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gauss58
5 months ago

Bei der Betragsungleichung (3 Beträge) sind formal 8 Fallunterscheidungen erforderlich, die zusammengefasst teilweise ins Leere führen:

1) x >= 1 ∧ x >= 2 ∧ x >= 3 ⇒ x >= 3

2) x >= 1 ∧ x >= 2 ∧ x < 3 ⇒ 2 <= x < 3

3) x >= 1 ∧ x < 2 ∧ x >= 3 ⇒ { }

4) x >= 1 ∧ x < 2 ∧ x < 3 ⇒ 1 <= x < 2

5) x < 1 ∧ x >= 2 ∧ x >= 3 ⇒ { }

6) x < 1 ∧ x >= 2 ∧ x < 3 ⇒ { }

7) x < 1 ∧ x < 2 ∧ x >= 3 ⇒ { }

8) x < 1 ∧ x < 2 ∧ x < 3 ⇒ x < 1

Die Betragsgleichung ist unter diesen Bedingungen zu lösen. Vier Fälle brauchen nicht weiter untersucht werden, weil bereits die Bedingungen zum Widerspruch führen; sie haben keine Lösung. Vereinigt man die anderen vier Einzellösungen, so ergibt das als Gesamtlösung: L_ges = (2/3 ; 10/3)

Ergänzung:

Fall 1) x >= 3

x – 1 + x – 2 + x – 3 < 4

3x < 10

x < 10/3

L_1 = [3 ; 10/3)

Fall 2) 2 < x < 3

x – 1 + x – 2 – (x – 3) < 4

2x – 3 – x + 3 < 4

x < 4

L_2 = [2 ; 3)

Fall 4) 1 <= x < 2

x – 1 – (x – 2) – (x – 3) < 4

x – 1 – x + 2 – x + 3 < 4

-x < 0

x > 0

L_4 = [1 ; 2)

Fall 8) x < 1

-(x – 1) – (x – 2) – (x – 3 < 4

-x + 1 – x + 2 – x + 3 < 4

-3x < -2

x > 2/3

L_8 = (2/3 ; 1)

L_ges = L_1 ∪ L_2 ∪ L_4 ∪ L_8

L_ges = (2/3 ; 10/3)

gauss58
5 months ago
Reply to  Erika737

x >= 3 umfasst auch den Fall x = 3 und ist etwas damit anderes als x > 3. Auf diesen Unterschied muss geachtet werden.

∧ ist eine UND- Verknüpfung, dass heißt hier, alle 3 Bedingungen müssen jeweils erfüllt sein. Hinter dem Pfeil steht jeweils die Schnittmenge als Bedingung, die beim Lösen der Ungleichung beachtet werden muss.

Ich habe die Lösung hinsichtlich der 4 Fälle, die weiter untersucht werden müssen, ergänzt.

eterneladam
5 months ago

Bei der dritten würde ich 4 Fälle unterscheiden, x < 1, 1 <= x < 2, 2 <= x < 3 und x >= 3. Für diese 4 Fälle kannst du die Beträge entsprechend auflösen und die Ungleichung überprüfen.

TBDRM
5 months ago

1.

Um den Grenzwert 7/4 nachzuweisen, zeigen wir, dass es wie nach der Definition ein N(ε) gibt, dass von ε abhängt, sodass für alle n ≥ N(ε) die folgende Ungleichung erfüllt ist. Das ermitteln wir nun und schon ist die Korrektheit des Grenzwerts bewiesen.

|(7 n – 2) / (4 n + 3) – 7/4| < ε

|(7 n – 2) / (4 n + 3) – 7/4| < ε

|(7 n – 2 – 7/4 (4 n + 3)) / (4 n + 3)| < ε

|(7 n – 2 – 7 n – 21/4)) / (4 n + 3)| < ε

|(–2 – 21/4)) / (4 n + 3)| < ε

|(–29 / (16 n + 12)| < ε

29 / (16 n + 12) < ε

29/ε < (16 n + 12)

(29/ε – 12) / 16 < n

Damit wäre mit

N(ε) = (32/ε – 12) / 16 = 2/ε – 3/4

ein N gefunden. Für das gilt dann

  • N(0,2) = 9,25 => N = 10
  • N(1/10³) = 1’999,25 => N = 2’000
  • N(1/10⁶) = 1’999’999,25 => N = 2’000’000
DerRoll
5 months ago

Was genau verstehst du daran denn nicht? Das sind elementare Einstiegsaufgaben in die Analysis, du tust gut daran diese so selbstständig wie möglich zu erledigen.

Hinweise:

a) Verwende den Hauptnenner und nutze aus dass der Bruch größer 0 bleibt um den Betrag loszuwerden. Löse nun nach n auf.

b) Setze epsilon = 1/2 und zeige dass es für jedes a ein n gibt mit a_n – a > epsilon.

c) Verwende geeignete Fallunterscheidungen um die Beträge aufzulösen.

TBDRM
5 months ago
Reply to  DerRoll

Kannst du b) einmal vorrechnen? Stehe gerade auf dem Schlauch…

Kannst du mir gerne auch privat schicken, wenn du dem FS nichts auf den Tisch legen möchtest.

Wäre sehr nett.

DerRoll
5 months ago
Reply to  TBDRM

Wenn |a_n – a| < 1/2, so ist automatisch wegen |a_n+1 – a_n| = 2 |a_n+1 – a| > 1/2.

TBDRM
5 months ago

Den Ansatz hätte ich jetzt nicht im Kopf, aber irgendwas mit Cauchy ist mir auch durch den Kopf gegangen, als ich |a_n+1 – a| gesehen habe.

DerRoll
5 months ago

Nachtrag: am einfachsten macht man das wohl über eine geeignete Modifikation des Divergenzbeweises für Nicht-Cauchyfolgen.

DerRoll
5 months ago

Ja, so ähnlich war mein Gedankengang, auch wenn ich es nicht formal aufgeschrieben habe :-). Ich hätte wohl direkt für a_n+1 a_n +/- 2 eingesetzt und von dort weiter gerechnet.

TBDRM
5 months ago

Also hast du so gerechnet?

|a_n+1 – a_n| = 2

|a_n+1 – a_n + a – a| = 2

|(a_n+1 – a) – (a_n – a)| = 2

Dreiecksungleichung

2 ≤ |a_n+1 – a| + |a_n – a|

2 < |a_n+1 – a| + 1/2

1/2 < |a_n+1 – a|

Oder wie bist du darauf gekommen? (Ehrlich gesagt kann ich deine Gedankengänge nicht nachvollziehen, ohne das selber nachzurechnen, auch wenn die Ergebnisse natürlich nicht falsch sind).

DerRoll
5 months ago

a wäre ein angenommener Grenzwert. Der kann aber nicht existieren, weil wenn er in der Nähe von -1 ist fällt die 1 immer raus und umgekehrt. Deshalb ja epsilon = 1/2.

Wenn |a_n – a| < 1/2, so ist wegen |a_n+1 – a_n| = 2 automatisch |a_n+1 – a| > 1/2.

Ich habe es noch mal lesbarer gemacht.

TBDRM
5 months ago

|a_n+1 – a_n| = 2 |a_n+1 – a| > 1/2

Links kommt a doch gar nicht vor(?).