1. Matematická analýza definice (MP leden 2010)

Podobné dokumenty
17. Posloupnosti a řady funkcí

2. přednáška 8. října 2007

Přednáška 6, 6. listopadu 2013

Důkaz Heineho Borelovy věty. Bez újmy na obecnosti vezmeme celý prostor A = M (proč? úloha 1). Implikace. Nechť je (M, d) kompaktní a nechť.

Definice 1.1. Nechť je M množina. Funkci ρ : M M R nazveme metrikou, jestliže má následující vlastnosti:

10 Funkce více proměnných

11. Číselné a mocninné řady

To je samozřejmě základní pojem konvergence, ale v mnoha případech je příliš obecný a nestačí na dokazování některých užitečných tvrzení.

18 Fourierovy řady Úvod, základní pojmy

ŘADY KOMPLEXNÍCH FUNKCÍ

Matematika III. Miroslava Dubcová, Daniel Turzík, Drahoslava Janovská. Ústav matematiky

Matematika 2 LS 2012/13. Prezentace vznikla na základě učebního textu, jehož autorem je doc. RNDr. Mirko Rokyta, CSc. J. Stebel Matematika 2

16 Fourierovy řady Úvod, základní pojmy

Derivace funkce. Přednáška MATEMATIKA č Jiří Neubauer

Úvod základy teorie zobrazení

1. přednáška 1. října Kapitola 1. Metrické prostory.

Texty k přednáškám z MMAN3: 4. Funkce a zobrazení v euklidovských prostorech

1/15. Kapitola 2: Reálné funkce více proměnných

PŘEDNÁŠKA 2 POSLOUPNOSTI

3. přednáška 15. října 2007

1 Množiny, výroky a číselné obory

Limita posloupnosti, limita funkce, spojitost. May 26, 2018

Učební texty k státní bakalářské zkoušce Matematika Posloupnosti a řady funkcí. študenti MFF 15. augusta 2008

MA2, M2. Kapitola 1. Funkční posloupnosti a řady. c 2009, analyza.kma.zcu.cz

19 Hilbertovy prostory

Komplexní analýza. Fourierovy řady. Martin Bohata. Katedra matematiky FEL ČVUT v Praze

1 Topologie roviny a prostoru

Metrické prostory a kompaktnost

INTEGRÁLY S PARAMETREM

Kapitola 9. Rezidua. Matematická analýza 4. KMA/MA o12. Definice 9.1. ( izolovaná singularita )

Petr Hasil. c Petr Hasil (MUNI) Nekonečné řady MA III (M3100) 1 / 183

Texty k přednáškám z MMAN3: 3. Metrické prostory

METRICKÉ A NORMOVANÉ PROSTORY

MKI Funkce f(z) má singularitu v bodě 0. a) Stanovte oblast, ve které konverguje hlavní část Laurentova rozvoje funkce f(z) v bodě 0.

Projekty - Úvod do funkcionální analýzy

Kapitola 1. Úvod. 1.1 Značení. 1.2 Výroky - opakování. N... přirozená čísla (1, 2, 3,...). Q... racionální čísla ( p, kde p Z a q N) R...

4. přednáška 22. října Úplné metrické prostory. Metrický prostor (M, d) je úplný, když každá cauchyovská posloupnost bodů v M konverguje.

Matematika 5 FSV UK, ZS Miroslav Zelený

Home. Obsah. Strana 1 MATEMATIKA. Fullscreen PRO LETECKÉ. Tisk OBORY II. Konec

13. přednáška 13. ledna k B(z k) = lim. A(z) = M(z) m 1. z m.

1 Posloupnosti a řady.

15. Nulové body a póly. Věta. Je-li funkce f : G holomorfní v oblasti G a f(z 0 ) 0 pro z 0 G, pak

KOMPLEXNÍ ČÍSLA A FUNKCE MNOŽINA KOMPLEXNÍCH ČÍSEL C. Alternativní popis komplexních čísel

(,b)={x IR;x < b} (otevřenýinterval) a,b ={x IR;a x b} (uzavřenýinterval)

2. LIMITA A SPOJITOST FUNKCE

Přednáška 9, 28. listopadu 2014 Část 4: limita funkce v bodě a spojitost funkce

Otázky k ústní zkoušce, přehled témat A. Číselné řady

Kapitola 1. Funkční posloupnosti a řady

LEKCE10-RAD Otázky

Matematika (KMI/PMATE)

Dodatek 2: Funkce dvou proměnných 1/9

Helena R ˇ ı hova (CˇVUT) Limita funkce vı ce promeˇnny ch 26. za rˇı / 16

OBECNOSTI KONVERGENCE V R N

Obsah. 1 Lineární prostory 2

(1) Limity. Kristýna Kuncová. Matematika B2 18/19. Kristýna Kuncová (1) Limity 1 / 27

