Matematické Fórum

Nevíte-li si rady s jakýmkoliv matematickým problémem, toto místo je pro vás jako dělané.

Nástěnka
22. 8. 2021 (L) Přecházíme zpět na doménu forum.matweb.cz!
04.11.2016 (Jel.) Čtete, prosím, před vložení dotazu, děkuji!
23.10.2013 (Jel.) Zkuste před zadáním dotazu použít některý z online-nástrojů, konzultovat použití můžete v sekci CAS.

Nejste přihlášen(a). Přihlásit

#1 26. 10. 2018 19:19

2M70
Příspěvky: 497
Reputace:   
 

Důkaz lokální stejnoměrné konvergence posloupnosti funkcí

Dobrý den,
každý začátek je těžký, proto se omlouvám, pokud píšu příspěvek špatně.

Jedná se o následující:
Posloupnost funkcí x^n – x^2n na uzavřeném intervalu <0;1> nekonverguje stejnoměrně. Podrobné řešení mohu napsat, ale zabralo by to hodně času. Podstata výpočtu je, že limita suprema |fn (x) – f(x)| nekonverguje k nule, ale k 1/4.
Ale zrada:
Na polouzavřeném intervalu <0;1) má již posloupnost funkcí konvergovat stejnoměrně, byť lokálně.
Napadá mě uvažovat interval <0 ; 1-δ> pro nějaké malé δ, v každém případě δ<1.
Požadavek
limita suprema |fn (x) – f(x)| konverguje k nule,
se redukuje na
stanovení „sigma n“ = max (fn (x)) na intervalu <0 ; 1-δ>,
tedy limita (n->nekonečno) max (fn (x)) = limita (n->nekonečno)| x^n – x^2n|,
dosazením x^n = 1-δ je rovno
limita (n->nekonečno)| (1-δ)^n  – (1-δ)^2n|, výraz lze upravit
(1-δ)^n  – (1-δ)^2n = (1-δ)^n * (1 - (1-δ)^n),
Pro n-> nekonečno je první činitel jdoucí k 0 a druhý činitel je omezený, limita jde k 0.
Měla by tak být dokázána lokální stejnoměrná spojitost posloupnosti funkcí x^n – x^2n na polouzavřeném intervalu <0;1).
Teď jde o to, zda je úvaha správná a pokud ano, tak jak ji „učesat“, aby nebyla tak zmatená.

Předem díky za pomoc.

Offline

 

#2 26. 10. 2018 20:18

krakonoš
Příspěvky: 1168
Reputace:   34 
 

Re: Důkaz lokální stejnoměrné konvergence posloupnosti funkcí

Ahoj.
Prosím tě,mně ale vychází,že posloupnost funkcí na polouzavř intervalu konverguje k nule pro každý bod intervalu.Suprema je dosaženo pro x rovno nta odmocnina z jedné poloviny. A když toto x dosadíme do funkce,dostaneme limitu 1/4.,nikoli nula. Tak jak to může konvetgovat lokálně,když je to v bodě nta odmocnina z jedné poloviny?


tg(x) je funkcí života.Jednou jsi nahoře🗽, podruhé zas dole 🗿.

Offline

 

#3 26. 10. 2018 22:05

2M70
Příspěvky: 497
Reputace:   
 

Re: Důkaz lokální stejnoměrné konvergence posloupnosti funkcí

Ahoj, díky za odpověď.

Napadá mě:

Pro libovolné, ale pevné x z <0;1> je (všechny limity „lim“ jsou limity lim n->nekonečno)
lim x^2n = lim x^n =
… 0, je-li x € <0; 1)
… 1, je-li x = 1
Tedy
lim fn(x) = lim (x^n – x^2n) = 0,
posloupnost konverguje bodově na <0; 1> k funkci f(x) = 0

a "graficky":

Pro libovolné, ale pevné x0 z <0; 1> se posloupnost (fn (x0)) blíží k 0, tj. bodovou limitou fn je na <0; 1> nulová funkce.
Pokud kolem grafu limitní (nulové) funkce sestrojíme pás o šířce 0 < ε < 1/4, žádný z grafů funkcí fn(x) v tomto pásu celý neleží – ale když snížím horní mez o dostatečné δ, graf se tam už „celý vejde“.

