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Forum "Funktionalanalysis" - Kompaktheit, Folgenräume
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Kompaktheit, Folgenräume: Tipp
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 23:39 Di 10.06.2014
Autor: TommyAngelo

Aufgabe
[Dateianhang nicht öffentlich]

Ich versuche, die Kompaktheit zu zeigen, weil daraus die Beschränktheit folgt. Verstehe ich das richtig, dass ich mit der Metrik [mm] d(x,y)=\left(\sum_{i\in\IN} |x_i-y_i|^2\right)^{\frac12} [/mm] arbeiten muss?

Dateianhänge:
Anhang Nr. 1 (Typ: jpg) [nicht öffentlich]
        
Bezug
Kompaktheit, Folgenräume: Zum Dateianhang
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 08:22 Mi 11.06.2014
Autor: Diophant

Hallo TommyAngelo,

deinen Dateianhang konnten wir leider nicht freigeben. Sei doch so gut, und tippe das alles ab, so arg viel ist es ja dann auch wieder nicht. :-)

Gruß, Diophant

Bezug
                
Bezug
Kompaktheit, Folgenräume: Mitteilung
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 00:16 Fr 13.06.2014
Autor: TommyAngelo

Doch, es ist sehr viel abzutippen, siehe:
http://matheplanet.com/matheplanet/nuke/html/uploads/9/33810_abc.jpg

Bezug
        
Bezug
Kompaktheit, Folgenräume: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 08:00 Fr 13.06.2014
Autor: fred97


> [Dateianhang nicht öffentlich]
>  Ich versuche, die Kompaktheit zu zeigen, weil daraus die
> Beschränktheit folgt.

Das funktioniert aber nicht immer !


> Verstehe ich das richtig, dass ich
> mit der Metrik [mm]d(x,y)=\left(\sum_{i\in\IN} |x_i-y_i|^2\right)^{\frac12}[/mm]
> arbeiten muss?

Ja

Fangen wir mal mit [mm] E_2 [/mm] an: [mm] E_2 [/mm] ist beschränkt, da $ d(x,0) [mm] \le [/mm] 1$ ist für alle $x [mm] \in E_2.$ [/mm]

Kompakt ist [mm] E_2 [/mm] nicht !

Sei [mm] x^{(k)}:=(0,....,0,1,0,...), [/mm] wobei die 1 an der k-ten Stelle steht. [mm] (x^{(k)}) [/mm] ist eine Folge in [mm] E_2, [/mm] die aber keine konvergente Teilfolge enthält, warum ?

Zu [mm] E_1: [/mm] Sei [mm] x^{(k)}:=(1,\bruch{1}{\wurzel{2}},...., ,\bruch{1}{\wurzel{k}},0,...). [/mm]

Zeige: [mm] (x^{(k)}) [/mm] ist eine Folge in [mm] E_1 [/mm] und [mm] $d(x^{(k)},0) \to \infty$ [/mm]  für $k [mm] \to \infty.$ [/mm]

[mm] E_1 [/mm] ist also nicht beschränkt, und damit auch nicht kompakt.

Zu [mm] E_3: [/mm] Zeige: $d(x,0) [mm] \le \bruch{\pi^2}{6}$ [/mm]   für alle $ x [mm] \in E_3.$ [/mm]

[mm] E_3 [/mm] ist also beschränkt.

Um die Frage , ob [mm] E_3 [/mm] kompakt ist, darfst Du Dich nun selbst kümmern.


Gruß FRED

P.S.: der Aufwand, den Du hättest betreiben müssen, wenn Du die Aufgabenstellung abgetippt hättest, ist nicht größer als der Aufwand, den ich betrieben habe, um Dir zu antworten !

Bezug
                
Bezug
Kompaktheit, Folgenräume: Frage (überfällig)
Status: (Frage) überfällig Status 
Datum: 15:29 Fr 13.06.2014
Autor: TommyAngelo

Danke für die Antwort! Ich war der Annahme, hier würde mir niemand mehr antworten. Das Abtippen finde ich sinnlos, wenn es eine angenehmere Möglichkeit gibt. Andere Foren handhaben das anders.

Ich habe es mir ähnlich überlegt.

Sei \varepsilon >0. Dann liegt die Folge x_i = \frac1{\sqrt{i^{1+\varepsilon}}} in E_1 und es gilt:
\sum\limits_{i\in\IN} x_i^2 = \sum\limits_{i\in\IN} \frac1{i^{1+\varepsilon}} = \zeta(1+\varepsilon) \xrightarrow{\varepsilon \to 0} \infty
Somit ist E_1 unbeschränkt, richtig?

E_2 ist offensichtlich beschränkt. Es ist nur noch auf Kompaktheit zu untersuchen.

Bei E_3 kann man direkt die Folge x_i = \frac1i verwenden, weil sie in E_3 liegt. Es gilt:
\sup\limits_{x\in E_3} \sum\limits_{i\in\IN} x_i^2 = \sum\limits_{i\in\IN} \frac1{i^2} = \frac{\pi^2}6< \infty
Hier ist ebenso nur noch auf Kompaktheit zu untersuchen.