Přednáška 11, 12. prosince Část 5: derivace funkce

I. Diferenciální rovnice. 3. Rovnici y = x+y+1. převeďte vhodnou transformací na rovnici homogenní (vzniklou

LIMITA A SPOJITOST FUNKCE

Základy matematické analýzy

Michal Fusek. 10. přednáška z AMA1. Ústav matematiky FEKT VUT, Michal Fusek 1 / 62

Kapitola 8: Dvojný integrál 1/26

Limita a spojitost funkce a zobrazení jedné reálné proměnné

Je založen na pojmu derivace funkce a její užití. Z předchozího studia je třeba si zopakovat a orientovat se v pojmech: funkce, D(f), g 2 : y =

Rovnice matematické fyziky

Limita posloupnosti a funkce

PRIMITIVNÍ FUNKCE. Primitivní funkce primitivní funkce. geometrický popis integrály 1 integrály 2 spojité funkce konstrukce prim.

OBECNÁ TOPOLOGIE - PŘEDNÁŠKA ZIMA 2014/15. Literatura: Je možno užívat knihy od Engelkinga, Kelleyho, Nagaty, Dugundjiho,...

Úvodní informace. 17. února 2018

Úvod do funkcionální analýzy

i=1 λ ix i,λ i T,x i M}.Množinuvektorů

Spojitost a limita funkce

Euklidovský prostor. Funkce dvou proměnných: základní pojmy, limita a spojitost.

Komplexní analýza. Holomorfní funkce. Martin Bohata. Katedra matematiky FEL ČVUT v Praze

TOPOLOGIE A TEORIE KATEGORIÍ (2017/2018) 4. PREDNÁŠKA - SOUČIN PROSTORŮ A TICHONOVOVA VĚTA.

Matematická analýza pro informatiky I.

PRIMITIVNÍ FUNKCE DEFINICE A MOTIVACE

f(x) = ln arcsin 1 + x 1 x. f(x) = (cos x) cosh x + 3x a nalezněte rovnici tečen ke grafu této funkce v bodech f(x) = (sin x) x2 + 3 cos x

Komplexní analýza. Reziduová věta a její aplikace. Martin Bohata. Katedra matematiky FEL ČVUT v Praze

Základy teorie množin

4. Topologické vlastnosti množiny reálných

FOURIEROVA TRANSFORMACE FOURIEROVA VĚTA

1. přednáška 1. října Kapitola 1. Metrické prostory.

10 Určitý integrál Riemannův integrál. Definice. Konečnou posloupnost {x j } n j=0 nazýváme dělením intervalu [a,b], jestliže platí

Petr Hasil. Prvákoviny c Petr Hasil (MUNI) Úvod do infinitezimálního počtu Prvákoviny / 57

Matematická analýza III.

Funkce jedn e re aln e promˇ enn e Derivace Pˇredn aˇska ˇr ıjna 2015

FOURIEROVA TRANSFORMACE

I. Úvod. I.1. Množiny. I.2. Výrokový a predikátový počet

Kapitola 2: Spojitost a limita funkce 1/20

Učební texty k státní bakalářské zkoušce Matematika Skalární součin. študenti MFF 15. augusta 2008

Vybrané kapitoly z matematiky

METRICKÉ PROSTORY. Konvergence čehosi k čemusi. Začíná se to zašnodrchávat

22 Základní vlastnosti distribucí

Definice. Na množině R je dána relace ( R R), operace sčítání +, operace násobení a množina R obsahuje prvky 0 a 1 tak, že platí

Jednou z nejdůležitějších funkcí, které se v matematice a jejích aplikacích používají je

9. Vícerozměrná integrace

Matematická analýza 4

Funkce. Limita a spojitost

K oddílu I.1 základní pojmy, normy, normované prostory

VII. Limita a spojitost funkce

Transkript:

