1. (a) Formuleer het Cauchy criterium voor de convergentie van een reeks

Vergelijkbare documenten
(b) Formuleer het verband tussen f en U(P, f), en tussen f en L(P, f). Bewijs de eerste. (c) Geef de definitie van Riemann integreerbaarheid van f.

Z.O.Z. Radboud Universiteit Nijmegen Tentamen Analyse 1 WP001B 16 juni 2016, 12:30 15:30 (16:30)

Radboud Universiteit Nijmegen Tentamen Analyse 1 WP001B 26 augustus 2010, , Examenzaal

n=0 en ( f(y n ) ) ) n=0 equivalente rijen zijn.

1. (a) Gegeven z = 2 2i, w = 1 i 3. Bereken z w. (b) Bepaal alle complexe getallen z die voldoen aan z 3 8i = 0.

Radboud Universiteit Nijmegen Tentamen Calculus 1 NWI-NP003B 4 januari 2013,

V.2 Limieten van functies

Opgaven Inleiding Analyse

Inleiding Analyse 2009

Tentamen Functies en Reeksen

ax + 2 dx con- vergent? n ln(n) ln(ln(n)), n=3 (d) y(x) = e 1 2 x2 e 1 2 t2 +t dt + 2

V.4 Eigenschappen van continue functies

3. Bepaal de convergentie-eigenschappen (absoluut convergent, voorwaardelijk convergent, divergent) van de volgende reeksen: n=1. ( 1) n (n + 1)x 2n.

TW2040: Complexe Functietheorie

Examen G0U13B Bewijzen en Redeneren (6 sp.) Bachelor of Science Wiskunde. vrijdag 1 februari 2013, 8:30 12:30

TW2040: Complexe Functietheorie

Convexe Analyse en Optimalisering

Ter Leering ende Vermaeck

1 Verzamelingen en afbeeldingen

Uitwerkingen Tentamen Wat is Wiskunde (WISB101) Donderdag 10 november 2016, 9:00-12:00

Hints en uitwerkingen huiswerk 2013 Analyse 1 H18

Examen Complexe Analyse (September 2008)

34 HOOFDSTUK 1. EERSTE ORDE DIFFERENTIAALVERGELIJKINGEN

Tussentoets Analyse 1

== Uitwerkingen Tentamen Analyse 1, WI1600 == Maandag 10 januari 2011, u

Convexe Analyse en Optimalisering

e x x 2 cos 2 (sin t) cos(t) dt

Examen G0U13 Bewijzen en Redeneren Bachelor 1ste fase Wiskunde. vrijdag 31 januari 2014, 8:30 12:30. Auditorium L.00.07

is de uitspraak dat als A waar is B ook waar is, A B staat voor A en B zijn equivalent: A B en B A, A staat voor de logische ontkenning van A,

Bespreking Examen Analyse 1 (Augustus 2007)

Opgaven Inleiding Analyse

Inleiding Analyse. Opgaven. E.P. van den Ban. c Mathematisch Instituut Universiteit Utrecht Voorjaar 2003, herzien

FACULTEIT ECONOMIE EN BEDRIJFSKUNDE Afdeling Kwantitatieve Economie

QuizAnalyseHoofdstuk2 - wv -Brackx

Je mag Zorich deel I en II gebruiken, maar geen ander hulpmiddelen (zoals andere boeken, aantekeningen, rekenmachine etc.)!

4 Positieve en niet-negatieve lineaire algebra

Niet-standaard analyse (Engelse titel: Non-standard analysis)

n 2 + 2n + 4 3n 2 n + 4n n + 2n + 12 n=1

(iii) intervallen, bijvoorbeeld afgesloten intervallen zoals D = [0, 1] := {x en halfopen intervallen zoals D = (0, 1] := {x R 0 < x 1},

3 Opgaven bij Hoofdstuk 3

opgaven formele structuren tellen Opgave 1. Zij A een oneindige verzameling en B een eindige. Dat wil zeggen (zie pagina 6 van het dictaat): 2 a 2.

