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Aufgabe:

Gegeben sei die reelle Funktion fx0(x) = 1/(x-x0)2

Betrachte nun die Funktionenfolge (fn) von n=0 bis Unendlich (also der Paramter x0 durchläuft nun der Reihe nach alle natürlichen Zahlen).

Bestimme das Konvergenzverhalten dieser Funktionenfolge (punktweise und/oder gleichmäßig) und berechne die Grenzfunktion.

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Danke :)

Ich hätte jetzt noch eine änliche Aufgabe, wo ich auch punktweise und/oder gleichmäßige Konvergenz bestimmen soll:

fx0(x) = 1/(1+(x-x0)2)

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Wir betrachten \( f_{n}(x)=\frac{1}{(x-n)^{2}} . \) Es folgt für ein beliebiges \( x \notin \mathbb{N} \)
\( \lim \limits_{n \rightarrow \infty} f_{n}(x)=\lim \limits_{n \rightarrow \infty} \frac{1}{(x-n)^{2}}=\lim \limits_{n \rightarrow \infty} \frac{1}{x^{2}-2 x n+n^{2}}=0 \)
Für die gleichmässige Konvergenz berechnen wir
\( \sup _{x \in \mathbb{R} \backslash \mathbb{N}}\left|f_{n}(x)\right|=\sup _{x \in \mathbb{R} \backslash \mathbb{N}}\left|\frac{1}{x^{2}-2 x n+n^{2}}\right| \)
Um den obigen Ausdruck zu maximieren, müssen wir den Nenner minimieren, also bestimmen wir die Minimalstelle (wenn es denn eine gibt) von
\( x^{2}-2 x n+n^{2} \)
Indertat hat die Funktion eine Minimalstelle bei \( x=n \), das dürfen wir aber nicht einsetzen, da \(n \in \mathbb{N}\) und der Nenner somit 0 wäre. Wir können aber somit die Funktion \( x^{2}-2 x n+n^{2} \) beliebig nahe an Null heranbringen und daher den Ausdruck

\(\left|\frac{1}{x^{2}-2 x n+n^{2}}\right|\) beliebig gross machen, somit konvergiert die Folge nicht gleichmässig.

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