1. Matematická analýza definice (MP leden 2010) Základní pojmy a definice 1. Definujte metrický prostor, otevřené a uzavřené množiny, hraniční bod množiny. Metrickýprostor jedvojice(m, d),kde M jemnožinabodů a d:m M Rfunkcedvouproměnnýchzvanámetrika, která splňuje 3 axiomy: 1) d(x, y)=0 x=y 2) d(x, y)=d(y, x) 3) d(x, y) d(x, z)+d(z, y) Buď(M, d)metrickýprostor, a Ma r >0reálnéčíslo.Pak otevřenákoulesestředemvaapoloměrem rje B(a, r)={x M d(a, x) < r}. Utevřenákoulesestředemvaapoloměrem rje B(a, r)={x M d(a, x) r}. Množina X Mjeotevřená,pokud a X r >0 : B(a, r) X. Množina X M jeuzavřená,pokudjejídoplněk M \ Xje otevřená množina. Bod a M jehraničníbodmnožiny X M,pokudkaždé okolíbodu a(otevřenámnožinavmobsahujícíbod a)protíná Xi M \ X. 2. Definujte limitní bod množiny, izolovaný bod množiny, uzávěr množiny. Bod a Mjelimitníbodmnožiny X M,pokudkaždéjeho okolí U má nekončný průnik s množinou X(neboli množina U Xjenekonečná). Bod a Mjeizolovanýbodmnožiny X M,pokudexistuje okolí U,že U X= {a}. Uzávěrmnožiny X Mjemnožina X= {a M a= lim n a npronějakou(a n ) X}. Jetoprávěmnožina X limitníbody X. 1

3. Definujte spojité zobrazení mezi metrickými prostory a homeomorfismus. Nechť(M 1, d 1 )a(m 2, d 2 )jsoumetricképrostoryaf: M 1 M 2 jezobrazenímezinimi.pak fjespojitévbodě a M 1, jestliže ε >0 δ >0 d 1 (x, a) < δ d 2 (f(x), f(a)) < ε. Zobrazení f je spojité, když je spojité v každém bodu prostoru M 1. Heinehodefinicespojitosti fv a: fjespojitéva ( ) (a n )(lim a n= aa n a n a) (lim f(a n)=f(a)). n n Bijekce f: M 1 M 2 mezimetrickýmiprostoryjehomeomorfismus,kdyžzobrazení fiinverznízobrazení f 1 jsouspojitá. Pokud taková bijekce existuje, oba metrické prostory jsou homeomorfní. 4. Podejte obě definice kompaktního metrického prostoru, resp. kompaktní množiny v metrickém prostoru. Metrický prostor je kompaktní, když má každá posloupnost bodů(a n ) Mkonvergentnípodposloupnost. Množina X M jekompaktní,kdyžjepodprostor(x, d)s indukovanou metrikou kompaktní.(neboli každá posloupnost bodů(a n ) Xmákonvergentnípodposloupnostslimitouv X. Množina v metrickém prostoru je kompaktní, právě když je topologicky kompaktní. Množina X M jetopologickykompaktní,kdyžkaždéjejí otevřené pokrytí má konečné podpokrytí. Promnožinu Xnazvemesystémmnožin {O i i I}vMjejím otevřenýmpokrytím,kdyžjsouvšechnymnožiny O i otevřené a X i I O i. Konečnépokrytíjekonečnýsystém {O j j J},kde J I jekonečnáakterýpokrývá X. 5. Definujte úplný metrický prostor a kontrahující zobrazení mezi metrickými prostory. Metrický prostor(m, d) je úplný, když každá cauchyovská posloupnost bodů v M konverguje. Posloupnostbodů(a n )vmjecauchyovská,když ε >0 n 0 N : m, n > n 0 a m a n < ε. 2

Zobrazení f : M M metrickéhoprostoru(m, d)samado sebe je kontrahující, když pro nějaké číslo q R splňující 0 < q <1prokaždédvabody x, y Mplatí d(f(x), f(y)) q d(x, y). Pevnýmbodemzobrazení fmnožiny Xsamadoseberozumímebod a X,že f(a)=a. Posloupnostbodů(x n ) Xjeposloupnostiteracízobrazení f: X X,kdyžpro,2,...platí,že x n+1 = f(x n )ax 1 jelibovolnýbodzx. 6. Vysvětlete typy konvergence posloupností a řad funkcí. Posloupnostfunkcí(f n )bodověkonvergujekfunkci fna M kdyžprokaždé x Mplatí Neboli f n fna M, lim f n(x)=f(x). n ε >0 x M n 0 N : n > n 0 f n (x) f(x) < ε. Posloupnostfunkcí(f n )stejnoměrněkonvergujek fna M když f n fna M, ε >0 n 0 N : n > n 0, x M f n (x) f)x) < ε. Posloupnostfunkcí(f n )lokálněstejnoměrněkonverguje k f na M loc {}}{ f n fna M, kdyžkaždé x Mmáokolí U=(x δ, x+δ)(kde δmůže závisetna x),že f n fna U M. Mějmeprofunkce f n : M Rnekonečnouřadu 3 f n

funkcí definovanou jako posloupnost částečných součtů (s n )=(f 1, f 1 + f 2, f 1 + f 2 + f 3,...). Řadabodově konvergujena M,když(s n ) fna M. f n fna M Řadastejnoměrněkonvergujena M,když(s n ) fna M. f n fna M {}}{ Řadalokálněstejnoměrněkonvergujena M,když(s n ) f na M. loc {}}{ f n fna M loc 7. Definujte mocninnou řadu a poloměr konvergence(v reálném oboru). Mocninnou řadou rozumíme nekonečnou řadu funkcí a n (x x 0 ) n. n=0 Čísla s n Rjsoukoeficientyačíslo x 0 Rjestředmocninné řad.projednoduchostseomezmenařadysestředemvnule. Poloměrkonvergencemocninnéřady n=0 a nx n ječíslo R [0, ) {+ }definované R= 1. limsup n a n 1 n Interval( R, R) se nazývá interval konvergence. 4