III.2 De ordening op R en ongelijkheden

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Wiskunde en Informatica. Uitwerking Tentamen Calculus, 2DM10, maandag 22 januari 2007

Analyse 1 Handout limieten en continuïteit

Inleiding Analyse. Opgaven. E.P. van den Ban. c Mathematisch Instituut Universiteit Utrecht Voorjaar 2009, herzien

Analyse: Van R naar R n 1. Aanvullingen op Ross. Jan Wiegerinck version 10 januari 2013

Signalen en Transformaties

Extra opgaven bij Functies en Reeksen

De Dekpuntstelling van Brouwer

Tentamen Calculus 2 25 januari 2010, 9:00-12:00 uur

Definitie: Een functie f heeft een absoluut maximum f(x 0 ) in het punt. x 1 Domein(f) als voor alle x Domein(f) geldt:

== Hertentamen Analyse 1 == Dinsdag 25 maart 2008, u

III.3 Supremum en infimum

Inhoud college 4 Basiswiskunde. 2.6 Hogere afgeleiden 2.8 Middelwaardestelling 2.9 Impliciet differentiëren 4.9 Linearisatie

3 Rijen en reeksen van functies

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Wiskunde en Informatica. Tentamen Functietheorie (2Y480) op 23 januari 2002,

Faculteit Wetenschappen Vakgroep Wiskunde. Baire ruimten. Bachelor Project I. Wouter Van Den Haute. Prof. Eva Colebunders

Examen G0U13 Bewijzen en Redeneren Bachelor of Science Fysica en Wiskunde. vrijdag 3 februari 2012, 8:30 12:30

Analyse I. 2. Formuleer en bewijs de formule van Taylor voor een functie f : R R. Stel de formules op voor de resttermen van Lagrange en Liouville.

Inleiding Analyse. Opgaven. E.P. van den Ban. c Mathematisch Instituut Universiteit Utrecht Voorjaar 2010, herzien

Genererende Functies K. P. Hart

Examen G0U13 - Bewijzen en Redeneren,

Complexe Analyse - Bespreking Examen Juni 2010

UNIVERSITEIT TWENTE Faculteit Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica

Examenvragen Hogere Wiskunde I

Analyse: van R naar R n hoorcollege

Tentamen Grondslagen van de Wiskunde A Met beknopte uitwerking

Wat kan er (niet) zonder ε-δ?

Opgaven bij Numerieke Wiskunde I

Universiteit Leiden, 2015 Wiskundewedstrijdtraining, week 14

6.0 Differentiëren Met het differentiequotiënt bereken je de gemiddelde verandering per tijdseenheid.

Overzicht Fourier-theorie

Naam: Studierichting: Naam assistent:

Paragraaf 13.1 : Berekeningen met de afgeleide

Semi-continuïteit: Theorie en Toepassingen

Hertentamen Topologie, Najaar 2009

ANALYSEQUIZ Ga naar new.shakeq.com en log in met de code uvaanalyse2a

Functies van één veranderlijke

UNIVERSITEIT TWENTE Faculteit Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica

2. Hoelang moet de tweede faze duren om de hoeveelheid zout in de tank op het einde van de eerste faze, op de helft terug te brengen?

4.1 Rijen. Inhoud. Convergentie van een reeks. Reeksen. a k. a k = lim. a k = s. s n = a 1 + a a n = k=1

I.3 Functies. I.3.2 Voorbeeld. De afbeeldingen f: R R, x x 2 en g: R R, x x 2 zijn dus gelijk, ook al zijn ze gegeven door verschillende formules.

Tentamen Topologie, Najaar 2011

QuizAnalyseHoofdstuk3 - wv -Brackx

Utrecht, 25 november Numerieke Wiskunde. Gerard Sleijpen Department of Mathematics.

METRISCHE RUIMTEN EN CONTINUE AFBEELDINGEN aanvullend materiaal voor het college Analyse 1 Dr J. Hulshof (R.U.L.)

(x x 1 ) + y 1. x x k+1 x k x k+1

Het oplossen van vergelijkingen Voor het benaderen van oplossingen van vergelijkingen van de vorm F(x)=0 bespreken we een aantal methoden:

Wanneer zijn alle continue functies uniform continu?

== Tentamen Analyse 1 == Maandag 12 januari 2009, u

. Maak zelf een ruwe schets van f met A = 2, ω = 6π en ϕ = π 6. De som van twee trigonometrische polynomen is weer een trigonometrisch polynoom

VI.2 Reeksen met positieve termen

(g 0 en n een heel getal) Voor het rekenen met machten geldt ook - (p q) a = p a q a

Bestaat er dan toch een wortel uit 1?

