Zadania. 4 grudnia k=1

Podobne dokumenty
AM II /2019 (gr. 2 i 3) zadania przygotowawcze do I kolokwium

Zbiory i odwzorowania

Funkcje jednej zmiennej. Granica, ci gªo±. (szkic wykªadu)

Podstawy matematyki dla informatyków

Wykªad 4. Funkcje wielu zmiennych.

1 Poj cia pomocnicze. Przykªad 1. A A d

1 Przypomnienie wiadomo±ci ze szkoªy ±redniej. Rozwi zywanie prostych równa«i nierówno±ci

Wielomiany o wspóªczynnikach rzeczywistych

CAŠKA NIEOZNACZONA. Politechnika Lubelska. Z.Šagodowski. 18 lutego 2016

Materiaªy do Repetytorium z matematyki

Wielomiany. El»bieta Sadowska-Owczorz. 19 listopada 2018

Matematyka 1. Šukasz Dawidowski. Instytut Matematyki, Uniwersytet l ski

Informacje pomocnicze:

1. Przedstaw w postaci algebraicznej liczby zespolone: 2. Narysuj zbiory punktów na pªaszczy¹nie:

A = n. 2. Ka»dy podzbiór zbioru sko«czonego jest zbiorem sko«czonym. Dowody tych twierdze«(elementarne, lecz nieco nu» ce) pominiemy.

Funkcje, wielomiany. Informacje pomocnicze

Wykªad 7. Ekstrema lokalne funkcji dwóch zmiennych.

Podstawy matematyki dla informatyków. Funkcje. Funkcje caªkowite i cz ±ciowe. Deniowanie funkcji. Wykªad pa¹dziernika 2012

gdzie wektory α i tworz baz ortonormaln przestrzeni E n

Funkcje wielu zmiennych

Funkcje wielu zmiennych

Ciaªa i wielomiany. 1 Denicja ciaªa. Ciaªa i wielomiany 1

Informacje pomocnicze

ELEMENTARNA TEORIA LICZB. 1. Podzielno±

f(x) f(x 0 ) i f +(x 0 ) := lim = f(x 0 + x) f(x 0 ) wynika ci gªo± funkcji w punkcie x 0. W ka»dym przypadku zachodzi:

Metody dowodzenia twierdze«

Funkcje wielu zmiennych

I Rok LOGISTYKI: wykªad 2 Pochodna funkcji. iloraz ró»nicowy x y x

EGZAMIN MAGISTERSKI, r Matematyka w ekonomii i ubezpieczeniach

*** Teoria popytu konsumenta *** I. Pole preferencji konsumenta 1. Przestrze«towarów 2. Relacja preferencji konsumenta 3. Optymalny koszyk towarów

JAO - J zyki, Automaty i Obliczenia - Wykªad 1. JAO - J zyki, Automaty i Obliczenia - Wykªad 1

Estymacja parametru gªadko±ci przy u»yciu falek splajnowych

istnienie elementu neutralnego dodawania (zera): 0 K a K a + 0 = a, istnienie elementu neutralnego mno»enia (jedynki): 1 K a K a 1 = a,

Zadania z PM II A. Strojnowski str. 1. Zadania przygotowawcze z Podstaw Matematyki seria 2

Zbiory ograniczone i kresy zbiorów

Twierdzenie 1 (Hindmana). Ustalmy dowolne kolorowanie zbioru liczb naturalnych na sko«czenie wiele kolorów. Wtedy istnieje zbiór niesko«- czony A

Strategia czy intuicja?

punkcie. Jej granica lewostronna i prawostronna w punkcie x = 2 wynosz odpowiednio:

Ekstremalnie maªe zbiory

Zadania z analizy matematycznej - sem. II Ekstrema funkcji wielu zmiennych, twierdzenia o funkcji odwrotnej i funkcji uwikªanej

Geometria Algebraiczna

Analiza i aproksymacja nieliniowego modelu elastycznego ograniczaj cego odksztaªcenie

Liczby zespolone Pochodna Caªka nieoznaczona i oznaczona Podstawowe wielko±ci zyczne. Repetytorium z matematyki

Zdzisªaw Dzedzej, Katedra Analizy Nieliniowej pok. 611 Kontakt:

Funkcje. Oznaczenia i pojęcia wstępne. Elementy Logiki i Teorii Mnogości 2015/2016

