diff --git a/ws2020/ana/uebungen/ana3.pdf b/ws2020/ana/uebungen/ana3.pdf index 669c109..7482796 100644 Binary files a/ws2020/ana/uebungen/ana3.pdf and b/ws2020/ana/uebungen/ana3.pdf differ diff --git a/ws2020/ana/uebungen/ana3.tex b/ws2020/ana/uebungen/ana3.tex index 83720c0..afd333e 100644 --- a/ws2020/ana/uebungen/ana3.tex +++ b/ws2020/ana/uebungen/ana3.tex @@ -20,7 +20,7 @@ \[ \mu_k(A) \coloneqq \mu(A \cap A_k) \qquad \forall A \in \mathscr{B}(X) .\] $\mu_k$ wohldefiniert, da $A \cap A_k \in \mathscr{B}(X)$. Da - $X = \bigcupdot_{k \in \N} (A \cap A_k)$, folgt für $A \in \mathscr{B}(X)$: + $X = \bigcupdot_{k \in \N} A_k$, folgt für $A \in \mathscr{B}(X)$: $A = \bigcupdot_{k \in \N} (A \cap A_k)$. Damit folgt wegen der $\sigma$-Additivität von $\mu$: \[ @@ -44,7 +44,7 @@ Sei $A \in \mathscr{B}(X)$: $A \cap A_k \subseteq A_k$, also folgt wegen Monotonie von $\mu$, dass \[ - \mu_k(A) = \mu(A \cap A_k) \le \mu(A) < \infty + \mu_k(A) = \mu(A \cap A_k) \le \mu(A_k) < \infty .\] \end{enumerate} Sei nun $A \in \mathscr{B}(X)$ und $\epsilon > 0$. @@ -57,18 +57,18 @@ und $\mu_k(U_k \setminus K_k) < \frac{\epsilon}{2^{k+1}}$. Dann definiere $V \coloneqq \bigcap_{k \in \N} U_k$ und $S \coloneqq \bigcup_{k \in \N} K_k$. Da $\forall k \in \N\colon A \subseteq U_k$ und $K_k \subseteq A$, folgt - $S \subseteq A \subseteq V$. Weiter ist für $k \in \N$, da $\sigma_k$ endlich und monoton: + $S \subseteq A \subseteq V$. Weiter ist für $k \in \N$, da $\mu_k$ endlich und monoton: \begin{salign*} - \mu_k(V \setminus S) = \underbrace{\mu_k(V)}_{\le \mu(U_k)} - - \underbrace{\mu_k(S)}_{\ge \mu(K_k)} \le \mu_k(U_k) - \mu_k(K_k) - = \mu_k(U_k \setminus K_k) < \frac{\epsilon}{2^{n+1}} + \mu_k(V \setminus S) = \underbrace{\mu_k(V)}_{\le \mu_k(U_k)} + - \underbrace{\mu_k(S)}_{\ge \mu_k(K_k)} \le \mu_k(U_k) - \mu_k(K_k) + = \mu_k(U_k \setminus K_k) < \frac{\epsilon}{2^{k+1}} .\end{salign*} Damit folgt mit geometrischer Reihe im letzten Schritt \begin{salign*} \mu(V \setminus S) = \sum_{k \in \N} \mu_k(V \setminus S) - < \sum_{k \in \N} \frac{\epsilon}{2^{n+1}} - = \sum_{k \in \N} \frac{\epsilon}{4} \frac{1}{2^{n-1}} - = \sum_{k=0}^{\infty} \frac{\epsilon}{4} \frac{1}{2^{n}} = \frac{\epsilon}{2} + < \sum_{n \in \N} \frac{\epsilon}{2^{n+1}} + = \sum_{n \in \N} \frac{\epsilon}{4} \frac{1}{2^{n-1}} + = \sum_{n=0}^{\infty} \frac{\epsilon}{4} \frac{1}{2^{n}} = \frac{\epsilon}{2} \qquad (*) .\end{salign*} Im Allgemeinen ist $V$ jedoch nicht offen und $S$ nicht abgeschlossen, aber @@ -80,8 +80,8 @@ .\] Da $\mu$ Maß, folgt also $\mu(D_n) \searrow \mu( V \setminus S)$. Das heißt es ex. ein $n_0 \in \N$, s.d. $\forall n \ge n_0$ gilt $\mu(D_n) - \mu(V \setminus S) < \frac{\epsilon}{2}$ $(**)$. Wähle - nun $U = V^{n_0}$ und $K = S^{n_0}$ abgeschlossen. Dann ist $U$ offen, $K$ abgeschlossen - und $K \subseteq A \subseteq K$ mit + nun $U = V^{n_0}$ und $K = S^{n_0}$. Dann ist $U$ offen, $K$ abgeschlossen + und $K \subseteq A \subseteq U$ mit \[ \mu(U \setminus K) = \mu(D_{n_0}) \stackrel{(**)}{<} \frac{\epsilon}{2} + \mu(V \setminus S) \stackrel{(*)}{<} \frac{\epsilon}{2} + \frac{\epsilon}{2} = \epsilon @@ -100,8 +100,8 @@ A_k \coloneqq \left[ \frac{k-1}{n}, \frac{k}{n} \right] \] für $1 \le k \le n$ und $A_k = \emptyset$ für $k > n$. Dann ist $[0,1] \subseteq \bigcup_{k \in \N} A_k$ und - $\text{diam}(A_k) = \frac{1}{n}$ für $1 \le k \le n$ und - $\text{diam}(A_k) = 0$ für $k > n$. Damit folgt + $\text{diam}(A_k) = \frac{1}{n} < \delta $ für $1 \le k \le n$ und + $\text{diam}(A_k) = 0 < \delta $ für $k > n$. Damit folgt \[ \mathscr{H}_{\delta }^{s}([0,1]) \le \sum_{k \in \N} \text{diam}(A_j)^{s} = n \left(\frac{1}{n}\right)^{s} = \left( \frac{1}{n} \right)^{s-1} < \delta^{s-1} @@ -128,7 +128,7 @@ \item Sei $A \subseteq \R$. Beh.: $\exists s^{*} \ge 0$ mit $\mathscr{H}^{s^{*}}(A) < \infty$ $\implies$ $H^{s}(A) = 0$ $\forall s > s^{*}$. \begin{proof} - Sei $s^{*} \ge 0$ mit $H^{s^{*}} < \infty$ und $s > s^{*}$. + Sei $s^{*} \ge 0$ mit $H^{s^{*}}(A) < \infty$ und $s > s^{*}$. Sei weiter $\delta > 0$. Dann ex. $A_i \subseteq \R$ mit $ A \subseteq \bigcup_{i \in \N} A_i$ und $\text{diam}(A_i) \le \delta $, s.d. $\sum_{i \in \N} \text{diam}(A_i)^{s^{*}} \eqqcolon C < \infty$. @@ -181,18 +181,18 @@ Sei dazu $0 \le s < 1$ und $\delta > 0$ und $B_j \subseteq \R$ mit $\text{diam}(B_j) \le \delta $ $\forall j \in \N$ und $(0,1) \subseteq \bigcup_{j \in \N} B_j $. Es - ist $\sum_{j \in \N} \text{diam}(B_j) \le \text{diam}( (0,1)) = 1$. Damit folgt + ist $\sum_{j \in \N} \text{diam}(B_j) \ge \text{diam}( (0,1)) = 1$. Damit folgt \begin{salign*} \sum_{i \in \N} \text{diam}(B_j)^{s} - = \sum_{j \in \N} \text{diam}(B_j)^{s} \text{diam}(B_j)^{s-1} + = \sum_{j \in \N} \text{diam}(B_j) \text{diam}(B_j)^{s-1} = \sum_{j \in \N} \frac{\text{diam}(B_j)}{\text{diam}(B_j)^{1-s}} - \quad \stackrel{1-s > 0}{>} \quad + \quad \stackrel{1-s > 0}{\ge } \quad \frac{\sum_{j \in \N} \text{diam}(B_j)}{\delta ^{1-s}} \ge \frac{1}{\delta ^{1-s}} .\end{salign*} Damit folgt $H_{\delta }^{s}((0,1)) \ge \frac{1}{\delta ^{1-s}}$. Mit $\delta \longrightarrow 0$ folgt $H^{s}((0,1)) = \infty$. - $\Omega \neq \emptyset$ und $\emptyset$ offen. Sei nun $x \in \Omega$, dann ex. + $\Omega \neq \emptyset$ und $\Omega$ offen. Sei nun $x \in \Omega$, dann ex. $\epsilon > 0$, s.d. $(x - \epsilon, x + \epsilon) \subseteq \Omega$. Damit folgt mit Monotonie, Translationsinvarianz und Skalierung von $\mathscr{H}^{s}$: \[ @@ -242,7 +242,7 @@ Sei im Folgenden $\Vert \cdot \Vert_{\infty}$ die Maximumsnorm auf $[0,1]$. Zunächst zu zeigen, dass $f_k$ Cauchy-Folge. Sei dazu $\epsilon > 0$ und setze - $N_0 \coloneqq \log_2\left( \frac{1}{\epsilon} \right) - 1$. Dann gilt + $N_0 \coloneqq \log_2\left( \frac{1}{\epsilon} \right) + 2$. Dann gilt $\forall m, n \ge N_0$ zunächst \begin{salign*} \Vert f_{n+1} - f_n \Vert_{\infty} \le \frac{1}{2} \Vert f_n - f_{n-1} \Vert @@ -258,8 +258,8 @@ &\stackrel{\text{geom. Reihe}}{=} \frac{1 - \frac{1}{2^{m-1}}}{1-\frac{1}{2}} - \frac{1 - \frac{1}{2^{n-1}}}{1-\frac{1}{2}} \\ &= 2 (1 - \frac{1}{2^{m-1}} -1 + \frac{1}{2^{n-1}}) \\ - &= \frac{1}{2^{m}} + \frac{1}{2^{n}} \\ - &\le \frac{1}{2^{N_0+1}} \\ + &= \frac{1}{2^{n-2}} - \frac{1}{2^{m-2}} \\ + &\le \frac{1}{2^{N_0-2}} \\ &< \frac{1}{2^{\log_{2}\left( \frac{1}{\epsilon} \right) }} \\ &= \epsilon .\end{salign*}