Wiskundige Technieken 1 Uitwerkingen Tentamen 4 november 2013

18.I.2010 Wiskundige Analyse I, theorie (= 60% van de punten)

Doe de noodzakelijke berekeningen met de hand; gebruik Maple ter controle.

Wiskundige beweringen en hun bewijzen

De Minimax-Stelling en Nash-Evenwichten

TW2040: Complexe Functietheorie

Transcriptie:

Radboud Universiteit Nijmegen Tentamen Analyse 1 WP001B 7 augustus 2015, 16:30 19:30 (20:30) Het gebruik van een rekenmachine, telefoon of tablet is niet toegestaan. U mag geen gebruik maken van het boek Analysis I. Geef precieze argumenten en antwoorden. Maak uw redenering zo helder mogelijk. 1. (a) Formuleer het Cauchy criterium voor de convergentie van een reeks a n (waar de a n reelle getallen zijn). (b) Zij {a n } n 1, {b n } n 1 rijen van reelle getallen. Voor N N definieer de partielle som B N = N b n. Bewijs dat voor alle M N geldt: a n b n = a N B N a M B M 1 (a n+1 a n )B n. (c) Gebruik (a) om te bewijzen: Als de rij {B k } k 1 begrensd is en de a n positive getallen zijn die monotoon naar nul dalen, dan convergeert de reeks a nb n. (d) BONUS: Redeneer dat (b) ook geldt als de a n complexe getallen zijn, en gebruik dit om te laten zien dat e iαn n β convergeert als β > 0 en α 2πZ. 2. (a) Formuleer de tussenwaardestelling. (b) Bewijs de tussenwaardestelling. (c) Geef voorbeelden voor een niet-continue functies waarvoor de conclusie van (a) (i) niet geldt, (ii) wel geldt. 3. Een functie f : (a, b) R heet convex als tf(c) + (1 t)f(d) f(tc + (1 t)d) geldt voor alle c, d met a < c d < b en t (0, 1). (a) Maak een schets ter illustratie van deze conditie. (b) Bewijs: f : (a, b) R is convex d.e.s.d.a. voor alle c, d, x met a < c < x < d < b. f(d) f(x) d x (c) Bewijs: Als f differentieerbaar is op (a, b) dan is f convex de afgeleide f is zwak monotoon stijgend (=niet-dalend) op [a, b]. Z.O.Z.

Tentamen Analyse 1 WP001B 2 4. Zij I R een begrensd interval is (dus (a, b), (a, b], [a, b) of [a, b]) en f : I R een functie. (a) Geef een volledige definitie van Riemann integreerbaarheid van f. (b) Geef de definitie van uniforme continuiteit van f. (c) Bewijs: Als f uniform continu is dan is f Riemann integreerbaar. 5. Zij f : [a, b] R continu. Bewijs dat er een c (a, b) is zodat f = (b a)f(c). [a,b] Normering Opgave 1 2 3 4 5 Gratis Totaal Punten 10 10 10 9 6 5 50 Het onafgeronde tentamencijfer T is het totaal aantal behaalde punten gedeeld door 5.

Tentamen Analyse 1 WP001B 3 Uitwerking (summier) 1. (a) Voor elk ε > 0 is er een N N zodat N n m m k=n a k < ε. (b) Als we definieren B 0 = 0 dan geldt voor alle M N: a n b n = a n (B n B n 1 ) = a n B n a n B n 1 = = a N B N a M B M 1 + a n B n 1 a n+1 B n B n (a n a n+1 ), (1) soals beweerd. (Bewijs met inductie kan natuurlijk ook, maar is onnodig ingewikkeld!) (c) Zij C > 0 zodanig dat B n C voor alle n. Met a + b a + b volgt uit (1) dat a n b n a N B N + a M B M 1 + B n (a n a n+1 ) ( ) C a N + a M + a n a n+1 (2) Gezien de rij {a n } monotoon dalend is geldt a n a n+1 0 voor alle n. Verder geldt a n 0 voor alle n. We mogen dus alle absolute waarde tekens aan de rechterkant van (2) weglaten. Maar a n a n+1 = (a M a M+1 ) + (a M+1 a M ) + + (a a N ) = a M a N. Hiermee wordt (2) a n b n C(a N + a M + a M a N ) = 2Ca M. Gezien {a n } naar nul konvergeert volgt dat de reeks n a nb n aan het Cauchy criterium voldoet en dus convergeert. (d) De bewering in (b) is puur algebraisch en geldt duidelijk ook als de b n complex mogen zijn. Om te zien dat de conclusie van (c) ook geldig blijft hebben wij alleen nodig dat a + b a + b ook voor complexe getallen geldt. Bekijk nu a n = 1/n β en b n = e iαn. Voor β > 0 is het duidelijk dat de rij {a n } monotoon dalend naar nul convergeert. Met de formule voor eindige meetkundige sommen geldt B N = b n = e iαn = (e iα ) n = 1 (eiα ) N+1 1. 1 e iα De aanname α 2πZ implicieert e iα 1, de noemer is dus niet nul. Het complex getal e iα heeft absolute waarde 1, hetzelfde geldt dus voor (e iα ) N+1. Hiermee volgt dat de rij B N begrensd is. Nu kunnen wij (c) toepassen en concluderen dat n a nb n convergeert.

