Lipschitz-Stetigkeit

Die Funktion f:DRf: D\to \R heißt Lipschitz-stetig auf DD, wenn ein L0L\geq 0 existiert, sodass
x,zD:f(x)f(z)Lxz{\forall x,z\in D:\quad \left|f(x)-f(z)\right|\leq L|x-z|}.
Geometrisch bedeutet die Lipschitzstetigkeit, dass der Anstieg der Sekante an den Graphen an zwei beliebige Punkte aus DD immer <=L<=L ist.
Ist ff Lipschitz-stetig auf DD, so ist ff auch gleichmäßig stetig auf DD. (Zu ε>0\varepsilon>0 wählen wir δ:=εL\delta:=\dfrac{\varepsilon}{L}).

Beispiel

Eine gleichmäßig stetige Funktion muss nicht Lipschitz-stetig sein. f(x):=x f(x):=\sqrt{x} und D=[0,1]D=[0,1]. ff ist stetig und DD kompakt, also ist ff nach Satz 16MB gleichmäßig stetig. ff ist aber nicht Lipschitz-stetig. Annahme: Es existiert ein L0L\geq 0 mit
x,z[0,1]:xzLxz\forall x,z\in [0,1]:\quad \left|\sqrt{x}-\sqrt{z}\right|\leq L|x-z|
Speziell für z:=0z:=0:
x]0,1]:  xLx        1Lx\forall x\in ]0,1]:\; \sqrt{x}\leq Lx \;\;\Leftrightarrow\;\; \dfrac{1}{L}\leq \sqrt{x},
was jedoch unmöglich ist, da x0\sqrt{x} \to 0 für x0x \to 0.

Beispiel

f(x)=x2f(x)=x^2 ist auf D=[0,1]D=[0,1] Lipschitz-stetig, denn f(x)f(z)=x2z2|f(x)-f(z)|=|x^2-z^2| =(x+z)(xz)=|(x+z)(x-z)| <=2xz<=2|x-z|, da x+z<=2x+z<=2 für x,z[0,1]x,z\in[0,1].
 
 

Jede Wissenschaft bedarf der Mathematik, die Mathematik bedarf keiner.

Jakob I. Bernoulli

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