Funktionenräume 
 Normierter Raum der beschränkten Funktionen 
 
- (f+g)(x):=f(x)+g(x) und (c⋅f)(x)=c⋅f(x) 
 
Die 
Norm ist die 
Supremumsnorm: 
∣∣f∣∣∞:=supx∈Ω∣f(x)∣.
 
  
Es ist 
B({1,…,n})=Rn und 
B(N) der Raum der 
beschränkten Folgen. 
 
 Weitere Funktionenräume 
 Normierter Raum der 
Riemann-integrierbaren Funktionen (
R -integrierbaren 
Funktionen) 
(R[a,b],∣∣⋅∣∣∞) R[a,b]={f:[a,b]→R∣f Riemann-integrierbar}, 
∣∣f∣∣∞:=supx∈I∣f(x)∣. 
 
(C1[a,b],∣∣⋅∣∣∞), 
C1[a,b]:={f∈C[a,b]∣f stetig differenzierbar auf 
]a,b[}  
 
 Gleichmäßige Konvergenz 
 Konvergenz bezüglich 
∣∣⋅∣∣∞ heißt 
gleichmäßige Konvergenz von 
Funktionen in 
B(Ω),Cb(X) oder 
R[a,b]. 
 
∣∣fn−f∣∣∞→0⇔∀ε>0∃nε∈N∀n≥nε:∣∣fn−f∣∣∞=supx∣fn(x)−f(x)∣≤ε 
  ⇔∀ε>0∃nε∈N∀n≥nε∀x:∣fn(x)−f(x)∣≤ε 
 Im Gegensatz dazu ist die 
punktweise Konvergenz einer 
Folge wie folgt definiert: 
 ∀x∀ε>0∃nε∈N∀n≥nε:∣fn(x)−f(x)∣≤ε 
 Aus 
gleichmäßiger Konvergenz folgt 
punktweise Konvergenz. 
 
 
 Satz 16K8 (Funktionenräume als Banachräume) 
 (B(Ω),∣∣⋅∣∣∞), 
(Cb(X),∣∣⋅∣∣∞) und 
(R[a,b],∣∣⋅∣∣∞) sind 
Banachräume. Daraus folgt, dass auch 
(Rn,∣∣⋅∣∣∞) ein 
Banachraum ist, denn 
B({1,…,n})=Rn. 
 
 Beweis 
 Vollständigkeit von (Cb(X),∣∣⋅∣∣∞) 
 Sei 
(fn)⊂Cb(X) eine 
Cauchyfolge. Dann ist zu zeigen, dass ein 
f∈Cb(X) mit 
limn→∞∣∣fn−f∣∣∞=0 existiert. 
 
1. Existenz des Limes (fn) ist eine 
Cauchyfolge, d.h. 
∀ε>0∃nε∈N∀n,m≥nε:∣∣fn−fm∣∣∞≤ε ∣∣fn−fm∣∣=supx∈X∣fn(x)−fm(x)∣≤ε⇔∀x∈X:∣fn(x)−fm(x)∣≤ε. Bei festem 
x∈X gilt: 
(fn(x)) ist eine 
Cauchyfolge in 
R. Da 
R vollständig ist, folgt daher die Existenz von 
limn→∞fn(x), welchen wir mit 
f(x) bezeichnen. 
 
2. Beschränkheit von f 
∀x∈X∀m≥n≥nε:∣fn(x)−fm(x)∣≤ε und für 
m→∞ gilt 
∀x∈X∀n≥nε:∣fn(x)−f(x)∣≤ε ⇒∣∣fn−f∣∣≤ε für 
n≥nε. Insbesondere gilt: 
∣∣f∣∣∞=∣∣fnε+f−fnε∣∣∞≤∣∣fnε∣∣∞+∣∣f−fnε∣∣∞≤∣∣fnε∣∣∞+ε<∞ d.h. 
f ist 
beschränkt. 
 
3. Stetigkeit von f Sei 
x0∈X beliebig und 
fnε stetig, d.h. 
∃δε>0∀x∈X:d(x,x0)≤δε⇒∣fnε(x)−fnε(x0)∣≤ε ⇒∣f(x)−f(x0)∣≤∣f(x)−fnε(x)∣+∣fnε(x)−fnε(x0)∣+∣fnε(x0)−f(x0)∣≤ε+ε+ε=3ε D.h. 
f ist in 
x0 stetig und es folgt, dass auch 
f auf 
X stetig ist. 
 
Damit ist 
f∈Cb(X) und 
limn→∞∣∣fn−f∣∣=0⇒(Cb(X),∣∣⋅∣∣∞) ist ein 
vollständiger normierter Raum. 
 
 Vollständigkeit von (B(Ω),∣∣⋅∣∣∞) 
 Die Vollständigkeit von 
(B(Ω),∣∣⋅∣∣∞) kann analog wie in 1. und 2. bewiesen werden. 
 
 Vollständigkeit von (R[a,b],∣∣⋅∣∣∞) 
 Für die Vollständigkeit von 
(R[a,b],∣∣⋅∣∣∞) genügt es, zu zeigen, dass 
(R[a,b],∣∣⋅∣∣∞) in 
B[a,b] abgeschlossen ist (vgl. 
Satz 5608G). Sei 
(fn)⊂R[a,b]; 
fn→f∈B[a,b] (
∣∣fn−f∣∣∞→0). Zu zeigen: 
f∈R[a,b]. Sei 
ε>0. Für 
η:=4(b−a)ε wählen wir 
n0∈N:∣∣fn−f∣∣∞=supx∈[a,b]∣fn0(x)−f(x)∣≤η ⇔∀x∈[a,b]:−η−fn0(x)≤f(x)≤η+fn0(x) ⇒S(f;Z)≤S(fn0+η;Z)≤S(fn0;Z)+S(η;Z)=S(fn0;Z)+η(b−a)=S(fn0;Z)+4ε  
S(f;Z)≥S(fn0−η;Z)≥S(fn0;Z)+S(−η;Z)=S(fn0;Z)−η(b−a)=S(fn0;Z)−4ε Also: 
S(f;Z)−S(f;Z)≤(fn0;Z)+4ε−(S(fn0;Z)−4ε)=S(fn0;Z)−S(fn0;Z)+2ε fn0∈R[a,b]⇒∃Zε:S(fn0;Z)−S(fn0;Z)≤2ε⇒S(f;Zε)−S(f;Zε)≤2ε+2ε=ε , d.h. 
f∈R[a,b] ist in 
B[a,b] abgeschlossen. Daraus folgt, dass 
R[a,b] vollständig ist. 
□  
 
 
			Ich glaube, daß es, im strengsten Verstand, für den Menschen nur eine einzige Wissenschaft gibt, und diese ist reine Mathematik. Hierzu bedürfen wir nichts weiter als unseren Geist.
			Georg Christoph Lichtenberg
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