1 Relacje i odwzorowania

Zagadnienia na wej±ciówki z matematyki Technologia Chemiczna

1 Otwarto± i domkni to±

Rachunek caªkowy funkcji wielu zmiennych

Automorzmy modeli i twierdzenie EhrenfeuchtaMostowskiego

Twierdzenie Wedderburna Witold Tomaszewski

Interpolacja funkcjami sklejanymi

EGZAMIN MAGISTERSKI, r Matematyka w ekonomii i ubezpieczeniach

Indeksowane rodziny zbiorów

Zadania z analizy matematycznej - sem. II Rachunek ró»niczkowy funkcji wielu zmiennych

W poprzednim odcinku... Podstawy matematyki dla informatyków. Relacje równowa»no±ci. Zbiór (typ) ilorazowy. Klasy abstrakcji

Twierdzenie Choqueta o mierzalno±ci rzutów

Metodydowodzenia twierdzeń

Przekroje Dedekinda 1

a) f : R R R: f(x, y) = x 2 y 2 ; f(x, y) = 3xy; f(x, y) = max(xy, xy); b) g : R 2 R 2 R: g((x 1, y 1 ), (x 2, y 2 )) = 2x 1 y 1 x 2 y 2 ;

Cz ± I. Analiza Matematyczna I

Relacj binarn okre±lon w zbiorze X nazywamy podzbiór ϱ X X.

ARYTMETYKA MODULARNA. Grzegorz Szkibiel. Wiosna 2014/15

Oba zbiory s uporz dkowane liniowo. Badamy funkcj w pobli»u kresów dziedziny. Pewne punkty szczególne (np. zmiana denicji funkcji).

Twierdzenie Wainera. Marek Czarnecki. Warszawa, 3 lipca Wydziaª Filozoi i Socjologii Uniwersytet Warszawski

Zad. 1 Zad. 2 Zad. 3 Zad. 4 Zad. 5 SUMA. W obu podpunktach zakªadamy,»e kolejno± ta«ców jest wa»na.

1 Podstawowe terminy. Funkcje Analityczne II. Literatura Pomocnicza:

Matematyka dyskretna dla informatyków

Rachunek ró»niczkowy funkcji jednej zmiennej

Wst p do analizy falkowej Notatki z wykªadu. Maciej Paluszy«ski

Analiza matematyczna dla informatyków Notatki z wykªadu. Maciej Paluszy«ski

Ÿ1 Oznaczenia, poj cia wst pne

2 Podstawowe obiekty kombinatoryczne

Czy funkcja zadana wzorem f(x) = ex e x. 1 + e. = lim. e x + e x lim. lim. 2 dla x = 1 f(x) dla x (0, 1) e e 1 dla x = 1

jest ciągiem elementów z przestrzeni B(R, R)

Interpolacja Lagrange'a, bazy wielomianów

1 Funkcje i ich granice

Mierzalne liczby kardynalne

Funkcja kwadratowa, wielomiany oraz funkcje wymierne

Matematyka dyskretna dla informatyków

Rozwi zanie równania ró»niczkowego metod operatorow (zastosowanie transformaty Laplace'a).

3. (8 punktów) EGZAMIN MAGISTERSKI, Biomatematyka

Semestr letni 2014/15

1 Wªasno±ci R N. 1.1 Przykªady funkcji wielu zmiennych. 1.2 Odlegªo±ci i normy w R N

ARYTMETYKA MODULARNA. Grzegorz Szkibiel. Wiosna 2014/15

Sprawy organizacyjne. dr Barbara Przebieracz Bankowa 14, p.568

Wst p do analizy falkowej z zastosowaniami w matematyce nansowej. Maciej Paluszy«ski

Liczby zespolone. dr Krzysztof yjewski Mechatronika; S-I 0.in». 6 pa¹dziernika Oznaczenia. B dziemy u»ywali nast puj cych oznacze«:

1 Granice funkcji wielu zmiennych.

Wst p do analizy falkowej z zastosowaniami w matematyce nansowej. Maciej Paluszy«ski

Liniowe równania ró»niczkowe n tego rz du o staªych wspóªczynnikach

Pytania i polecenia podstawowe

PRZYPOMNIENIE Ka»d przestrze«wektorow V, o wymiarze dim V = n < nad ciaªem F mo»na jednoznacznie odwzorowa na przestrze«f n n-ek uporz dkowanych:

ANALIZA MATEMATYCZNA 1

ANALIZA MATEMATYCZNA. semestr zimowy dr Damian Wi±niewski, KAiRR

Macierze i Wyznaczniki

Funkcja rzeczywista zmiennej rzeczywistej. Pochodna (szkic wykªadu)

