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Wahr- oder Falsch-Aussagen Funktionentheorie |
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Jabaa2
Aktiv  Dabei seit: 04.03.2021 Mitteilungen: 24
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Hallo zusammen,
ich habe ein paar Probleme bei einfachen Probeklausuraufgaben (in Complex Ana) , welche aber oftmals auf die eine oder andere Art und Weise in den Altklausuren drankommen. Diese wollte ich gerne verstehen und bearbeiten können und würde mich über Hilfe von euch freuen ;) .
Hier geht es immer darum zu erkennen ob die Aussagen wahr oder falsch sind
 
1.Ist f eine ganze Funktion, die auf der reellen Achse beschränkt ist, so ist f konstant. oder auch eine ähnliche Variante: 2.Sei f eine ganze Funktion mit f(z)=0 für alle z in \IC mit Re(z)=0. Dann ist f konstant. Auch noch ein paar von einem anderen Schlag: 3.Es gibt eine holomorphe Funktion f:\IC->\IC mit f(z)!=1 für alle z \el\ \IC oder auch ähnlich 4.Es gibt eine Funktion f:\IC->\IC, die in genau einem Punkt komplex differenzierbar ist. Also bei den beiden ersten Aussagen muss man denke ich irgendwie dazu kommen, dass Liouville Theorem anzuwenden. Ich wüsste leider nicht wie, vielleicht mit irgendeiner Funktion verbinden die dann beschränkt sein wird ? Die 3. Aussage müsste wahr aufgrund des kleinen Satzes von Picard sein, den wir zwar mal erwähnt haben, aber nicht bewiesen haben. Also hier stellt sich die Frage wie man solch eine Funktion selber wählt. Zur 4 kann ich nur sagen, dass eine solche Aussage im reellen ja möglich ist, aber ich habe schon oft den Fehler gemacht komplexe Probleme auf dass reelle übertragen zu wollen und irgendwas ging oft schief.
Also über jede Hilfe würde ich mich freuen
Viele Grüße
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sonnenschein96
Senior  Dabei seit: 26.04.2020 Mitteilungen: 394
 |     Beitrag No.1, eingetragen 2021-03-05
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Hallo Jabaa2,
es ist schwierig, Dir Hinweise zu geben, ohne schon zu viel zu verraten... Aber ich versuche es mal:
Zu 1.: Was kennst Du denn für glatte beschränkte Funktionen \(f\colon\mathbb{R}\to\mathbb{R}\) (außer konstante Funktionen)?
Zu 2.: Stichwort Identitätssatz.
Zu 3.: Fällt Dir eine ganze Funktion \(g\) mit \(g(z)\neq0\) für alle \(z\in\mathbb{C}\) ein? Dann kannst Du \(f(z)=g(z)+1\) setzen.
Zu 4.: Probier z.B. mal ein paar reellwertige Funktionen aus und schau Dir die Cauchy-Riemannschen-Differentialgleichungen an. Versuche die Funktion so zu wählen, dass diese in genau einem Punkt erfüllt sind.
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Jabaa2
Aktiv  Dabei seit: 04.03.2021 Mitteilungen: 24
 |     Beitrag No.2, vom Themenstarter, eingetragen 2021-03-05
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Okay diese Tipps nehme ich erstmal an und werde meine Ansätze oder Lösungen nach etwas nachdenken hierhin schreiben. Vielen Dank ;)
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Jabaa2
Aktiv  Dabei seit: 04.03.2021 Mitteilungen: 24
 |     Beitrag No.3, vom Themenstarter, eingetragen 2021-03-05
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Okay wenn ich die Sachen richtig habe sind die alle recht einfach gewesen:
 
Ich kann e^f betrachten und wenn ich jetzt f=x+i*y schreibe dann gilt e^(x+i*y)=e^x*cos(y)+i*e^x*sin(y) jetzt entspricht e^x ja meinem Betrag der Komplexen Zahl und dieser Betrag ist beschränkt. Da x beschränkt ist oder mache ich etwas falsch ? Jetzt weiter: Da e^f offensichtlich eine ganze Funktion ist und auch beschränkt ist muss sie konstant sein, wegen des Liouville Theorems. Aber wenn e^f konstant ist dann muss auch f konstant sein. Damit wäre die Aussage wahr. Zur 2 Ich sage mal du hast mir 90 % der Abeit mit dem Wort Identitätstheorem abgenommen ;) ( Ist keine Kritik an dir nur an mir selber ;) ) f ist auf der imaginären Achse Dann gilt f(i*y)=0 für alle y\el\ \IR. Aber es gibt ja wie schon bekannt eine Funktion g(z)=0 für alle z\el\ \IC. Damit gilt f(i*y)=g(i*y) und damit nach Identitätstheorem f=g und damit ist f konstant 3. Also ich weiß nicht so recht was du mit deinem Tipp meinst, aber ich hatte dann auch eine andere Idee Ich könnte doch eine beliebige konstante Funktion ungleich 1 nehmen. Diese sind doch holomorph und ich wäre fertig ? 4. Also mit deinem Tipp denke ich, man könnte z.B f(x+i*y)= x+i*y^2 nehmen Dann gilt nach der Cauchy-Riemannischen Differentialgleichung 1=2*y und 0=0. Damit wäre f nur in i*1/2 differenzierbar. Sind diese Begründungen alle richtig ?
Ach mist glaube meine 4. ist Falsch denke ich, da müsste doch auch eine Bedingung an x drine stecken oder denke ich etwas falsch ?
Aber jetzt die 4.
 
