TU Wien:Mathematik 1 UE (diverse)/Übungen WS06/Beispiel 103

Man zeige $(C,\le )$ ist Halbordnung mit z = a + ib $\le$ w = c + id, falls a < c oder (a = c und b $\le$ d). Weiters gebe man drei verschiedene komplexe Zahlen $z_1,z_2,z_3\in C$\{0} an, für die $z_1\le z_2$ und $z_3\ge 0$ , aber $z_3{z}_1\ge z_3{z}_2$ gelten.

Lösungsvorschlag

Prüfen ob Halbordnung

Reflexivität:

$zRz:a+ib\le a+ib$ gegeben da a=a und b=b

Antisymmetrie:

$zRw\wedge wRz\Rightarrow z=w$

$a+ib\le c+id\wedge c+id\le a+ib$

Hier muss mit einer Fallunterscheidung gearbeitet werden, da laut Angabe die Möglichkeiten bestehen das a<c bzw. a=c und b<=d sein kann.

1. $a<c\wedge c<a$: nicht möglich

2. $(a=c\wedge b\le d)\wedge (c=a\wedge d\le b)\Rightarrow b=d$: OK

Transitivität:

$zRw\wedge wRq\Rightarrow zRq$

$a+ib\le c+id\le e+if\Rightarrow a+ib\le e+if$

Es muss wiederum eine Fallunterscheidung durchgeführt werden:

1. $a<c\wedge c<e\Rightarrow a<e$: OK

Erster Fall: wenn a kleiner ist als c und c kleiner ist als e gilt auch, dass a kleiner als e ist.

2. $a<c\wedge (c=e\wedge d\le f)\Rightarrow a<e$: OK

Zweiter Fall: wenn a kleiner ist als c und c gleich e, dann gilt bereits, dass a kleiner als e ist.

3. $(a=cwedgeb\le d)\wedge c<e\Rightarrow a<e$: OK

Dritter Fall: wenn a gleich c ist und c kleiner als e ist, dann gilt ebenfalls, dass a kleiner als e ist.

4. $(a=cwedgeb\le d)\wedge (c=e\wedge d\le f)\Rightarrow a=e\wedge b\le f$: OK

Vierter Fall: wenn a gleich c und c gleich e ist, müssen die Imaginärteile beachtet werden, wenn für diese gilt b kleiner gleich d und d kleiner gleich f, dann gilt auch a gleich e und b kleiner gleich f

Reflexivität, Antisymmetrie und Transitivität sind gegeben $\Rightarrow$ Halbordnung

Zahlenbeispiele

Weiters gebe man drei verschiedene komplexe Zahlen $z_1,z_2,z_3\in C$\{0} an, für die $z_1\le z_2$ und $z_3\ge 0$ , aber $z_3{z}_1\ge z_3{z}_2$ gelten.

• $z_1=2-i$

• $z_2=2+i$

• $z_3=i$

Realteil von z1 und z2 sind gleich, z2 ist jedoch größer als z1, da der Imaginärteil von z2 größer ist.

$z_3{z}_1\ge z_3{z}_2$

$i(2-i)\ge i(2+i)$

$2i+1\ge 2i-1$

$1+2i\ge -1+2i$

Aufgrund des niedrigeren Realteils von z3z2 ist z3z1 größer.