Banachscher Fixpunktsatz Heron-Verfahren

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dubbox Auf diesen Beitrag antworten »
Banachscher Fixpunktsatz Heron-Verfahren
Meine Frage:
Seien und .
Des weiteren sei eine Abbildung auf definiert durch .

a) Zeigen Sie, dass die Funktion den Fixpunkt bestitzt.

b) Zeigen Sie, dass für alle gilt: . Zeigen sie weiterhin, dass ein existiert mit , für alle .

c) Welche Aussagen können Sie nun nach dem Banachschen Fixpunktsatz über die Folge treffen, wenn wir wählen?

Meine Ideen:
Die Probleme habe ich hauptsächlich bei b), im allgemeinen zeige ich hier ja durch a) und b), dass die Vorraussetzungen für den B-Fixpunktsatz gelten und in c) zeige ich was eben dieser Aussagt.

a)
, wenn ich das so mittels Quadratischer Ergänzung machen darf.

b)
Hier stehe ich auf dem Schlauch, im Prinzip zeige ich ja hier, das abgeschlossen ist und ein Abstand definiert ist. Aber ich weiß nicht mal wieso das Intervall so gewählt wurde, und ob es nur dieses Intervall tut. Ein Ansatz für das ganze wäre super, da ich echt Probleme wegen dem Intervall habe.

c)
Da a) und b) gelten, kann ich nun sagen, dass die A-priori-Abschätzung und die A-posterori-Abschätzung gelten, sowie das die Folge mit gegen konvergiert da laut a).
HAL 9000 Auf diesen Beitrag antworten »

Zitat:
Original von dubbox
Zeigen sie weiterhin, dass ein existiert mit

Die zu zeigende Ungleichung ist aber ziemlich verunfallt. Meinst du da nicht eher ? verwirrt

Zitat:
Original von dubbox
b) [...] Aber ich weiß nicht mal wieso das Intervall so gewählt wurde, und ob es nur dieses Intervall tut.

Es ist sicher ehrenvoll, dass du diese Fragen stellst, d.h., du willst das ganze besser verstehen. Aber pragmatisch gesehen in Hinsicht auf die Lösung dieser Teilaufgabe ist das nicht nötig:

Betrachte es als ein konkret vorgegebenes Intervall, für das du die angegebene Eigenschaft nachweisen sollst. Wieso es gerade dieses Intervall sein soll, ist da völlig irrelevant.

Und zum zweiten Teil deiner Frage: Es ist nicht das einzige Intervall dieser Art, man kann z.B. auch wählen.


P.S.: Der eigentliche Nachweis hier gelingt z.B. durch Betrachtung der diversen Monotonieintervalle von .
dubbox Auf diesen Beitrag antworten »

Zitat:
Die zu zeigende Ungleichung ist aber ziemlich verunfallt. Meinst du da nicht eher ? verwirrt

Völlig richtig Entschuldige :/

Zu aller erst, kann ich die a) denn so bearbeiten?

Zur Monotonie:

Erstmal zeige ich, dass die Folge durch beschränkt ist, also für alle gilt.



Dann zeige ich, dass die Folge monoton fallend ist via

da

Daraus müsste ja folgen, dass die Folge abgeschlossen ist, da oder ist das unsinn?
HAL 9000 Auf diesen Beitrag antworten »

Zu a) Na klar, "Fixpunkt" heißt ja nur zu zeigen , und das hast du gemacht.

Zitat:
Original von dubbox
Erstmal zeige ich, dass die Folge durch beschränkt ist, also für alle gilt.

Eine kleine Korrektur: Du zeigst, dass dies für gilt, und mehr ist auch nicht drin: Startwert ist möglicherweise auch noch kleiner als . Augenzwinkern



Zitat:
Original von dubbox
Dann zeige ich, dass die Folge monoton fallend ist via

da

Der Monotoniebeweis ist in Ordnung.

Aber irgendwie hast du das eigentliche Thema von b) verfehlt, indem du dich sofort auf die Folge stürzt - der Fokus liegt auf einfachen Eigenschaften von .


Ich schreib mal auf, was ich mir hier vorgestellt habe: Für ist , d.h., für sowie für . In ersterem Intervall ist also fallend, in letzterem wachsen, damit gilt für alle die Ungleichung



Und das einfach mal ausrechnen:



Wegen sowie liegt natürlich dieses Intervall vollständig in dem größeren Intervall , womit der geforderte Nachweis erbracht ist.


Genauso dann beim Nachweis von : Es geht um die Funktion , und (noch) nicht um die Folge !
dubbox Auf diesen Beitrag antworten »

Danke für die Antwort, das Problem ist, wir sind im Skript noch nicht bei Ableitungen. Ich denke wir sollen das wohl anders Lösen. Ableitungen werden erst mit dem Differential- und Integralrechnung eingeführt.

Mit der Ableitung hatte ich auch schon mehrere Ansätzte gefunden gehabt, jedoch denke ich, das das hier nicht klappen wird. Der Prof mag das wohl nicht Big Laugh Kann ich das ganze auch über die Intervalle der Folge sagen, ohne eben die Ableitung zu betrachten? Meine Idee war die Monotonie der Folge zu zeigen und so die Abgeschlossenheit. Da Eben die Funktion im Intervall startet und wegen der monoton fallenden Folge auch dieses nie verlässt.
HAL 9000 Auf diesen Beitrag antworten »

Zitat:
Original von dubbox
Danke für die Antwort, das Problem ist, wir sind im Skript noch nicht bei Ableitungen. Ich denke wir sollen das wohl anders Lösen. Ableitungen werden erst mit dem Differential- und Integralrechnung eingeführt.

