Kurs:Funktionentheorie/Ungleichungen

Einführung

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Ungleichungen sind ein wesentliches Hilfsmittel um zentrale Aussage in der Funktionentheorie zu zeigen. Da   keine vollständige/totale Ordnung besitzt, muss man für Abschätzungen auf den Betrag der Funktionen übergehen.

Ungleichung für Summe von Realteil- und Imaginärteil - UG-RI

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Sei   stückweise stetig mit  ,   und  , dann gilt:

 

Aufgabe - UG-RI

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Führen Sie den Beweis für UG.RI aus. Der Beweis erfolgt durch Zerlegung in Realteilfunktion und Imaginärteilfunktion, Linearität des Integrals und der Anwendung der Dreiecksungleichung.


Ungleichung für Betrag im Integrand - UG-BI

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Sei   stückweise stetig, dann gilt:[1]

 

Beweis - UG-BI

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Der Beweis wird über eine Fallunterscheidung geführt mit:

  • (BI-1)  
  • (BI-2) 

Fall - (BI-1)

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Mit   folgt  . Da   folgt   und man erhält:

 

Fall - (BI-2)

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Das Integral   ist eine komplexe Zahl mit  , für die gilt mit  :

 

Fall - (BI-2) - Schritt 1

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Mit   erhält durch die Anwendung der Linearität des Integrals:

 


Fall - (BI-2) - Schritt 3

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Sei   und   stückweise stetig mit  ,   und  , dann gilt mit der Linearität des Integrals:

 

Fall - (BI-2) - Schritt 4

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Weil   gilt, erhält man mit der obigen Rechenregel aus Schritt 3 für den Realteil:

 

Fall - (BI-2) - Schritt 5

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Die folgende Realteilabschätzung gegen den Betrag einer komplexen Zahl  

 

für   wird nun auf den Integranden des obigen Integrals   angewendet.

Fall - (BI-2) - Schritt 6

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Die folgende Abschätzung ergibt analog zu Schritt 5 über die Linearität des Integrals

 

Fall - (BI-2) - Schritt 7

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Da   gilt, erhält man insgesamt die gesuchte Abschätzung:

 

q.e.d.

Ungleichung für die Abschätzung über Integrationswegen

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Sei   ein Integrationsweg und   auf der Spur von   stetige Funktion ( ). Dann gilt:

 

Dabei ist   die Länge des Integrals.

Durch Verwendung der obigen Abschätzung nach oben durch   und der Verwendung des Ungleichung (UG-BI) erhält man.

 

Siehe auch

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Literatur

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  1. Funktionentheorie, Fischer, W., Lieb, W. (1988) Vieweg, S. 37

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