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Aufgabe:

Seien n \(\in\) \(\mathbb{N}\) und A=(aij)1\(\leq\)i,j\(\leq\)n \(\in\) \(\mathbb{R}\)nxn eine nxn-Matrix mit rellen Einträgen.

Zu zeigen ist, dass \(\mathbb{R}\)n \(\rightarrow\) \(\mathbb{R}\)n, x \(\rightarrow\) Ax (bzgl. der euklidischen Norm) stetig ist


Problem/Ansatz:

Mein Problem ist es, zu verstehen wie ich die Linearität und die euklidische Norm anmwenden muss.

Begonnen habe ich mit einem \(\delta\) - \(\Epsilon\) - Beweis. nun weiß ich gar nicht mal wie ich das zu formulieren habe...

Ich habe geschrieben:: "Zu zeigen ist: \(\forall\) x,x0 \(\in\) \(\mathbb{R}\)n \(\forall\) \(\Epsilon\) >0 \(\exists\) \(\delta\) >0, |x-x0|: |A(x)-A(x0)|<\(\Epsilon\). Nun fällt mir nicht ein welches delta ich nehmen soll und wie ich das mit der euklidischen Norm am besten abschätze.

Kann mir da einer helfen?

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Hallo,

der erste Punkt ist es, die Linearität auszunutzen: \(A(x)-A(x_0)=A(x-x_0)\). Der zweite und wesentliche Punkt ist folgende Abschätzungsaussage zu zeigen (ich verstehe die Aufgabe so, dass |.| die euklidische Norm bezeichnet.):

$$\exist c>0: \forall x \in \mathbb{R}^n: |A(x)| \leq c |x|$$

Dazu sei y:=A(x), dann ist

$$|y|^2=\sum_{i<=1}^ny_i^2=\sum_{i=1}^n \left(\sum_{j=1}^n a_{i,j}x_j \right)^2$$

Weiter geht es mit Cauchy-Schwarz-Ungleichung:

$$|y|^2  \leq \sum_{i=1}^n \left(\sum_{j=1}^n a_{i,j}^2 \sum_{j=1}^n x_j^2 \right)= \left(\sum_{i=1}^n \sum_{j=1}^n a_{i,j}^2\right) |x|^2$$

Also gilt die gesuchte Ungleichung mit

$$c=\sqrt{\sum_{i=1}^n \sum_{j=1}^n a_{i,j}^2}$$

Zurück zum Stetigkeitsbeweis: Wenn \(x-x_0< \delta\) ist ,dann gilt

$$|A(x)-A(x_0)=|A(x-x_0)| \leq c |x-x_0|<c \delta$$

Wenn also \(\epsilon\) gegeben ist, kann man ein passendes \(\delta\) bestimmen ...

Gruß Mathhilf

Avatar von 14 k

Fürs erste echt super vielen Dank!!

Ich wollte dazu noch fragen: Kann man auch für c wie bei dir anstelle des Eintrages in der Matix also aij einfach max aij wählen? Ist man, dann noch mehr auf der sicheren Seite, da wir den höchsten Wert dieser rellen Einträge in der Matrix verwenden, um dann zu sagen egal welche x Werte wir haben, wir schätzen das eh mit dem höchsten aij ab.


Ich meine also c folgendermaßen setzten:

c = \sqrt{∑ni=1nj=1 (max aij)2}

Hallo,

das kannst Du natürlich machen. c wäre dann \(n\cdot M\), wobei M das Maximum der Absolutwerte der Matrizeneinträge ist. Sieht natürlich nicht so elegant aus, wenn man unnötig grob abschätzt - kommt auch ein wenig auf den Zusammenhang an.

Gruß Mathhilf

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