Macierze. 1 Podstawowe denicje. 2 Rodzaje macierzy. Denicja

Kolokwium Zadanie 1. Dla jakich warto±ci parametrów a i b funkcja sklejona

Statystyka matematyczna - ZSTA LMO

Transkrypt:

Zadania 4 grudnia 205 Zadanie. Poka»,»e dla dowolnych liczb zespolonych z,..., z n istnieje zbiór B {,..., n}, taki,»e n z k π z k. k B Zadanie 2. Jakie warunki musz speªnia ci gi a n i b n, aby istniaªy staªe A i B, AB 0 takie,»e ci g Aa n + Bb n jest zbie»ny? Zadanie 3. Niech a n b dzie ci giem, którego wyrazy speªniaj nast puj ce warunki: 0 a n dla n N oraz a 0. Niech ponadto k= S n = a + + a n, T n = S + + S n. Zbada zbie»no± szeregu a n w zale»no±ci od parametru α > 0. Zadanie 4. Poka»,»e je±li a 0 = i to T α n= n a n = a n 2 + a n 3 + a n 6, a n lim n n = 2 log 432 Zadanie 5. Dla z C, z obliczy : lim n n n sin e 2πi k n. ze 2πi k n k=

Zadanie 6. Dla α C okre±lmy funkcj φ α : C C 2 wzorem φ α (z) = (e z, e αz ). Opisz domkni cie obrazu φ α w zale»no±ci od parametru α: dla α πq, dla α π(r \ Q), dla α C \ R. Zadanie 7 (lokalnie jednostajna zbie»no± ). Niech A i B b d podzbiorami R. Mówimy,»e ci g funkcji f n : A B jest lokalnie jednostajnie zbie»ny do funkcji f : A B, je±li ka»dy punkt x A ma otoczenie otwarte U x = (x δ, x + δ) A (dla pewnego δ > 0), takie,»e f n Ux f Ux. (i) (zadanie wyª cznie domowe) Kontempluj przez co najmniej 0 minut denicje lokalnie jednostajnej zbie»no±ci i jednostajnej zbie»no±ci. W szczególno±ci: Zrozum,»e jednostajna zbie»no± implikuje lokalnie jednostajn zbie»no±. Zrozum,»e A, B w denicji jednostajnej zbie»no±ci mo»e byc dowolnym zbiorem, na którym mamy sensowne poj cie odlegªo±ci dwóch punktów (tzw przestrzeni metryczn ). Je±li nie chcesz wnika w przestrzenie metryczne, to rozwa»aj wyª cznie podzbiory R n i C n (ni»ej te»). Zrozum,»e B w denicji lokalnie jednostajnej zbie»no±ci mo»e byc dowoln przestrzeni metryczn. Zmodykuj denicj lokalnie jednostajnej zbie»no±ci, aby A mogªo by dowoln przestrzeni metryczn. (ii) Poka»,»e granica lokalnie jednostajna funkcji ci gªych jest ci gªa. (iii) Udowodnij,»e je±li A R jest podzbiorem domkni tym, ograniczonym (ogólniej: zwartym), to lokalnie jednostajna zbie»no± implikuje jednostajn zbie»no±. (iv) Podaj przykªad ci gu funkcji ci gªych, który jest lokalnie jednostajnie zbie»ny, ale nie jest jednostajnie zbie»ny. Zadanie 8 (o wielomianach symetrycznych). Wst p. Niech K[x, x 2,..., x n ] oznacza zbiór wielomianów wielu zmiennych x,..., x n o wspóªczynnikach w 2

ciele K. Czyli K[x, x 2,..., x n ] to (niesko«czenie wymiarowa) przestrze«liniowa nad K skªadaj ca si z elementów: f = f(x,..., x n ) = k a j x D j, j= gdzie a j K, D j = (d j,..., d jn ) Z n 0 oraz x D j = x d j x d j2 2 x d jn n. Stopie«wielomianu f jak wy»ej to deg f := max { D j j {,..., n}}. Wielomiany mo»na mno»y i skªada, np., je±li f, g,..., g n K[x,..., x n ], to f(g,..., g n ) te» jest elementem K[x,..., x n ]. Permutacja zbioru {,..., n} to bijekcja σ : {,..., n} {,..., n}. Wielomian f K[x,..., x n ] jest symetryczny, je±li dla dowolnej permutacji σ mamy f(x,..., x n ) = f(x σ(),..., x σ(n) ). Polecenie. Poka»,»e je±li f K[x, x 2,..., x n ] jest wielomianem symetrycznym, to istnieje dokªadnie jeden wielomian g K[x, x 2,..., x n ], taki,»e f(x, x 2,..., x n ) = g(s, S 2,..., S n ), gdzie S k jest k-tym elementarnym wielomianem symetrycznym: S k = x i. I {,..., n}, #I = k Polecenie 2. Zaªó»my,»e K = R, lub K = C. Znajd¹ odwzorowanie ci gªe na φ: K n K n, takie,»e dla ka»dego x = (x,..., x n ) mamy: φ (y) = { (x σ(),..., x σ(n) ) σ jest permutacj {,..., n} }, gdzie y := φ(x). Zadanie 9 (zaproponowane przez pana Wojciecha Zwoli«skiego). Znajd¹ wszystkie liczby zespolone z C, takie,»e ) sin(πz) = πz ( z2. n= Zadanie 0. Niech A R n b dzie podzbiorem. Odwzorowanie φ: A R m jest ci gªe (w sensie l p ), je±li x A ɛ>0 δ>0 y A ρ lp (x, y) δ = ρ lp (φ(x), φ(y)) ɛ. 3 i I n 2

