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Aufgabe:

Welche der folgenden Funktionen sind auf dem jeweils angegebenen Definitionsbereich
stetig? Gebe bei unstetigen Funktionen an, wo sie unstetig sind.

(a) \( f: \mathbb{R} \rightarrow \mathbb{R}^{2}, \quad f(t)=\left(e^{t}, t^{3}\right) \)

(b) \( f: \mathbb{R}^{2} \backslash\{\overrightarrow{0}\} \rightarrow \mathbb{R}, \quad f(\vec{x})=\frac{1}{\|\vec{x}\|} \)

(c) \( f: \mathbb{R}^{2} \rightarrow \mathbb{R}, \quad f(x, y)=\begin{array}{ll}1 & \text { für } y \geq 0 \\ 0 & \text { für } y<0\end{array} \)

(d) \( f: \mathbb{R}^{2} \rightarrow \mathbb{R}^{2}, \quad f(x, y)=(x+y, x-y) \)


Ansatz/Problem:

Vom Gefühl her (a) unstetig, (b) stetig, (c) verstehe das Konzept nicht, (d) unstetig. Erklären kann ich es nicht, deswegen frage ich. Wüsste gerne wie ich das eventuell berechene. Limes?

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Hattet ihr schon Sätze über Summen, Produkte, Quotienten, Verkettungen stetiger Funktionen?

Fangen wir mal mit (a) an: Eine vektorwertige Funktion ist genau dann stetig, wenn jede einzelne Komponentenfunktion stetig ist. Du musst also nur überprüfen, ob \(t\mapsto e^t\) und \(t\mapsto t^3\) auf ganz \(\mathbb{R}\) stetig sind.

Ich verlange nicht das man mir alles vorrechnet, aber es wäre nett, wenn du mir verraten könntest ob meine Vermutungen korrekt sind.


t -> t^3 ist definitiv stetig, das ist ja auch leicht zu beweisen

t -> e^t auch

Ich sehe jetzt nach them betrachten der beiden Teilfunktionen schon einmal meinen ersten Fehler.

Also ist (a) jetzt klar?

Übrigens hatte vor zwei Jahren schon mal jemand die selbe Aufgabe. ;-)
https://www.mathelounge.de/31321/welche-funktionen-sind-im-definitionsbereich-stetig-bsp-x

Keine Hilfe zu (c) und (d)? Die zwei verstehe ich beim besten Willen nicht.

Doch doch, (c) und (d) kommen noch. ;-)

Bei (c) hilft es, wenn du dir erstmal die Funktion vorstellen kannst. Denke an ein x-y-Koordinatensystem. Allen Punkten, an denen \(y\geq 0\) ist (also oberhalb und auf der x-Achse), wird der Funktionswert 1 zugeordnet. Allen Punkten mit \(y<0\) (also unterhalb der x-Achse) wird der Funktionswert 0 zugeordnet.
Was denkst du: Hat die Funktion irgendwo "Sprungstellen"?

Vielen Dank für deine Geduld. (c) ist dann wohl unstetig, da die Funktion für Werte größer gleich Null schlagartig den Wert 1 annimmt. Wie ich dieses Verhalten mathematisch ausdrücken kann verstehe ich jedoch nicht. Die Unstetigkeitsstelle liegt ja an einer infinitisimal kleinen Stelle.

Die Unstetigkeitsstellen liegen nicht an infinitesimalen Stellen (wie soll das gehen?); die Funktion ist in allen Punkten auf der x-Achse unstetig.

Für (d) lies dir nochmal meinen zweiten Kommentar durch; da steht eigentlich schon die Antwort.

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