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Aufgabe: zeigen Sie: Für alle n ∈ N0 und alle a ∈ Rn gilt 3D7E129D-5EDE-4AC3-8F77-C7A4CA961E75.jpeg

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(c) Für alle \( n \in \mathbb{N}_{0} \) und alle \( a \in \mathbb{R}^{n} \) gilt \( \left|\sum \limits_{i=1}^{n}\right| \leq \sum \limits_{i=1}^{n}\left|a_{i}\right| \).

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Fehlt nicht ai in der ersten Summe ? Dann geht es mit vollständiger

Induktion und der Dreiecksungleichung.

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Aloha :)

In der Aufgabenstellung sind gleich mehrere Fehler.

1) Hinter der ersten Summe fehlen die Summanden. Da habe ich \(a_i\) ergänzt.

2) \(n\in\mathbb N_0\) macht keinen Sinn, weil die Summen beim Index \(i=1\) beginnen.

Du kannst da nichts für, weil dir die Aufgabe offenbar genau so gegeben wurde. Es wirft aber ein schlechtes Bild auf die Mathe-Leerer. Das wird irgendwie immer schlimmer statt besser. Nunja, machen wir das beste daraus.

Wir zeigen die folgende Behauptung durch vollständige Induktion über \(n\):$$\left|\sum\limits_{i=1}^na_i\right|\le\sum\limits_{i=1}^n\left|a_i\right|\quad;\quad a_i\in\mathbb R\quad;\quad n\in\mathbb N$$

Verankerung bei \(n=1\):$$\left|\sum\limits_{i=1}^na_i\right|=\left|\sum\limits_{i=1}^1a_i\right|=\left|a_1\right|=\sum\limits_{i=1}^1\left|a_i\right|\le\sum\limits_{i=1}^n\left|a_i\right|\quad\checkmark$$

Induktionsschritt von \(n\) auf \(n+1\):

Für zwei beliebige reelle Zahlen \(x,y\in\mathbb R\) ist \(\pm x\le|x|\) und \(\pm y\le|y|\), daher gilt:$$x+y\le|x|+|y|\quad\text{und}\quad -(x+y)=(-x)+(-y)\le|x|+|y|$$Zusammengefasst heißt das:$$|x+y|=\operatorname{max}(\;(x+y),-(x+y)\;)\le|x|+|y|$$Mit dieser wichtigen Ungleichung haben wir den Induktionsschritt erledigt:

$$\left|\sum\limits_{i=1}^{n+1}a_i\right|=\left|\sum\limits_{i=1}^{n}a_i+a_{n+1}\right|\stackrel{\text{(s.o.)}}{\le}\left|\sum\limits_{i=1}^{n}a_i\right|+\left|a_{n+1}\right|\stackrel{\text{(Ind.Vor.)}}{\le}\sum\limits_{i=1}^{n}\left|a_i\right|+\left|a_{n+1}\right|=\sum\limits_{i=1}^{n+1}\left|a_i\right|\quad\checkmark$$

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