Poka»,»e φ jest ci gªe, wtedy i tylko wtedy, gdy dla ka»dego otwartego U R m przeciwobraz φ (U) = V A, gdzie V R n jest otwarty. (Mówimy,»e przeciwobraz jest otwarty w A.) W szczególno±ci, ci gªo± nie zale»y od wyboru p. Zadanie. Poka»,»e U R jest otwarty, wtedy i tylko wtedy, gdy jest co najwy»ej przeliczaln sum rozª cznych przedziaªów i póªprostych: U = N (a i, b i ), i= gdzie N {0} N { } oraz < a i < b i < a i+ < b i+ < (dopuszczamy a 0 = oraz b N = + ). Zadanie 2. Odwzorowanie φ: A B jest homeomorzmem, je±li jest ci - gªe, bijekcj, oraz odwzorowanie odwrotne jest ci gªe. Niech A R n b dzie podzbiorem domkni tym i ograniczonym. Poka»,»e ka»da izometria φ: A A jest homeomorzmem. Zadanie 3. Je±li U R jest podzbiorem otwartym, x 0 U, a f : U R jest pewn funkcj, to ró»niczk funkcji f w x 0 nazywamy nast puj c granic (o ile istnieje i jest sko«czona): f (x 0 ) = f () (x 0 ) = df dx (x f(x 0 + t) f(x 0 ) 0) = lim. t 0 t Je±li ró»niczka w x 0 istnieje, to f jest ró»nicznowalna w x 0. Czy istnieje funkcja ci gªa f : R R, która nie jest ró»niczkowalna w»adnym punkcie? Oznaczamy f (i+) := (f (i) ) (o ile istnieje). Ewentualnie f := f (2), f := f (3). Zadanie 4 (27 linii na kubice). Niech S b dzie zespolon powierzchni stopnia 3 w C 3 (kubik ). To znaczy wybieramy wielomian F (x, y, z) stopnia 3 o wspóªczynnikach zespolonych w trzech zmiennych, nast pnie deniujemy: S := { (x, y, z) C 3 F (x, y, z) = 0 }. Nale»y zaªo»y,»e F jest wystarczaj co ogólne. Intucyjnie, je±li np we¹miemy F = x 3, lub F = (ax + by + cz) 2 (a x + b y + c z), to S jest maªo ciekawe. Formalnie, powiedzenie,»e wªasno± P (F ) zachodzi dla wystarczaj co ogólnego wielomianu F stopnia 3 oznacza,»e w zbiorze wszystkich wielomianów stopnia 3 (jest to po prostu C 20 ), istnieje otwarty g sty podzbiór U, taki,»e P (F ) zachodzi dla ka»dego F U. 4