Je to jen úvaha.

Offline

 

#4 26. 10. 2018 22:24

krakonoš
Příspěvky: 1168
Reputace:   34 
 

Re: Důkaz lokální stejnoměrné konvergence posloupnosti funkcí

Je ovsem limita te funkce  pro x rovno jedne,kde n jde do nekonecna rovna jedne?
Tady je x rovno jedne -fyzicky"


tg(x) je funkcí života.Jednou jsi nahoře🗽, podruhé zas dole 🗿.

Offline

 

#5 26. 10. 2018 22:28

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 5347
Reputace:   130 
 

Re: Důkaz lokální stejnoměrné konvergence posloupnosti funkcí

Mě to spíš přijde tak, že pro interval <0, a> kde a < 1 to stejnoměrně konvergovat bude, ale na intervalu <0, 1) né. Pro každé (libovolně velké) n dokážeme najít bod, kde je funkční hodnota ta 1/4, a ten bude menší než 1.

Z grafu je to myslím hezky vidět.

Offline

 

#6 26. 10. 2018 22:32

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 5347
Reputace:   130 
 

Re: Důkaz lokální stejnoměrné konvergence posloupnosti funkcí

Co to vlastně znamená to "konvergovat stejnoměrně, byť lokálně" ?

Offline

 

#7 26. 10. 2018 22:32 — Editoval 2M70 (26. 10. 2018 22:38)

2M70
Příspěvky: 497
Reputace:   
 

Re: Důkaz lokální stejnoměrné konvergence posloupnosti funkcí

Edit: Odpověď Krakonošovi 22:24:

Tohle chápu tak, že

limita x^2n, x = 1, n jde do nekonečna, --> 1
limita x^n, x = 1, n jde do nekonečna --> 1
jejich rozdíl x^n - x^2n = 0

Tj. limita funkce x^n - x^2n = 0 pro x z <0; 1>

Asi jsem zmátl zápisem

lim x^2n = lim x^n =
… 0, je-li x € <0; 1)
… 1, je-li x = 1

Offline

 

#8 26. 10. 2018 22:40

2M70
Příspěvky: 497
Reputace:   
 

Re: Důkaz lokální stejnoměrné konvergence posloupnosti funkcí

MichalAld 22:32:

Myslel jsem, že lokálně stejnoměrná konvergence je "slabší" než stejnoměrná konvergence.

Offline

 

#9 26. 10. 2018 22:47

2M70
Příspěvky: 497
Reputace:   
 

Re: Důkaz lokální stejnoměrné konvergence posloupnosti funkcí

MichalAld 22:28:

Myslím, že v tom není velký spor - když uvážím ten interval <0; 1) jako interval <0; 1-δ>, tedy místo jedničky beru v úvahu její levé redukované okolí, je to v podstatě totéž jako interval <0; a>, a<1.

Offline

 

#10 26. 10. 2018 23:06 — Editoval krakonoš (26. 10. 2018 23:09)

krakonoš
Příspěvky: 1168
Reputace:   34 
 

Re: Důkaz lokální stejnoměrné konvergence posloupnosti funkcí

↑ 2M70: Ale tobe se nepodarilo ani priblizeni suprem k nulove funkci,( je tam ta 1/4),natoz toho ostatniho.Jeste se na to podivam pozdeji.


tg(x) je funkcí života.Jednou jsi nahoře🗽, podruhé zas dole 🗿.

Offline

 

#11 26. 10. 2018 23:09

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 5347
Reputace:   130 
 

Re: Důkaz lokální stejnoměrné konvergence posloupnosti funkcí

↑ 2M70:
Podle mě se ale takovýto "hack" nemůže dělat. Myslím tím to, že ten interval, na kterém budeme posuzovat konvergenci, musí být jednou daný, pořád stejný. Nemůže záviset na tom "n".

Pokud bude tvé $\delta$ libovolné malé číslo, tak to nikdy nebude odpovídat intervalu <0, 1). Je úplně jedno, jak malé bude. A ano, na takovém intervalu to vždy bude konvergovat stejnoměrně - ale na intervalu (1-$\delta$, 1) to zase nikdy stejnoměrně konvergovat nebude.