Ich hatte gedacht, sowas lernt man noch vor dem Abitur? Scheint ja in rasenden Schritten abwärts zu gehen mit dem Bildungsniveau. Big Laugh

Egal, man kann die intervallweise Monotonie von natürlich auch anders nachweisen, mit ähnlichen Techniken wie bei dir oben. Der Hauptpunkt meiner Kritik war aber, dass du dich hier bei b) auf statt auf die Folge beziehen musst!
 
 
dubbox Auf diesen Beitrag antworten »

Haha klar kenne ich Ableitungen aus dem Abitur Big Laugh Nur dürfen wir nichts benutzen, was im Skript nicht definiert ist. Soll eben Stufenweise ablaufen denke ich, Uni halt Big Laugh Kann ich also das ganze benutzten und die Schlüsse dann eben für formulieren ?
HAL 9000 Auf diesen Beitrag antworten »

Das habe ich doch eben gesagt, ja. Da du das später in b) sowieso auch noch brauchst, könnte man auch gleich jetzt schon mal die Differenz der Funktionswerte betrachten:

.

Diese Darstellung (*) ist sowohl für den (analysisfreien!) Nachweis der intervallweisen Monotonie von als auch für die später noch nachzuweisende Kontraktionseigenschaft hilfreich.
dubbox Auf diesen Beitrag antworten »

Danke für deine Ausdauer beim Helfen Big Laugh Ich probiere das mal, (ich frag immer lieber mehrmals nach, als etwas nicht wirklich verstanden zu haben), das Intervall löst aber immernoch eine Denkblockade aus, entschuldige dafür.

Ich zeige dass für und für


Jetzt müsste ich ja zeigen, dass für gilt und für dann

Für

Für wobei es hier denke ich noch einen Schritt bräuchte.

Kann deine Formeln leider nicht zitieren, aber in dem nächsten Schritt rechnest du dann

Da nun und gilt für alle

Habe ich das einigermaßen fehlerfrei nachvollziehen können? Wenn ja wäre dann noch die Kontraktion dran. Ist das was ich zu c) aufgeschrieben habe, wenn b) gezeigt ist so korrekt?
dubbox Auf diesen Beitrag antworten »

Also ich habe irgendwie eine Blockade bei der Kontraktion, ich probiere erstmal zu verstehen was das aussagt
sagt mir ja in Worten, Der Abstand zwischen den Bilder von muss echt kleiner sein als der Abstand von , da . Wieso schreibt man dann nicht einfach ?

Wenn ich die Gleichung benutzte von sieht das dann ja so aus.

Jetzt stehe ich aber vor eine Umformung, bei der mir nichts einfällt. Man sieht ja schon eine gewisse Abhängigkeit von aber ich komm nicht drauf. Wahrscheinlich läuft das dann ja wieder über die Abschätzungen über im Verhältnis zu aber komme nicht drauf.
HAL 9000 Auf diesen Beitrag antworten »

Wieso vs. ? Monoton fallend im Intervall heißt, dass für alle mit die Ungleichung nachzuweisen ist.

Analog dann für "monoton wachsend" im Intervall für alle mit die Ungleichung . Mit fixem Abstand 1 zwischen den Argumenten ist da kein Blumentopf zu gewinnen - anscheinend spuken immer noch die Folgen mit dort ja richtigem Indexabstand 1 durch deinen Kopf. unglücklich


Hinsichtlich des eigentlichen Beweises: Für positive ist , für hingegen . Dies zusammen mit (*) liefert sofort den Nachweis der Monotonieungleichungen.

Zitat:
Original von dubbox
Wieso schreibt man dann nicht einfach ?

Weil das eine schwächere Forderung als mit festem (d.h. von unabhängigen (!)) ist! Und diese schwächere Forderung ist i.a. auch nicht ausreichend für die Konvergenz der Folge , Beispiel:

mit Start

Hier ist , d.h. für alle reellen , laut MWS bedeutet dies dann auch für alle reellen .

Dennoch haben wir hier keine Konvergenz der Folge, denn wie man unschwer sieht haben wir die explizite Darstellung mit bestimmter Divergenz .



Zur Kontraktionsabschätzung hier: Bei Nutzung von (*) ist der Dreh- und Angelpunkt die Abschätzung von für unsere hier zu betrachtenden . Und da sollte unschwer zu erkennen sein







und damit als Resümee , was letztlich dazu führt, dass man in einfach durch Wahl von auf der sicheren Seite ist.
dubbox Auf diesen Beitrag antworten »

Ach herrje, entschuldige die schwere Geburt Big Laugh

Mein Kopf ist noch total in Folgen/Reihen, wir haben letzte Woche Reihen gemacht und jetzt diese Woche mit den Funktionen angefangen und Intervallen. Da wirbelt immer zu beginn alles durcheinander. War auch keine schöne Aufgabe zum Einstieg fand ich Big Laugh aber so sind halt profs

Ich denke dank deiner ausführlichen Hilfe habe ich das jetzt verstanden und kann es in eigenen worten wiedergeben Gott wirklich vielen vielen Dank dafür. Dachte die Aufgabe bekomme ich niemals in den Kopf Big Laugh
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