Satz 5225E (Zusammenhang zwischen Folgen- und Funktionsgenzwert)
Für eine Funktionf gilt x→alimf(x)=A genau dann für jede gegen a konvergierende Folge(xn) gilt: limn→∞f(xn)=A.
Beweis
"⇒" Sei (xn) eine beliebige Folge mit xn→a und es gelte x→alimf(x)=A.
Für ein beliebiges ϵ>0 finden wir ein δ>0 mit ∣x−a∣<δ⟹∣f(x)−A∣<ϵ. Wenn wir für dieses δ die Folgenglieder betrachten, wissen wir wegen xn→a, dass es ein n0 geben muss, so dass ∣xn−a∣<δ für alle n>n0. Also muss auch ∣f(xn)−A∣<ϵ gelten und damit f(xn)→A.
"⇐" Indirekter Beweis. Sei A nicht der Grenzwert der Funktionf an der Stelle a. Dann gibt es ein ϵ>0 so dass für alle δ>0 ein x′ existiert mit ∣x′−a∣<δ und ∣f(x′)−A∣≥ϵ. Wählen wir jetzt eine Folge von δn mit δn→0, dann finden wir für jedes dieser δn ein xn′ mit obiger Eigenschaft. Wir können so also eine Folge(xn′) konstruieren mit xn′→a. Nach Voraussetzung muss dann aber f(xn′)→A gelten. Dies ist aber im Widerspruch zu ∣f(x′)−A∣≥ϵ. □
Satz 16QP (Cauchykriterium für Funktionsgrenzwerte)
"⟹": Wenn a=x→x0limf(x) finden wir x,y mit ∣x−x0∣<2δ⟹∣f(x)−f(x0)∣<2ϵ und ∣y−x0∣<2δ⟹∣f(y)−f(x0)∣<2ϵ. Dann gilt einerseits ∣x−y∣=∣x−x0+x0−y∣<=<2δ∣x−x0∣+<2δ∣y−x0∣<δ und andererseits ∣f(x)−f(y)∣=∣f(x)−f(x0)+f(x0)−f(y)∣<=<2ϵ∣f(x)−f(x0)∣+<2ϵ∣f(y)−f(x0)∣<ϵ.
"⇐": Sei (xn) eine gegen x0 konvergierende Folge. Nach dem Cauchykriterium gilt für geeignete ϵ, δ: ∣x−y∣<δ⟹∣f(x)−f(y)∣, also auch für alle Folgenglieder mit k,m>N: ∣xk−xm∣<δ⟹∣f(xk)−f(xm)∣. Damit ist die Folge der Funktionswerte (f(xn)) eine Cauchyfolge und nach Satz 5225Bkonvergent. Da die Folge(xn) beliebig gewählt war, können wir Satz 5225E anwenden und x→x0limf(x) existiert. □
Hochtechnologie ist im wesentlichen mathematische Technologie.
Enquete-Kommission der Amerikanischen Akademie der Wissenschaften
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