Offline

 

#12 26. 10. 2018 23:19

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 5347
Reputace:   130 
 

Re: Důkaz lokální stejnoměrné konvergence posloupnosti funkcí

A co se týče bodové konvergence - to je takové zvláštní ....

$\lim_{n\to \infty}x^n - x^{2n}$

pro všechna x < 1, tedy samozřejmě z našeho intervalu <0, 1), to k nule konverguje díky tomu, že ten vrchol (maximum) funkce se přesune více "doprava". Ale pro x=1 to tak není, tam je důsledkem k
Konvergence to, že pro každé n je to rovné nule.

A řečeno tím "nematematickým" způsobem, někde mezi tím, co končí interval <0, 1) a bodem 1 se musí nacházet ten vrchol funkce. On se vždycky někde nachází, on s rostoucím n nikdy nezmizí. Jen je stále blíže bodu x=1, ale vždy je tam ještě ta sestupná část křivky, z vrcholu až k nule, kde ta nula je přesně v x=1.

Matematicky řečeno - ten vrchlo vždy leží někde v tom intervalu <0, 1), protože mezi ním a bodem 1 už nic není.
Proto to nemůže na intervalu <0, 1) stejnoměrně konvergovat.

Aspoň teda myslím.

Offline

 

#13 26. 10. 2018 23:19

2M70
Příspěvky: 497
Reputace:   
 

Re: Důkaz lokální stejnoměrné konvergence posloupnosti funkcí

↑ MichalAld:

K poslednímu řádku: To, že to na intervalu (1-δ; 1) nikdy stejnoměrně konvergovat nebude, nám vlastně vyhovuje, nám jde o stejnoměrnou konvergenci na intervalu <0;  1-δ)

Offline

 

#14 26. 10. 2018 23:29

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 5347
Reputace:   130 
 

Re: Důkaz lokální stejnoměrné konvergence posloupnosti funkcí

2M70 napsal(a):

↑ MichalAld:

K poslednímu řádku: To, že to na intervalu (1-δ; 1) nikdy stejnoměrně konvergovat nebude, nám vlastně vyhovuje, nám jde o stejnoměrnou konvergenci na intervalu <0;  1-δ)

Jenže z toho, že to konverguje na intervalu <0;  1-δ) neplyne, že to konverguje na intervalu <0, 1).

Offline

 

#15 26. 10. 2018 23:44

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 5347
Reputace:   130 
 

Re: Důkaz lokální stejnoměrné konvergence posloupnosti funkcí

Jinak řečeno, z toho, že něco platí pro $\delta > 0$ neplyne, že to platí i pro $\delta = 0$.

Offline

 

#16 27. 10. 2018 09:40 — Editoval krakonoš (27. 10. 2018 12:39)

krakonoš
Příspěvky: 1168
Reputace:   34 
 

Re: Důkaz lokální stejnoměrné konvergence posloupnosti funkcí

↑ MichalAld:
Ahoj,já mám z toho zatím stejný pocit  jako ty.Ještě si prostuduji něco z literatury. Zatím vidím jediný případ , kdy by pomohlo odstraněnií té jedničky z intervalu,a  mohlo to stejnoměrně konvergovat,a to tehdy,kdyby byla narušena v bodě jedna spojitost funkce,ke které to konverguje.To však není náš případ.V našem přpadě odstranění pouze jedničky stoprocentně nepomůže.Fungovat by to mohlo na množinách,jejichž nejmenší uzavřen množina neobsahuje jedničku.Musela by ovšem suprema konvervgovat k nulove funkci.Aspoň tak to vidm.


tg(x) je funkcí života.Jednou jsi nahoře🗽, podruhé zas dole 🗿.

Offline

 

#17 27. 10. 2018 14:56

2M70
Příspěvky: 497
Reputace:   
 

Re: Důkaz lokální stejnoměrné konvergence posloupnosti funkcí

To jsem z toho jelen...mám dokázat pravdivost něčeho, o čem jsem se - s vaší pomocí - dozvěděl, že nemůže být pravda...

Offline

 

#18 27. 10. 2018 15:33

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 5347
Reputace:   130 
 

Re: Důkaz lokální stejnoměrné konvergence posloupnosti funkcí

Já ještě upozorňuji na to, že nevím, co to je to "konvergovat stejnoměrně, byť lokálně", tedy přesně řečeno, nevím, co znamená to "lokálně".