Tentamen Analyse 1 WP001B 4 2. (a) Zij f : [a, b] R continu en y tussen f(a) en f(b). (D.w.z. f(a) y f(b) of f(b) y f(a).) Dan is er een x [a, b] zodat f(x) = y. (b) Zie Tao Theorem 9.7.1. (c) Zij [a, b] = [0, 2]. (i) De functie f(x) = 0 voor x [0, 1] en f(x) = 1 voor x (1, 2] neemt duidelijk geen waarde tussen 0 en 1 aan. (ii) De functie f(x) = x voor x [0, 1] en f(x) = x 1 voor x (1, 2] is niet continu. Maar toch neemt f elke waarde tussen f(0) = 0 en f(1) = 1 aan. 3. (a) De functie t tf(c) + (1 t)f(d) is de lineaire functie door de punten (c, f(c)) en (d, f(d)). Convexiteit van f betekent dus dat in alle intervallen (c, d) (a, b) de grafiek van f onder de genoemde lineaire functie ligt. (b) Als c < d en t (0, 1) dan geldt voor x = tc + (1 t)d dat x (c, d). Omgekeerd is er voor elk x (c, d) een uniek t (0, 1) zodat x = tc + (1 t)d, namelijk t = d x. d c Met dit t geldt tf(c) + (1 c)f(d) = d x ( d c f(c) + 1 d x ) f(d) d c = d x d c f(c) + d c f(d) Convexiteit van f is dus equivalent aan (d x)f(c) + ()f(d) (d c)f(x) x (c, d). Met (d c)f(x) = (d x)f(x) + ()f(x) wordt dit wat duidelijk equivalent is aan dus aan (d x)f(c) + ()f(d) (d x)f(x) + ()f(x), ()f(d) ()f(x) (d x)f(x) (d x)f(c), ()(f(d) f(x)) (d x)(), en delen door de (positive!) factor ()(d x) geeft de bewering. Alle stappen werken ook andersom, we hebben dus een equivalentie. (c) Zij f convex en a < c < x < x < d < b. Met de in (b) bewezen equivalentie hebben wij Gezien f differentieerbaar is geldt lim c x en dus f (x) f (x ), en f is niet-dalend. f(d) f(x ) d x. (3) = f f(d) f(x ) (x), lim = f (x ), d x d x

Tentamen Analyse 1 WP001B 5 Stel f is niet dalend en zij a < c < x < x < d < b. Met de middenwaardestelling zijn er y (c, x) en y (x, d) zodat f (y) =, f (y ) = f(d) f(x ) (4) d x Uit c < y < x < x < y < d volgt natuurlijk y < y, dus f (y) f (y ) en als wij dit met (4) combineren volgt (3), dus convexiteit van f. 4. Staat alles in Tao, Analysis I: (a) Definition 11.3.4, maar het is handig om voor f, f de beschrijving door U(f, P ), L(f, P ) te gebruiken, zie Proposition 11.3.12. (b) Tao Definition 9.9.2. (c) Tao Theorem 11.5.1. 5. Definieer F (x) = f. Gezien f continu is volgt met de eerste hoofdstelling van [a,x] de analyse dat F overal differentieerbaar is met F (x) = f(x). Verder geldt F (a) = 0, F (b) = f. Toepassing van de middenwaardestelling op F geeft dat er een [a,b] c (a, b) is zodat f [a,b] b a = F (b) F (a) b a = F (c) = f(c).