0 Daumen
419 Aufrufe

Aufgabe:

Sei (fn)n∈ℕ  eine Funktionenfolge mit fn : ℝ → ℝ

fn(x) = \( \frac{nx}{1+|nx|} \)

Zeigen Sie, dass die Funktionen fn stetig sind. Sind sie auch gleichmäßig stetig? Was ist der punktweise Grenzwert der Folge?

Problem/Ansatz:

Bei mir haptert es bei den Umformungen, so dass ich nicht abschätzen kann nach δ. Die Beträge stören da sehr.

Avatar von

1 Antwort

0 Daumen
 
Beste Antwort

Stetigkeit an einer Stelle a.

Betrachte | fn(x)-fn(a) | < ε

<=>    \( |\frac{nx}{1+|nx|} - \frac{na}{1+|na|}| < \varepsilon \)

<=>    \( |\frac{nx(1+|na|)-na(1+|nx|)}{(1+|na|)(1+|nx|)|} < \varepsilon \)

Dann musst du wohl Fallunterscheidungen treffen:

1. Fall: a>0, dann ist bei hinreichend kleinem δ (was noch zu wählen ist)

                 auch x>0. Also fallen die Beträge bei na und nx weg

               und es bleibt nach Berechnung der Bruchdifferenz

         \( |\frac{nx-na}{(1+nx)(1+na)}  | < \varepsilon \)

<=>    \( \frac{n|x-a|}{(1+nx)(1+na)}   < \varepsilon \)

Nun ist ja für positives x und a (und n sowieso)

1+nx > 1   und   1+na > 1  also der Nenner >1 und damit

der Wert des Bruches kleiner als der Zähler und es reicht

das δ so zu wählen, dass \( n|x-a|< \varepsilon \) gilt

bzw.          \( |x-a|< \frac{\varepsilon }{n} \)

Da wäre also     \( δ= \frac{\varepsilon }{n} \) eine

sinnvolle Wahl. Damit (s.o.) auch x positiv garantiert ist,

muss auch   \( δ \lt a \) gelten, also wäre   \( δ = min( a, \frac{\varepsilon }{n} ) \)

ein geeignetes   \( δ \) damit | x - a | < δ ==>    | fn(x)-fn(a) | < ε  gilt.

So ähnlich wird es wohl für a<0 und für a=0 auch klappen.

Avatar von 289 k 🚀

Die Zeile mit dem zweiten Doppelpfeil kommt mir merkwürdig bis falsch vor. Sollte da nicht ein einzige Bruch stehen?

Da hast du recht, ich korrigiere das.

Ein anderes Problem?

Stell deine Frage

Willkommen bei der Mathelounge! Stell deine Frage einfach und kostenlos

x
Made by a lovely community