Pokud jde ovšem jen o stejnoměrnou konvergenci, mělo by to znamenat, že když si zvolím nějakou (povolenou) odchylku n-té funkce od té, ke které to má konvergovat,
takže si zvolím třeba $\sigma = 0.001$ tak musí existovat tak velké n, aby to šlo splnit. Na celém tom intervalu <0, 1).
Takže na celém intervalu musí být odchylka |fn(x) - f(x)| < 0.001.
No a já si myslím, že to prostě nejde. Klidně vymysli nějaké n, které to podle tebe splní, a já ti najdu x, kde to neplatí. Nemůže to platit všude, ten vrchol vždycky někde bude - a nikdy nebude přesně na x=1.

Offline

 

#19 27. 10. 2018 15:40

2M70
Příspěvky: 497
Reputace:   
 

Re: Důkaz lokální stejnoměrné konvergence posloupnosti funkcí

↑ MichalAld:

To s tou definicí jsem nešťastně popletl, za to se omlouvám. V podstatě mělo být vstupem té úlohy, že na <0,1> nekonverguje stejnoměrně a na <0,1) konverguje lokálně stejnoměrně. Musím se přiznat, že jsem nad tím pojmem "lokálně stejnoměrná konvergence" moc nepřemýšlel.

Offline

 

#20 28. 10. 2018 13:05

2M70
Příspěvky: 497
Reputace:   
 

Re: Důkaz lokální stejnoměrné konvergence posloupnosti funkcí

Takže verdikt:

Není pravda, že funkce x^n - x^2n na polouzavřeném intervalu < 0; 1) je stejnoměrně konvergentní / lokálně stejnoměrně konvergentní
?

V každém případě jsem tedy měl špatné "zadání".

Offline

 

#21 28. 10. 2018 13:11

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 5347
Reputace:   130 
 

Re: Důkaz lokální stejnoměrné konvergence posloupnosti funkcí

Už to píšu potřetí ... já NEVÍM, co znamená lokálně stejnoměrně konvergentní.

Offline

 

#22 28. 10. 2018 13:40

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 5347
Reputace:   130 
 

Re: Důkaz lokální stejnoměrné konvergence posloupnosti funkcí

Ale ještě jsem koukal, co by to mohlo být, a našel třeba tento dokument:

http://www.karlin.mff.cuni.cz/~prazak/v … _stejn.pdf

Jestli to správně chápu, tak lokálně stejnoměrná konvergence znamená, že pro každý bod x0, který si zvolíme, existuje nějaké (byť malé) okolí tohoto bodu, na kterém je funkce stejnoměrně konvergentní.

Protože si musíme zvolit ten bod x0, který v našem případě musí být menší než 1 (máme interval <0, 1)), i jeho okolí si vždy dokážeme zvolit tak, aby končilo méně, než, než ...1).

Je to podle mě v důsledku to samé, jako když řekneme, že funkce stejnoměrně konverguje na intervalu <0, a), nebo <0, a>, kde a < 1. Pro žádnou hodnotu a nedosáhneme toho, aby to odpovídalo intervalu <0, 1).

Offline

 

#23 28. 10. 2018 13:41

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 5347
Reputace:   130 
 

Re: Důkaz lokální stejnoměrné konvergence posloupnosti funkcí

Akorát nechápu, proč si to nemůžeš zkusit dohledat sám, proč to za tebe musí dělat někdo jiný...

Offline

 

#24 28. 10. 2018 13:48

2M70
Příspěvky: 497
Reputace:   
 

Re: Důkaz lokální stejnoměrné konvergence posloupnosti funkcí

↑ MichalAld:

Tak to se omlouvám. Ale jak píšu, každý začátek je těžký, nemám ještě s chodem fóra zkušenosti.

Offline

 

#25 28. 10. 2018 13:56

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 5347
Reputace:   130 
 

Re: Důkaz lokální stejnoměrné konvergence posloupnosti funkcí

Mno, měl by jsi spíš sbírat zkušenosti stran toho, jak si s problémem poradit sám, než jak co nejefektivněji získat odpověď na fóru, hi.

Offline

 

Zápatí

Powered by PunBB
© Copyright 2002–2005 Rickard Andersson