Poka»,»e wystarczaj co ogólna kubika zawiera dokªadnie 27 prostych zespolonych, czyli obrazów ró»nowarto±ciowego odwzorowania liniowego C C 3. Wariant by mo»e ciut prostszy (przynajmiej ªatwiej sobie wyobrazi ): We¹my F = x 3 + y 3 + z 3 + w 3 (x + y + z + w) 3, gdzie w = ax + by + cz + d, a, b, c, d R, d 0, np. w =, lub w = (x + y + z). Poka»,»e { (x, y, z) R 3 F (x, y, z) = 0 } zawiera dokªadnie 27 prostych rzeczywistych. Zasadnicze Twierdzenie Algebry: Ka»dy wielomian jednej zmiennej o wspóªczynnikach w C ma pierwiastek w C. Dowód zasadniczego Twiedzenia Algebry nie jest banalny. Potrzebne jest u»ycie aksjomatu ci gªo±ci dla R. W trakcie studiów poznacie co najmniej kilka istotnie ró»nych dowodów. Wnioski: ) Ka»dy wielomian jednej zmiennej o wspóªczynnikach w C ma rozkªad na sko«czony iloczyn czynników liniowych. 2) Ka»dy wielomian jednej zmiennej o wspóªczynnikach w R ma rozkªad na sko«czony iloczyn czynników liniowych i kwadratowych (o wspóªczynnikach w R), gdzie czynniki kwadratowe nie maj pierwiastków rzeczywistych. (W wolnej chwili mo»na sprawdzi, czy na pewno wiemy jak si dowodzi wnioski.) Zadanie 5. Zakªadaj c Zasadnicze Twierdzenie Algebry poka»,»e: (i) dowolna funkcja wymierna p(x) o wspóªczynnikach w C ma rozkªad na q(x) sko«czon sum : p(x) q(x) = w(x) + a (b x + c ) + + a k, n (b k x + c k ) n k gdzie a i, b i, c i C, n i N, a w(x) jest wielomianem o wspóªczynnikach zespolonych. (ii) dowolna funkcja wymierna p(x) o wspóªczynnikach w R ma rozkªad na q(x) sko«czon sum : p(x) q(x) = w(x) + a (b x + c ) + + a k n (b k x + c k ) n k d x + e + (f x 2 + g x + h ) + + d l x + e l m (f l x 2 + g l x + h l ) m l 5

gdzie a i,..., h i R, n i, m i N oraz f i x 2 + g i x + h i nie maj pierwiastków w R, a w(x) jest wielomianem o wspóªczynnikach rzeczywistych. Zadanie 6. U»ywaj c rozkªadów z Zadania 5 podaj eleganckie warunki przy których jeste±my w stanie policzy p(n) q(n). n=n 0 Sumowanie zaczynamy od dostacznie du»ego n 0. funkcj wymiern o wspóªczynnikach w C lub R. Zakªadamy,»e p(x) q(x) jest Zadanie 7 (Caªkowanie funkcji wymiernych). Funkcja pierwotna funkcji f(x), to taka funkcja F (x),»e F = f. (i) Znajd¹ funkcj pierwotn a, dla a, b, c R. bx+c dx+e (ii) Znajd¹ funkcj pierwotn dla d, e, f, g, h R, takich,»e fx 2 +gx+h fx2 + gx + h nie ma pierwiastków rzeczywistych. (iii) U»ywaj c rozkªadów z Zadania 5 znajd¹ funkcj pierwotn dowolnej funkcji wymiernej o wspóªczynnikach rzeczywistych. Zadanie 8. Deniujemy przestrze«l p jako zbiór tych ci gów (a n ), takich,»e a n p <, n= oraz l jako przestrze«wszystkich ci gów ograniczonych. Poka»,»e dla p, p [, ] mamy l p l p wtedy i tylko wtedy, gdy p p. Zadanie 9. Zaªó»my,»e mamy ci gi A = (a n ), B = (b n ) nale» do l p. Czy lim ρ l q (A, B) = ρ l (A, B)? q Zadanie 20 (Zbiory otwarte w l p ). Ustalmy p, p [, ] takie,»e p p. (i) Zaªó»my,»e U l p jest zbiorem otwartym. Czy istnieje otwarty podzbiór U l p, taki,»e U = U l p. (ii) Zaªó»my,»e U l p jest zbiorem otwartym. Czy U = U l p jest otwarty w l p? 6

Zadanie 2. Zaªó»my,»e A R n jest podzbiorem domkni tym i ograniczonym. Udowodni,»e ka»da izometria φ: A A ma punkt staªy (to znaczy taki,»e φ(x) = x), lub poda przykªad izometrii, która takiego punktu nie ma. Zadanie 22. Rozstrzygnij, czy nast puj ce szeregi s zbie»ne: (i) 6+( 2) n n= n2 n (ii) n 2 n= n 5 + (iii) e n log n n= n (iv) log n n= n 2 (v) n= tg π. n n Zadanie 23. Rozstrzygnij, dla jakich q (0, ) szereg jest zbie»ny. n= (n 2 + n) q Zadanie 24. Oznaczmy przez P k zbiór {0, k, 2k,... }. Oblicz Zadanie 25. Poka»,»e lim x n x e x n!. n P k x 2 n= n = 0, gdzie {x n n =, 2, 3, } jest zbiorem dodatnich rozwi za«równania tg x = x. 7