diff --git a/ana1.pdf b/ana1.pdf index b9ffa93..cbc51cb 100644 Binary files a/ana1.pdf and b/ana1.pdf differ diff --git a/ana1.tex b/ana1.tex index e4a6f7f..888aaab 100644 --- a/ana1.tex +++ b/ana1.tex @@ -333,7 +333,7 @@ Wichtige Frage: Wenn $f_n \to f$, gilt dann auch $\int_{a}^{b} f_n \to \int_{a}^ .\end{align*} \end{proof} -\begin{korrolar}[Integration von Potenzreihen] +\begin{korollar}[Integration von Potenzreihen] Es sei $\sum_{n=0}^{\infty} a_n(x - x_0)^{n}$ eine reelle Potenzreihe mit Konvergenzradius $\rho > 0$. Dann konvergiert $\sum_{n=0}^{\infty} a_n (x - x_0)^{n}$ in jedem Intervall $[x_0 - r, x_0 + r]$ für $0 < r < \rho$ gleichmäßig und für $[a,b] \subset \;]x_0 - \rho, x_0 + \rho[$ gilt @@ -341,7 +341,7 @@ Wichtige Frage: Wenn $f_n \to f$, gilt dann auch $\int_{a}^{b} f_n \to \int_{a}^ \int_{a}^{b} \sum_{n=0}^{\infty} a_n(x - x_0)^{n} dx = \sum_{n=0}^{\infty} \frac{a_n}{n+1}(x-x_0)^{n+1} \Big|_{a}^{b} .\] -\end{korrolar} +\end{korollar} \begin{proof} Nur die gleichmäßige Konvergenz für $| x - x_0| \le r$ ist zu beweisen: Für $|x - x_0| \le r$, $r < \rho$ gilt: diff --git a/ana10.pdf b/ana10.pdf index 425869a..ea312a8 100644 Binary files a/ana10.pdf and b/ana10.pdf differ diff --git a/ana11.pdf b/ana11.pdf index 0439da2..07e4165 100644 Binary files a/ana11.pdf and b/ana11.pdf differ diff --git a/ana12.pdf b/ana12.pdf index 299df1b..7068a1d 100644 Binary files a/ana12.pdf and b/ana12.pdf differ diff --git a/ana12.tex b/ana12.tex index bc59b21..c4f8eea 100644 --- a/ana12.tex +++ b/ana12.tex @@ -67,9 +67,9 @@ Erinnerung (Analysis 1) $f \colon D \to \R,\; D \subset \R$, ist genau dann in $ Also ist $f$ differenzierbar und $Df(x) = \nabla^Tf(x)$. \end{enumerate} \end{proof} -\begin{korrolar} +\begin{korollar} stetig partiell differenzierbar $\implies$ (total) differenzierbar $\implies$ partiell differenzierbar. Die umgekehrten Implikationen gelten im Allgemeinen nicht. -\end{korrolar} +\end{korollar} \begin{lemma}[Richtungsableitung]\label{lemma:richtungsableitung} Sei $D\in \R^n$ offen, $f \colon D \to \R$ im Punkt $x\in D$ differenzierbar. Dann gilt $\forall v \in \R^n$ mit $\norm{v}_2 = 1$ existiert die Ableitung in Richtung $v$ (sog. \underline{Richtungsableitung}) \[\pdv{f}{v}(x) \coloneqq \lim\limits_{t\searrow 0} \frac{f(x + tv) - f(x)}{t}\] und \[\pdv{f}{v}(x) = (\nabla f(x), v)_2\] @@ -87,11 +87,11 @@ Erinnerung (Analysis 1) $f \colon D \to \R,\; D \subset \R$, ist genau dann in $ &= (\nabla f(x),v)_2 \end{salign*} \end{proof} -\begin{korrolar} +\begin{korollar} Sei $\nabla f(x) \neq 0$. Dann ist der Winkel $\theta$ zwischen zwei Vektoren $v\in \R^n$ und $\nabla f(x) \in \R^n$ definiert durch \[\cos(\theta) = \frac{(\nabla f(x), v)_2}{\norm{\nabla f(x)}_2\cdot \norm{v}_2}.