b k] x\in\bigcap\limits_{k=1}^\infty [a_k, b_k] gibt. Wir zeigen, dass x x Häufungspunkt der Folge ( a n) (a_n) ist.
Eigenschaften von Zahlenfolgen Wir haben bereits beschrieben, dass Zahlenfolgen an Hand ihrer Bildungsvorschrift unterschieden werden können. Wir erinnern uns etwa an die arithmetische Folge, bei der die Differenz zweier aufeinander folgender Glieder konstant ist, oder an die geometrische Folge, bei der der Quotient zweier aufeinander folgender Glieder konstant ist. Nachfolgend lernen wir weitere Eigenschaften von Zahlenfolgen kennen: Umgebung bzw. Epsilontik Die Ɛ-Umgebung U(a;Ɛ) einer reellen Zahl a, ist die Menge aller Zahlen x aus \({\Bbb R}\), für die der Betrag der Differenz (a-x) kleiner als Ɛ ist. \(\eqalign{ & U\left( {a;\varepsilon} \right) = \left\{ {x \in {\Bbb R}\left| {a - \varepsilon} \right. < x < a + \varepsilon} \right\} \cr & \left\{ {x \in {\Bbb R}\left| {\left| {a - x} \right|} \right. < \varepsilon} \right\} \cr}\) Häufungswert von Folgen Die Zahl h heißt Häufungswert einer Folge ⟨a n ⟩, wenn in jeder ɛ-Umgebung von h unendlich viele Glieder der Folge liegen. Eine Folge kann auch mehrere Häufungswerte haben.