Difference between revisions of "TU Wien:Analysis UE (diverse)/Übungen SS19/Beispiel 287"

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Man zeige, dass eine Menge <math>O \subseteq \R^2</math> bzgl. der Euklidischen Metrik <math>d_2</math> offen ist genau dann, wenn <math>O</math> offen ist bzgl. der Summen-Metrik <math>d_1</math>.
 
Man zeige, dass eine Menge <math>O \subseteq \R^2</math> bzgl. der Euklidischen Metrik <math>d_2</math> offen ist genau dann, wenn <math>O</math> offen ist bzgl. der Summen-Metrik <math>d_1</math>.
 
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===== Euklidische Distanzen =====
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<math>d_1((x_1, x_2), (y_1, y_2)) = |x_1 - y_1| + |x_2 - y_2|</math>
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<math>d_2((x_1, x_2), (y_1, y_2)) = \sqrt{(x_1 - y_1)^2 + (x_2 - y_2)^2}</math>
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== Lösungsvorschlag von [[Benutzer:Derpizzabäcker|DerPizzabäcker]] ==
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Zuerst einmal schreiben wir die Angabe nochmal als Formel auf:
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<math>x \in O \implies \exists U_e(x) \subseteq O \iff x \in O \implies \exists U_d(x) \subseteq O</math> wobei <math>U_e</math> von d2 abhängt und <math>U_d</math> von d1.
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Die Aussage <math>\exists U_e(x)</math> kann man auch als <math>\exists y \in O, e > 0: d_2(x, y) < e</math> anschreiben. (Also es existiert ein y in einer epsilon Umgebung). Wenn wir nun zeigen, dass <math>\exists y \in O, e > 0: d_2(x, y) < e</math> und <math>\exists y \in O, d > 0: d_1(x, y) < d</math> äquivalent sind, so sind auch die ursprünglichen Formeln äquivalent. Dazu formen wir beide Ausdrücke so um, dass sie ähnlich ausschauen:
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& d_2(x, y) < e\\
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\iff& \sqrt{(x_1 - y_1)^2 + (x_2 - y_2)^2} < e\\
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& d_1(x, y) < d\\
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\iff& (x_1 - y_1)^2 + 2 \cdot |x_1 - y_1|\cdot|x_2 - y_2| + (x_2 - y_2)^2 < d^2\\
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\iff& (x_1 - y_1)^2 + (x_2 - y_2)^2 < d^2 - 2\cdot|x_1 - y_1|\cdot|x_2 - y_2|
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Hier sieht man, dass die beiden Aussagen auf der linken Seite ident sind, aber auf der rechten etwas unterschiedlich. Wenn wir nun <math>e^2 = d^2 - 2\cdot|x_1 - y_1|\cdot|x_2 - y_2|</math> wählen sind sie ident.
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--[[Benutzer:Derpizzabäcker|DerPizzabäcker]] 09:01, 12. Jun. 2019 (CEST)

Latest revision as of 11:02, 28 September 2019

Man zeige, dass eine Menge O \subseteq \R^2 bzgl. der Euklidischen Metrik d_2 offen ist genau dann, wenn O offen ist bzgl. der Summen-Metrik d_1.

Hilfreiches[edit]

Offene Menge
Offene Menge[Bearbeiten, WP, Definition 6.6]

Eine Menge D \subseteq \R^n heißt offen, wenn aus x \in D folgt, dass es eine Umgebung U_e(x) gibt mit U_e(x) \subseteq D.

Euklidische Distanzen[edit]

d_1((x_1, x_2), (y_1, y_2)) = |x_1 - y_1| + |x_2 - y_2|

d_2((x_1, x_2), (y_1, y_2)) = \sqrt{(x_1 - y_1)^2 + (x_2 - y_2)^2}

Lösungsvorschlag von DerPizzabäcker[edit]

Zuerst einmal schreiben wir die Angabe nochmal als Formel auf:

x \in O \implies \exists U_e(x) \subseteq O \iff x \in O \implies \exists U_d(x) \subseteq O wobei U_e von d2 abhängt und U_d von d1.

Die Aussage \exists U_e(x) kann man auch als \exists y \in O, e > 0: d_2(x, y) < e anschreiben. (Also es existiert ein y in einer epsilon Umgebung). Wenn wir nun zeigen, dass \exists y \in O, e > 0: d_2(x, y) < e und \exists y \in O, d > 0: d_1(x, y) < d äquivalent sind, so sind auch die ursprünglichen Formeln äquivalent. Dazu formen wir beide Ausdrücke so um, dass sie ähnlich ausschauen:


\begin{align}
& d_2(x, y) < e\\
\iff& \sqrt{(x_1 - y_1)^2 + (x_2 - y_2)^2} < e\\
\iff& (x_1 - y_1)^2 + (x_2 - y_2)^2 < e^2
\end{align}



\begin{align}
& d_1(x, y) < d\\
\iff& |x_1 - y_1| + |x_2 - y_2| < d\\
\iff& (x_1 - y_1)^2 + 2 \cdot |x_1 - y_1|\cdot|x_2 - y_2| + (x_2 - y_2)^2 < d^2\\
\iff& (x_1 - y_1)^2 + (x_2 - y_2)^2 < d^2 - 2\cdot|x_1 - y_1|\cdot|x_2 - y_2|
\end{align}

Hier sieht man, dass die beiden Aussagen auf der linken Seite ident sind, aber auf der rechten etwas unterschiedlich. Wenn wir nun e^2 = d^2 - 2\cdot|x_1 - y_1|\cdot|x_2 - y_2| wählen sind sie ident.

--DerPizzabäcker 09:01, 12. Jun. 2019 (CEST)