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Aufgabe:

Zeigen Sie, dass die Supremumsnorm eine mit der vorgegebenen Vektornorm verträgliche Matrizennorm ist

Problem/Ansatz:

Eine Norm \( \|\cdot\|_{n \times n} \) auf \( \mathbb{R}^{n \times n} \) heißt ja verträglich mit einer Norm \( \|\cdot\| \) auf \( \mathbb{R}^{n} \), falls
\( \|A x\| \leq\|A\|_{n \times n} \cdot\|x\| \)
für alle \( x \in \mathbb{R}^{n} \) und \( A \in \mathbb{R}^{n \times n} \) → Dass ist mir verständlich.

Die Supremumsnorm
\( \|A\|:=\sup _{x \in \mathbb{R} \backslash\{0\}} \frac{\|A x\|}{\|x\|}=\sup _{\substack{x \in \mathbb{R}^{n} \\\|x\|=1}}\|A x\| \)
ist eine mit \( \|\cdot\| \) verträgliche Matrixnorm.

Somit müsste jetzt doch zu zeigen sein, dass ||Ax||≤||A||*||x|| und somit ||\( \frac{Ax}{||x||} \)||≤||A|| - jetzt ist mir aber überhaupt nicht klar, wie ich die Verträglichkeit formal weiter zeige?


Danke für Hilfe


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Wenn es nur um die Verträglichkeit geht: Die ist doch durch die Definition direkt erledigt. Denn für \(x \neq 0\) gilt einfach:

$$\frac{\|Ax\|}{\|x\|}\leq \sup_{y \neq 0}\frac{\|Ay\|}{\|y\|}=\|A\| \Rightarrow \|Ax\| \leq \|A\|\|x\|$$

Oder geht es Dir um den Nachweis, dass \(A \mapsto \|A\|\) überhaupt eine Norm ist?

Hallo Mathhilf,

Die ist doch durch die Definition direkt erledigt. Denn für \(x \neq 0\) gilt einfach

Damit ist meine Frage eigentlich geklärt - danke dir!

Oder geht es Dir um den Nachweis, dass \(A \mapsto \|A\|\) überhaupt eine Norm ist

Ich denke schon, dass ich zusätzlich den Normnachweis erbringen muss - dafür muss ich doch einfach die Positivität, Absolut-Homogenität und Dreiecksungleichung für die Supremumsnorm zeigen, oder?

Und die Subadditivität dann wahrscheinlich auch ?!

Was ist Subadditivität?

Was ist Subadditivität

Kleiner Gedankenfehler von mir - Subadditivität ist ein anderes Wort für Dreiecksungleichung.
Was ich eigentlich meinte ist aber die Submultiplikativität:

\( \|A \cdot B\| \leq\|A\| \cdot\|B\| \)

Das wird zumindest manchmal als zusätzliche Eigenschaft im Bezug auf Matrixnorm gefordert.

Wenn ich jetzt Positivität, Absolut-Homogenität, Dreiecksungleichung und Submultiplikativität für die Supremumsnorm zeige, dann müsste doch die Aufgabe in jeglicher Hinsicht erfüllt sein- oder?

Ja, das sehe ich auch so

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