f(x+i*y)=x*y+i*x*y müsste gehen, diese wäre nur für x=y=0 differenzierbar
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sonnenschein96
Senior  Dabei seit: 26.04.2020 Mitteilungen: 394
 |     Beitrag No.4, eingetragen 2021-03-06
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Zu 1.: Ich interpretiere \(x\) hier als den Realteil Deiner Funktion \(f\). Was Du gezeigt hast ist, dass eine ganze Funktion mit beschränktem Realteil konstant ist. Dieser ist aber nicht als beschränkt vorausgesetzt worden, sondern die Menge \(f(\mathbb{R})\subseteq\mathbb{C}\) ist beschränkt. Das ist zumindest was ich darunter verstehe, dass die Funktion "auf der reellen Achse beschränkt ist".
Dir sollten eigentlich sofort ganze (nicht konstante) Funktionen \(f\) einfallen, sodass \(f(\mathbb{R})\) beschränkt ist. Probier einfach die Funktionen aus, die Du aus der Schule kennst^^
Zu 3.: Ja jede konstante Funktion ungleich \(1\) erfüllt dies natürlich auch. Du hattest aber den kleinen Satz von Picard erwähnt, daher wäre es zur Übung denke ich sinnvoll, sich auch einmal nicht konstante Funktionen anzuschauen. Dass es solche Funktionen gibt zeigt, dass man im kleinen Satz vom Picard für das Bild wirklich den Zusatz "bis auf eventuell einen Punkt" benötigt.
Zu 4.: Ja Dein ursprüngliches Beispiel war falsch, da die Cauchy-Riemannschen-Differentialgleichungen in allen Punkten der Form \(x+\frac{i}{2}\) mit \(x\in\mathbb{R}\) erfüllt sind. In Deinem zweiten Beispiel ergeben diese \(y=x\) und \(x=-y\) was wie Du schon sagtest auf \(x=y=0\) führt.
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Jabaa2
Aktiv  Dabei seit: 04.03.2021 Mitteilungen: 24
 |     Beitrag No.5, vom Themenstarter, eingetragen 2021-03-06
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Danke für deine Hilfe, ja sieht so aus, dass meine Lösung für 1 falsch ist. Ich setzte mich morgen nochmal dran und schreibe auch nochmal zur 1 und 3 dann was, aber grade will mir nix mehr einfallen, aber sitze auch schon den ganzen Tag über ein paar Klausuren ;) .
Viele Grüße
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Jabaa2
Aktiv  Dabei seit: 04.03.2021 Mitteilungen: 24
 |     Beitrag No.6, vom Themenstarter, eingetragen 2021-03-06
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Okay dann zur 1 muss ich zeigen,dass die Aussage nicht stimmt oder mache ich wieder etwas falsch ?
Habe mir gedacht, dass ich f(z)=sin(z) wähle, dann wäre sin(z) auf der reellen Achse beschränkt, aber nicht konstant, also ein Wiederspruch.
Zur 3 fällt mir leider nix dazu ein, außer die schon gesagten konstanten Funktionen ungleich 1.
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Jabaa2
Aktiv  Dabei seit: 04.03.2021 Mitteilungen: 24
 |     Beitrag No.7, vom Themenstarter, eingetragen 2021-03-06
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zur 4 könnte ich eventuell einfach e^z als Funkton wählen für alle z in den komplexen zahlen, dannhätte ich eine Funktuíon die,die 0 nicht erreicht.
Damit kann ich e^z +1=f(z) wählen ?
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sonnenschein96
Senior  Dabei seit: 26.04.2020 Mitteilungen: 394
 |     Beitrag No.8, eingetragen 2021-03-06
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Ja, \(f(z)=\sin(z)\) als Gegenbeispiel für 1. und \(f(z)=\exp(z)+1\) für 3. passen :)
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Jabaa2
Aktiv  Dabei seit: 04.03.2021 Mitteilungen: 24
 |     Beitrag No.9, vom Themenstarter, eingetragen 2021-03-06
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Dankeschön für die Hilfe auch deine Tipps waren sehr gut gewählt. Sorry für das schwer von Begriff sein, aber manche Leitungen sind halt etwas länger als andere ;) .
Viele Grüße
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