Abelscher Grenzwertsatz

Aufrufe: 639     Aktiv: 22.01.2021 um 03:37

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Definition: Wenn für eine reelle Potenzreihe \(\sum_{n=0}^{\infty} \ {a_{n}}(x-x_{0})^n \) mit Konvergenzradius r > 0 und Entwicklungspunkt \(x_{0}\) \(\in\) \(\mathbb{R}\) gilt, dass für \(\tilde{x}\) \(\in\) \(\mathbb{R}\) mit |\(\tilde{x}\) - \(x_{0}\)| = r die Reihe (\(\sum_{n=0}^{\infty} \ {a_{n}}\)(\(\tilde{x}\) - \(x_{0})\)\(^n\)) konvergiert, so ist lim x \(\to\) \(\tilde{x}\)  \(\sum_{n=0}^{\infty} \ {a_{n}}(x-x_{0})^n \) = \(\sum_{n=0}^{\infty} \ {a_{n}}\)(\(\tilde{x}\) - \(x_{0})\)\(^n\)

 

Im Beweis wird jetzt folgendes definiert: \(s_{j}\) =  \(\sum_{n=0}^{j} \ {a_{n}} \) und s =  \(\sum_{n=0}^{\infty} \ {a_{n}} \) sowie die Funktion f : (-1,1) \(\to\) \(\mathbb{R}\) mit f(x)= \(\sum_{n=0}^{\infty} \ {a_{n}}x^n \). Man nimmt auch o.B.d.A an, dass r = 1 und \(\tilde{x}\) = 1 ist. Gesucht ist nun eine Darstellung der Differenz s - f(x), die eine Abschätzung gegenüber der Differenz |1-x| erlaubt. 

Meine Frage ist, warum ist genau das gesucht und warum würde das den Satz beweisen? Der Beweis endet dann quasi mit " |s - f(x)| \(\le\) \(\delta\)  \(\sum_{n=0}^{\infty} \ {|s-s_{n}|}\) + \(\frac {\epsilon} {2}\) = \(\epsilon\) und wir haben die stetige Fortsetbarkeit im Grenzfall x \(\to\) 1 gezeigt".

P.S Ich kann auch gerne Fotos des Beweises hochladen, wenn es so nicht klar ist was ich meine. Vielleicht habe ich auch irgendwas zur Stetigkeit nicht verstanden, sonst wüsste ich vielleicht warum das den Satz beweisen soll. Keine Ahnung,

P.P.S Ich habe leider nicht rausbekommen, wie ich ein limes hier mit LaTeX eingebe.

 

 
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Ich versuche es mal mit einer etwas anderen Definition. Vielleicht wird es dann klarer.

Betrachte die Funktion \( f: (-1,1] \to \mathbb{R} \) definiert durch \( f(x) = \begin{cases} s & x=1 \\ \sum_{n=0}^\infty a_n x^n & sonst \end{cases} \)

Der Beweis zeigt nun:

Für ein beliebiges \( \varepsilon > 0 \) gibt es ein \( \delta > 0 \), sodass für alle \( x \in (-1,1] \) gilt

\( \vert 1-x \vert \le \delta \Rightarrow \vert f(1)-f(x) \vert = \vert s-f(x) \vert \le \varepsilon \)

Dies ist genau das \( \varepsilon \)-\(\delta\)-Kriterium dafür, dass \( f \) an der Stelle \( 1 \) stetig ist.

Wir wissen also, dass \( f \) an der Stelle \( 1 \) stetig ist. Mit dem Folgenkriterium erhalten wir also

\( \lim_{x \to 1} \sum_{n=0}^\infty a_n x^n = \lim_{x \to 1} f(x) = f(1) = s \)

und das ist genau das, was wir zeigen wollten.

Anstelle von \( x_0=0 \), \( r=1 \) und \( \bar{x}=1 \) kann man den Beweis auch für den allgemeinen Fall führen. Das sollte dann völlig analog sein.

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