diff --git a/ana6.tex b/ana6.tex index e44af40..b80aa2d 100644 --- a/ana6.tex +++ b/ana6.tex @@ -14,7 +14,7 @@ \item \label{def:definitheit} (Definitheit) $(x,x) \in \R$ und $(x,x) \geq 0, \quad (x,x) = 0 \iff x = 0$ \item \label{def:symmetrie} - (Symmetrie) $(x,y) = \overline{(x,y)}$ + (Symmetrie) $(x,y) = \overline{(y,x)}$ \item \label{def:linear} (Linearität im ersten Argument) $(\alpha x_1 + \beta x_2, y) = \alpha(x_1,y) + \beta(x_2,y) \quad \forall x_1, x_2, y \in V, \ \forall \alpha, \beta \in \K$ \end{enumerate} @@ -23,7 +23,7 @@ \begin{bem} \begin{enumerate}[(1)] \item Falls nur $(x,x) \in \R, (x,x) \geq 0$ gilt (es ist möglich, dass $(x,x) = 0$ und $x \neq 0$), dann ist $(\cdot,\cdot)$ ein \glqq semi-skalarprodukt\grqq. - \item Aus \ref{def:symmetrie} und \ref{def:linear} folgt die Linearität im zweiten Argument und damit sog. Bilinearität des Skalarprodukts, als eine Sesquilinearform in $\C$ bzw. eine Bilinearform in $\R$ + \item Aus \ref{def:symmetrie} und \ref{def:linear} folgt die Linearität im zweiten Argument und damit sog. Bilinearität des Skalarprodukts als eine Sesquilinearform in $\C$ bzw. eine Bilinearform in $\R$ \item \ref{def:linear} $\implies \begin{cases} \text{Additivität} &(x_1 + x_2, y) = (x_1,y) + (x_2,y)\\ @@ -41,7 +41,7 @@ $y = 0 \implies$ trivial. Sei $y \neq 0$, und sei $\alpha \in \K$ beliebig. \begin{align*} - 0 &\stackrel{\ref{def:definitheit}}{\leq} (x + \alpha y, x + \alpha y) \stackrel{\ref{def:symmetrie},\ref{def:linear}}{=} (x,x) + \alpha (y,x) + \overline{\alpha}(x,y) + \alpha\overline{\alpha}(y,y) + 0 &\stackrel{\ref{def:definitheit}}{\leq} (x + \alpha y, x + \alpha y) \ \stackrel{\ref{def:symmetrie},\ref{def:linear}}{=} \ (x,x) + \alpha (y,x) + \overline{\alpha}(x,y) + \alpha\overline{\alpha}(y,y) \intertext{Setze $\alpha = - \frac{(x,y)}{(y,y)}$} 0 &\leq (x,x) - \frac{(x,y)(y,x)}{(y,y)} - \frac{\overline{(x,y)}(x,y)}{(y,y)} + \frac{(x,y)}{(y,y)} \cdot \frac{\overline{(x,y)}}{(y,y)} \cdot (y,y) \\ &= (x,x) - \frac{\left|(x,y)^2\right|}{(y,y)} \\ @@ -55,7 +55,7 @@ \item Das euklidische Skalarprodukt $(\cdot,\cdot)_2$ auf $\K^n$ $$(x,y)_2 \coloneqq \sum_{i=1}^n x_i\overline{y_i}$$ erzeugt die euklidische Norm - $$\norm{x}_2 \coloneqq \sqrt{(x,y)_2} = \sqrt{\sum_{i=1}^n |x_i|^2}.$$ + $$\norm{x}_2 \coloneqq \sqrt{(x,x)_2} = \sqrt{\sum_{i=1}^n |x_i|^2}.$$ $\left(\K^n, (\cdot,\cdot)_2\right)$ ist ein Hilbert-Raum. \end{enumerate} \end{korrolar} @@ -74,7 +74,7 @@ Wichtige Ungleichungen \begin{lemma}[Ungleichung von Young] - Seien $p,q \in \R, 11, \ q<\infty, \ \frac{1}{p} + \frac{1}{q} = 1$. Dann gilt $$|x\cdot y| \leq \frac{|x|^p}{p} + \frac{|y|^q}{q} \quad x,x \in \R$$ \end{lemma} @@ -83,13 +83,13 @@ Wichtige Ungleichungen \end{proof} \begin{lemma}[Ungleichung von Hölder] - Seien $p,q \in \R, 11, \ q<\infty, \ \frac{1}{p} + \frac{1}{q} = 1$. Dann gilt $$\underbrace{|(x,y)_2|}_{% \footnotesize\begin{tabular}{c}euklidisches\\Skalarprodukt\end{tabular}} \leq \underbrace{\norm{x}_p}_{% - \footnotesize\begin{tabular}{c}$l_p$-Norm\\ von $x$\end{tabular}} + \footnotesize\begin{tabular}{c}$\ell_p$-Norm\\ von $x$\end{tabular}} \cdot \underbrace{\norm{y}_q}_{% - \footnotesize\begin{tabular}{c}$l_q$-Norm\\ von $y$\end{tabular}} $$ + \footnotesize\begin{tabular}{c}$\ell_q$-Norm\\ von $y$\end{tabular}} $$ \end{lemma} \begin{proof} @@ -109,14 +109,14 @@ Wichtige Ungleichungen \begin{lemma}[Ungleichung von Minkowski] Sei $p\in\R, 1 \leq p < \infty$ oder $p=\infty$. Dann gilt $$\norm{x+y}_p \leq \norm{x}_p + \norm{y}_p$$ - $\leadsto$ Dreicksungleichung für die $l_p$-Norm. + $\leadsto$ Dreicksungleichung für die $\ell_p$-Norm. \end{lemma} \begin{proof} Für $p = 1$ - $$\norm{x+y}_1 \quad \stackrel{\text{Def. } l_1}{=} \quad \sum_{i=1}^n |x_i+y_i| \quad \stackrel{\triangle\text{-UG}}{\leq} \quad \sum_{i=1}^n |x_i| + \sum_{i=1}^n |y_i| \quad \stackrel{\text{Def. }l_1}{=} \quad \norm{x}_1 + \norm{y}_1$$ + $$\norm{x+y}_1 \quad \stackrel{\text{Def. } \ell_1}{=} \quad \sum_{i=1}^n |x_i+y_i| \quad \stackrel{\triangle\text{-UG}}{\leq} \quad \sum_{i=1}^n |x_i| + \sum_{i=1}^n |y_i| \quad \stackrel{\text{Def. }\ell_1}{=} \quad \norm{x}_1 + \norm{y}_1$$ Für $p = \infty$ - $$\norm{x+y}_\infty \quad \stackrel{\text{Def. } l_\infty}{=} \quad \max_{i=1,\dots,n} |x_i+y_i| \quad \stackrel{\triangle\text{-UG}}{\leq} \quad \max_{i=1,\dots,n} |x_i| + \max_{i=1,\dots,n} |y_i| \quad \stackrel{\text{Def. }l_\infty}{=} \quad \norm{x}_\infty + \norm{y}_\infty$$ + $$\norm{x+y}_\infty \quad \stackrel{\text{Def. } \ell_\infty}{=} \quad \max_{i=1,\dots,n} |x_i+y_i| \quad \stackrel{\triangle\text{-UG}}{\leq} \quad \max_{i=1,\dots,n} |x_i| + \max_{i=1,\dots,n} |y_i| \quad \stackrel{\text{Def. }\ell_\infty}{=} \quad \norm{x}_\infty + \norm{y}_\infty$$ Sei $1