8. Definujte trigonometrickou řadu, Fourierovy koeficienty funkce a Fourierovu řadu funkce. Trigonometrickou řadou rozumíme nekonečnou řadu funkcí a 0 2 + (a n cos(nx)+b n sin(nx)), n=0 kde a 0, a 1,...ab 1, b 2,...jsoupevnědanéreálnékoeficientya x je reálná proměnná. Fourierovy koeficienty a 0,... a b 1,...funkce f R[ π, π] (tzn. Riemannovsky integrovatelné na[ π, π]) jsou definovány a n = < f,cos(nx) > π = 1 π π π f(x)cos(nx)dx, pro n=0,1,2,... b n = < f,sin(nx) > π = 1 π π π f(x)sin(nx)dx, pro,2,3,.... Fourierovou řadou funkce f R[ π, π] rozumíme trigonometrickouřadu,jejížkoeficienty a n a b n jsourovnyfourierovým koeficientům funkce f. 9. Vysvětlete pojem po částech hladké funkce. Funkce f:[a, b] Rjenaintervalu[a, b]počástechhladká, kdyžexistujekonečnámnožina A [a, b]taková,že fmána množině[a, b] \ Aspojitouprvníderivaci f avkaždémbodu a Amá fijejíderivace f jednostrannélimity. Jednostranné limity označme lim x a + f(x)=f(a+0) a lim x a f(x)=f(a 0). Neboli f jena[a, b]počástechhladká,kdyžexistujedělení a=a 0 < a 1 < a 2 <... < a k = bintervalu[a, b]takové,že f mánakaždémintervalu(a i, a i+1 )spojitouprvníderivaci(i f je na tomto intervalu tedy spojitá) a v dělících bodech existují vlastníjednostrannélimity f(a i +0), f(a i 0), f (a i +0), f (a i 0).(Existenceprvníchdvouplynezdruhýchdvoua Lagrangovy věty o střední hodnotě.) Pokudje fpočástechhladkána[a, b],takjejífourierovařada bodově konverguje. V bodech spojitosti konverguje k funkční hodnotěavdělícíchbodech a i karitmetickémprůměrujednostranných limit. 5

10. Definujte holomorfní funkci a analytickou funkci. Nechť z 0 X C,množina Xjeotevřenáaf: X C.Má-li fv z 0 derivaci,řekneme,žefunkce fjeholomorfnívbodě z 0. Má-li fderivacivkaždémboděmnožiny X,řekneme,že fje holomorfní na množině X. CeláčicelistváfunkcejefunkceholomorfnínacelémC. Množinu D(z 0, R)={z C z z 0 < R}nazývámediskem konvergencemocninnéřady M.Jetootevřenýkruhsestředem v z 0 apoloměrem R. Nechť z 0 X Csotevřenoumnožinou Xa f : X C. Kdyžexistuje r > 0,že D(z 0, r) X a f sedánadisku D(z 0, r)vyjádřitmocninnouřadousestředemvz 0,řeknemě, že fjeanalytickána X. Kdyžseprokaždé z 0 Xakaždétakové r >0,že D(z 0, r) X,dá fvyjádřitnadisku D(z 0, r)mocninnouřadousestředemvz 0,řekneme,že fjeglobálněanalytická. 11. Definujte pojem holomorfního rozšíření a singularity. Jsou-li X Y Cdvěotevřenémnožinyaf: X C, g: Y Cholomorfnífunkcesplňující f(x)=g(x)prokaždé x X,řekneme,že gjeholomorfnírozšířenífunkce f (na množinu Y). Nechť z(z)= n 0 a nz n mápoloměrkonvergence R,že0< R <+ tak,že f: D(0, R) Cjeholomorfnífunkce.Řekneme,žebod u Cnakonvergenčníkružnici,tj. u =R,je singularita funkce f, když neexistuje holomorfní rozšíření f na žádné jeho okolí. Tojest,prožádné δ >0neexistujeholomrfnírozšíření f z D(0, R)na D(0, R) D(u, δ). 6