FRED, du hast mir einen wichtigen Tipp für die Widerlegung der Kompaktheit von [mm] E_2 [/mm] gegeben.

Die Folge [mm] x^{(k)} [/mm] enthält keine konvergente Teilfolge, weil der Abstand paarweise immer \sqrt2 beträgt. Somit ist diese Folge nicht einmal eine Cauchy-Folge. Kann man jetzt aus dieser Information elegant zeigen, dass E_2 nicht kompakt ist?

Ansonsten muss ich zur Methode der Überdeckung greifen:
E_2 \subseteq \bigcup\limits_{k \in \IN} \left(U_{\sqrt2}\left(x^{(k)}\right) \cup U_{\sqrt2}\left(-x^{(k)}\right)\right),
denn die Nullfolge 0 \in E_2 liegt offensichtlich in dieser Überdeckung, weil d(x^{(1)},0)=1<\sqrt2, und jede andere Folge y \in E_2 \setminus \left(\{0\} \cup \bigcup\limits_{k \in \IN} \{x^{(k)},{-x^{(k)}\}\right) irgendwo einen Eintrag y_i>0 oder <0 hat, zu dem man -1 bzw. 1 addieren kann, um im Intervall (-1,1) zu bleiben, so dass also gilt:
d\left(y,x^{(i)}\right)=\sqrt{\sum\limits_{k\in\IN} (y_k-x_k)^2}=\sqrt{(y_i-x_i)^2 + \sum\limits_{k\in\IN\setminus\{i\}} y_k^2} < \sqrt{1 + 1} = \sqrt2 bzw.
d\left(y,-x^{(i)}\right)<\sqrt2

Das heißt, wir haben eine offene Überdeckung von E_2 gefunden, die keine endliche Teilüberdeckung enthält. E_2 ist nicht kompakt.

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Kompaktheit, Folgenräume: Anhänge nicht öffentlich
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 15:43 Fr 13.06.2014
Autor: Herby

Hallo TommyAngelo,

> Danke für die Antwort! Ich war der Annahme, hier würde
> mir niemand mehr antworten. Das Abtippen finde ich sinnlos,
> wenn es eine angenehmere Möglichkeit gibt.

Es ist aber von unserer Seite gewünscht [vertrag]

> Andere Foren
> handhaben das anders.

Stimmt, aber da du schon seit ein paar Jahren hier bist und bereits einige deiner Anhänge gesperrt sind, weißt du ja, dass wir kein anderes Forum sind.

Übrigens, wenn ich es recht überschaue - nachträglich

ein herzliches [willkommenmr]

Viele Grüße
Herby

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Kompaktheit, Folgenräume: Bitte Forenregeln beachten
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 15:51 Fr 13.06.2014
Autor: Diophant

Hallo,

> Das Abtippen finde ich sinnlos,
> wenn es eine angenehmere Möglichkeit gibt. Andere Foren
> handhaben das anders.

Auch andere Foren haben Regeln, an die man sich zu halten hat. So haben auch wir unsere Regeln, welche du dir zu dieser Thematik bitte einmal durchlesen solltest.

Was andere Foren tun oder nicht ist deren Sache bzw. Problem. Hier jedenfalls ist der Betreiber ein gemeinnütziger Verein. Falls du dich mit dem Vereinsrecht ein wenig auskennst, dann wist du sicherlich nachvollziehen können, dass wir hier mit Fragen des Urheberrechts seriös umgehen müssen (und auch wollen!).

Gruß, Diophant

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Kompaktheit, Folgenräume: Mitteilung
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 16:03 Fr 13.06.2014
Autor: TommyAngelo

Dann werde ich mal Regel Nr. 4 anwenden.
http://matheplanet.com/matheplanet/nuke/html/viewtopic.php?topic=196126


Wenn ich also was abtippe, verstößt es nicht gegen das Urheberrecht, aber wenn ich es abtippe und bspw. mit pdflatex umwandle, verstößt es dagegen? Man merkt ja keinen Unterschied.

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Kompaktheit, Folgenräume: Mitteilung
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 18:29 Fr 13.06.2014
Autor: Diophant

Hallo,

deine obige Rückfrage kann man schon fast als Ankündigung ansehen, dich nicht an unsere Regeln halten zu wollen. So ganz nebenbei: dein Anhang war ein Scan eines gedruckten Werkes, und das lässt obige Spitzfindigkeiten völlig obsolet werden.

Gruß, Diophant

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Kompaktheit, Folgenräume: Mitteilung
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 18:55 Fr 13.06.2014
Autor: TommyAngelo

Nein, es war kein gedrucktes Werk, sondern eine PDF-Datei.

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Kompaktheit, Folgenräume: Fälligkeit abgelaufen
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 16:20 So 15.06.2014
Autor: matux

$MATUXTEXT(ueberfaellige_frage)
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