\] Damit gilt für $\norm{v}_2 = 1$ \[\pdv{f}{v}(x) \oldstackrel{\text{Lemma } \ref{lemma:richtungsableitung}}{=} (\nabla f, v)_2 = \norm{\nabla f(x)}_2 \cdot \norm{v}_2 \cdot \cos(\theta) \oldstackrel{\norm{v}_2 =1}{=} \norm{\nabla f(x)}_2 \cdot \cos(\theta)\] $\pdv{f}{v}(x)$ wird maximal, wenn $\cos(\theta) = 1$, also wenn $v$ und $\nabla f(x)$ die gleiche Richtung haben: d.h. der Vektor $\nabla f(x)$ ist die Richtung des stärksten Anstiegs von $f$ im Punkt $x$. -\end{korrolar} +\end{korollar} \begin{bem} \begin{enumerate} \item Es gibt Funktionen, für welche alle Richtungsableitungen existieren, die aber dennoch nicht (total) differenzierbar sind. diff --git a/ana13.pdf b/ana13.pdf index a266048..d4801ae 100644 Binary files a/ana13.pdf and b/ana13.pdf differ diff --git a/ana13.tex b/ana13.tex index e233751..87448ef 100644 --- a/ana13.tex +++ b/ana13.tex @@ -24,15 +24,15 @@ \begin{satz}[Mittelwertsatz] Seien $D \subset \R^{n}$ offen, $f: D \to \R$ stetig differenzierbar, sei $x \in D$ und $h \in \R^{n}$ sodass $x + sh \in D$, für $s \in [0,1]$. Dann gilt: \begin{salign*} - f(x+h) - f(h) = \left( \int_{0}^{1} \nabla f(x+sh) \d{s}, h \right)_{2} = \left( \int_{0}^{1} \nabla f(x+sh) \d{s}\right)^{T} \cdot h. + f(x+h) - f(x) = \left( \int_{0}^{1} \nabla f(x+sh) \d{s}, h \right)_{2} = \left( \int_{0}^{1} \nabla f(x+sh) \d{s}\right)^{T} \cdot h. \end{salign*} Sei $f: D \to \R^{m}$ stetig differenzierbar, mit Jacobi-Matrix $J_{f}(x)$, dann gilt: \begin{salign*} - f(x+h) - f(h) = \left( \int_{0}^{1} J_{f}(x + sh) \d{s} \right) h. + f(x+h) - f(x) = \left( \int_{0}^{1} J_{f}(x + sh) \d{s} \right) h. \end{salign*} \end{satz} \begin{proof} - Sei $f: D \to \R^{m}$. Sei $g_{j}: [0,1] \to \R ,\ g_{j}(s) \coloneqq f_{j}(x+sh)$. Dann gilt: + Sei $f: D \to \R^{m}$. Sei $g_{j}\colon [0,1] \to \R ,\ g_{j}(s) \coloneqq f_{j}(x+sh)$. Dann gilt: \begin{salign*} f_{j}(x+h) - f_{j}(x) = g_{j}(1) - g_{j}(0) & \overset{\text{HDI}}{=} \int_{0}^{1} g_{j}'(s) \d{s} \overset{\text{Kettenregel}}{=} \int_{0}^{1} \sum_{i=1}^{n} \pdv{f_j}{x_{i}}(x+sh) \cdot h_{i} \d{s}. \end{salign*} @@ -56,6 +56,7 @@ \end{salign*} \end{bem} \begin{lemma} + \label{lemma:dreieck-integrale} Seien $v: [a,b] \to \R^{n}$ und $A: [a,b] \to \R^{m \times n}$ stetig. Dann gilt: \begin{salign*} \norm{\int_{a}^{b} v(s) \d{s} }_{2} \leq \int_{a}^{b} \norm{v(s)}_{2} \d{s}, && \norm{\int_{a}^{b} A(s) \d{s} }_{2} \leq \int_{a}^{b} \norm{A(s)}_{2} \d{s} @@ -76,7 +77,7 @@ $D \subset \mathbb{K}^{n}$ heißt \underline{konvex}, genau dann wenn: für alle $x,x' \in D$ und für alle $\lambda \in [0,1]$ gilt $\lambda \cdot x + (1-\lambda)x' \in D$. \\ Geometrisch: Für zwei Punkte in $D$ liegt die Verbindungsstrecke der beiden Punkte stets ganz in $D$. \end{definition} -\begin{korrolar} +\begin{korollar} Seien $D \subset \R^{n}$ offen, $f: D \to \R^{m}$ stetig differenzierbar. Sei $x \in D$ und $\varepsilon > 0$ sodass $K_{\varepsilon}(x) \subset D$. Dann gilt: \begin{salign*} \norm{f(y) - f(x)}_{2} \leq M \cdot \norm{y-x}_{2} \ \ \ \ \ \forall y \in K_{\varepsilon} @@ -87,24 +88,25 @@ \norm{f(y) - f(x)}_{2} \leq M \cdot \norm{y-x}_{2} \ \ \ \ \ \forall x,y \in D \end{salign*} mit $M \coloneqq \sup_{z \in D} \norm{J_{f}(z)}_{2}$, das heißt $f$ ist auf $D$ Lipschitz-stetig. -\end{korrolar} +\end{korollar} \begin{proof} - Aus obigem Lemma folgt: + Aus Lemma \ref{lemma:dreieck-integrale} folgt: \begin{salign*} - \norm{\int_{0}^{1} J_{f}(x+sh) h \d{s} }_{2} &\leq \int_{0}^{1} \norm{J_{f}(x+sh)}_{2} \norm{h}_{2} \d{s} \\ & \leq \int_{0}^{1} \norm{J_{f}(x+sh)}_{2} \norm{h}_{2} \d{s} \leq \sup_{00$. Dann für $x \neq 0$ ist Vektor $\frac{x \ }{\norm{x}_{\infty}} \in S_{1}$ und $m \leq \frac{\norm{x} \ }{\norm{x}_{\infty}}$ (nach Definition von $m$) und $0 < m \cdot \norm{x}_{\infty} \leq \norm{x}, \ x \in \K^{n}$. \end{proof} -\begin{korrolar} +\begin{korollar} Auf $K^{n}$ sind alle Konvergenzen in irgendeiner Norm äquivalent zur Konvergenz in der $\ell_{\infty}$-Norm. (= komponentenweiser Konvergenz) -\end{korrolar} +\end{korollar} \begin{bem} Obiger Satz gilt nicht für unendlich dimensionale Räume (wie z.B. $C[a,b]$ oder $R[a,b]$). Die endliche Dimension von $K^{n}$ ist entscheidend. @@ -180,12 +180,12 @@ Bezeichnung: $\norm{\cdot}$ irgendeine Norm. \end{enumerate} \end{proof} -\begin{korrolar} +\begin{korollar} \begin{enumerate}[1)] \item Endliche Schnitte und beliebige Vereinigung von offenen Mengen sind wieder offen. \item (Beobachtung) Durchschnitt von unendlich vielen offenen Mengen braucht nicht offen zu sein. Z.B. $$ \overset{\infty}{\underset{n=1}{\bigcap}} \left]-\frac{1}{n}, 1 + \frac{1}{n}\right[ = [0,1]$$ ist nicht offen, da $K_{\varepsilon}(0) \not\subset [0,1], \forall \varepsilon > 0$. \end{enumerate} -\end{korrolar} +\end{korollar} \begin{definition}[Abgeschlossene Menge] Eine Teilmenge $A \subset \K^{n}$ heißt abgeschlossen, wenn ihr Komplement $A^{c} \coloneqq \K^{n} \setminus A$ offen ist. diff --git a/ana5.pdf b/ana5.pdf index d4d8a75..8a9f20b 100644 Binary files a/ana5.pdf and b/ana5.pdf differ diff --git a/ana5.tex b/ana5.tex index 77e6c72..5031911 100644 --- a/ana5.tex +++ b/ana5.tex @@ -302,10 +302,10 @@ In unendlich dimensionalen Banach-Räumen wie z.B.: $C[a,b]$ ist dies nicht möglich. \end{bem} -\begin{korrolar} +\begin{korollar} Jede abgeschlossene Teilmenge einer kompakten Menge in $\mathbb{K}^{n}$ ist ebenfalls kompakt. -\end{korrolar} +\end{korollar} \begin{proof} Sei $M \subset \mathbb{K}^{n}$ kompakt und $A \subset M$ abgeschlossen. Wegen diff --git a/ana6.pdf b/ana6.pdf index 9bdfd44..0107ca9 100644 Binary files a/ana6.pdf and b/ana6.pdf differ diff --git a/ana6.tex b/ana6.tex index 8d3a81d..28d8f57 100644 --- a/ana6.tex +++ b/ana6.tex @@ -49,7 +49,7 @@ \end{align*} \end{proof} -\begin{korrolar} +\begin{korollar} \begin{enumerate}[a)] \item