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eine stetige, 1periodische Funktion ist beschränkt

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Tags: Beschränkt, Funktion, Integration, Stetigkeit

 
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TierraT

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21:32 Uhr, 22.03.2015

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Hallo!

Die Angabe lautet so: f(x) ist eine auf ganz definierte, stetige und 1-periodische Funktion (also f(x)=f(x+1)). Zu zeigen ist nun, dass f(x) auf beschränkt ist. Ich habe eigentlich schon eine ungefähre Lösung, nur bin ich mir nicht sicher, ob es stimmt/als Argument reicht. Vielleicht könnte mir hier irgendwer helfen?

Das, was ich bis jetzt habe ist:

Nehmen wir die kompakte Menge [0,1]. Da die Menge kompakt ist, muss sie ein Minimum und ein Maximum annehmen.

Wir definieren:

a= { x [ 0,1 ] : f(x) x, x [ 0,1 ] },
b= { x [ 0,1 ] : f(x) x, x [ 0,1 ] },

f(a) und f(b) sind laut Angabe periodisch, also muss gelten:

f(a)=f(a+1)=f(a+2)=f(a+3)=...
f(b)=f(b+1)=f(b+2)=f(b+3)=...

Also gilt für jedes Intervall [x,x+1]:

aʹ:f(aʹ)=f(a)
bʹ:f(bʹ)=f(b)

Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert):
"Ich bräuchte bitte einen kompletten Lösungsweg." (setzt voraus, dass der Fragesteller alle seine Lösungsversuche zur Frage hinzufügt und sich aktiv an der Problemlösung beteiligt.)
Hierzu passend bei OnlineMathe:
Funktion (Mathematischer Grundbegriff)
Stetigkeit (Mathematischer Grundbegriff)

Online-Übungen (Übungsaufgaben) bei unterricht.de:
 
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Shipwater

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21:45 Uhr, 22.03.2015

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Deine Idee ist schon zielführend, allerdings ist bei der Definition von a und b etwas schief gegangen. Ich sehe auch nicht wofür du diese überhaupt definierst.
Du weißt, dass es ein C>0 mit |f(x)|C für alle x[0,1] gibt (da f stetig und [0,1] kompakt). Mit der 1-Periodizität ergibt sich doch dann sofort |f(x)|C für alle x.
Man kann die Erweiterung der Ungleichung von [0,1] auf natürlich auch formaler gestalten, wenn man unbedingt möchte. Dazu überlegt man sich zuerst induktiv, dass die 1-Periodizität sogar f(x)=f(x+k) für jedes k und jedes x impliziert. Ist dann x beliebig so folgt wegen x damit f(x)=f(x-x) und da 0x-x<1 dann schließlich |f(x)|=|f(x-x)|C
Dabei soll x für die Gaußklammer (Abrundungsfunktion) stehen, sprich x=max{k|kx}
TierraT

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12:53 Uhr, 23.03.2015

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Vielen Dank! Das würde dann auch schon als Beweis reichen, oder?

Ich hätte noch eine Frage zu einem anderen Teil des Beispiels:

f(x) ist immer noch irgendeine auf R definierte, stetige und 1-periodische Funktion.

Kann ich annehmen, dass α-[α]+12f(x)dx=α-[α]1f(x)dx

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Shipwater

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19:13 Uhr, 23.03.2015

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Mir würde es reichen. Und ja letzteres gilt. Mit folgendem Zwischenschritt sollte es (nicht nur anschaulich) klar sein:
α-α+12f(x)dx=α-α1f(x+1)dx=α-α1f(x)dx wobei im ersten Schritt substituiert wird und im zweiten die 1-Periodizität ins Spiel kommt.
Frage beantwortet
TierraT

TierraT aktiv_icon

22:31 Uhr, 23.03.2015

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Danke!