Ein Skalarprodukt $(\cdot,\cdot)$ auf $V$ über $\K$ erzeugt eine Norm durch $\norm{x} \coloneqq \sqrt{(x,x)}, \ x \in V$. Falls ein normierter Raum $\left(V, (\cdot,\cdot)\right)$ vollständig ist, so heißt das Paar $\left(V, (\cdot,\cdot)\right)$ \underline{Hilbert-Raum}. \item Das euklidische Skalarprodukt $(\cdot,\cdot)_2$ auf $\K^n$ @@ -58,7 +58,7 @@ $$\norm{x}_2 \coloneqq \sqrt{(x,x)_2} = \sqrt{\sum_{i=1}^n |x_i|^2}.$$ $\left(\K^n, (\cdot,\cdot)_2\right)$ ist ein Hilbert-Raum. \end{enumerate} -\end{korrolar} +\end{korollar} \begin{proof} Normeigenschaften Definitheit und Homogenität folgen aus \ref{def:definitheit}-\ref{def:linear}. Die Dreicksungleichung folgt aus der Schwarz-Ungleichung. diff --git a/ana7.pdf b/ana7.pdf index 2b55732..1cb30f0 100644 Binary files a/ana7.pdf and b/ana7.pdf differ diff --git a/ana8.pdf b/ana8.pdf index ea52dcc..2aaa55d 100644 Binary files a/ana8.pdf and b/ana8.pdf differ diff --git a/ana8.tex b/ana8.tex index 4848566..4fc2305 100644 --- a/ana8.tex +++ b/ana8.tex @@ -37,11 +37,11 @@ Damit folgt die Behauptung. \end{proof} -\begin{korrolar} +\begin{korollar} Sei $A \in \mathbb{K}^{n \times n}$ regulär und $\tilde A \in \mathbb{K}^{n \times n}$ s.d. $\Vert A - \tilde A\Vert < \frac{1}{\Vert A^{-1} \Vert}$. Dann ist $\tilde A$ regulär. -\end{korrolar} +\end{korollar} \begin{proof} Es ist $\tilde A = \tilde A + A - A = (\tilde A - A) + A = A diff --git a/ana9.pdf b/ana9.pdf index 10778e0..f9f4cb4 100644 Binary files a/ana9.pdf and b/ana9.pdf differ diff --git a/analysisII.pdf b/analysisII.pdf index 41c9cc3..11d6ff7 100644 Binary files a/analysisII.pdf and b/analysisII.pdf differ diff --git a/lecture.cls b/lecture.cls index c5ee41c..9388d8e 100644 --- a/lecture.cls +++ b/lecture.cls @@ -50,7 +50,7 @@ \theoremstyle{definition} \newmdtheoremenv{satz}{Satz}[chapter] \newmdtheoremenv{lemma}[satz]{Lemma} -\newmdtheoremenv{korrolar}[satz]{Korrolar} +\newmdtheoremenv{korollar}[satz]{Korollar} \newmdtheoremenv{definition}[satz]{Definition} \newtheorem{bsp}[satz]{Beispiel} @@ -223,7 +223,7 @@ } % replace all relations with align characters (&) and add the needed padding \regex_replace_all:nnN - { (\c{iff}&|&\c{iff}|\c{impliedby}&|&\c{impliedby}|\c{implies}&|&\c{implies}|\c{approx}&|&\c{approx}|\c{equiv}&|&\c{equiv}|=&|&=|\c{le}&|&\c{le}|\c{ge}&|&\c{ge}|&\c{stackrel}(\[.*?\])?{.*?}{.*?}|\c{stackrel}(\[.*?\])?{.*?}{.*?}&|&\c{neq}|\c{neq}&|>&|&>|<&|&<) } + { (\c{leq}&|&\c{leq}|\c{geq}&|&\c{geq}|\c{iff}&|&\c{iff}|\c{impliedby}&|&\c{impliedby}|\c{implies}&|&\c{implies}|\c{approx}&|&\c{approx}|\c{equiv}&|&\c{equiv}|=&|&=|\c{le}&|&\c{le}|\c{ge}&|&\c{ge}|&\c{stackrel}(\[.*?\])?{.*?}{.*?}|\c{stackrel}(\[.*?\])?{.*?}{.*?}&|&\c{neq}|\c{neq}&|>&|&>|<&|&<) } { \c{kern} \u{l_tmp_dim_needed} \1 \c{kern} \u{l_tmp_dim_needed} } \l__lec_text_tl \l__lec_text_tl