Convexe Analyse en Optimalisering



Vergelijkbare documenten
Convexe Analyse en Optimalisering

Convexe Analyse en Optimalisering

Convexe Analyse en Optimalisering

(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.

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

Opgaven Inleiding Analyse

Functies van één veranderlijke

Convexe Analyse en Optimalisering

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

Opgaven Inleiding Analyse

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

Inleiding Analyse 2009

V.2 Limieten van functies

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,

Opgaven Functies en Reeksen. E.P. van den Ban

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.

TW2040: Complexe Functietheorie

Ter Leering ende Vermaeck

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:

Tussentoets Analyse 1

V.4 Eigenschappen van continue functies

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

Functies van één veranderlijke

3 Opgaven bij Hoofdstuk 3

1 Verzamelingen en afbeeldingen

Examen Complexe Analyse (September 2008)

3 Rijen en reeksen van functies

Vrije Universiteit Faculteit der Economische Wetenschappen en Bedrijfskunde Afdeling Econometrie

Tentamen Functies en Reeksen

Wiskundige Analyse 1

CALCULUS & ANALYSE. Stefaan Poedts. CmPA, Dept. Wiskunde, KU Leuven

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

Signalen en Transformaties

Afdeling Kwantitatieve Economie

Overzicht Fourier-theorie

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

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.

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.

Inhoud college 5 Basiswiskunde Taylorpolynomen

III.3 Supremum en infimum

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

Het uitwendig product van twee vectoren

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

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

UNIVERSITEIT TWENTE Faculteit Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica

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

college 6: limieten en l Hôpital

Wanneer zijn alle continue functies uniform continu?

x 2 dx = 1 3, een uitkomst ook al bekend in de Griekse oudheid, lang voor dat differentiaalrekening

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

Dit vak bestaat uit een werk- en instructiecollege, verplicht en vrijwillig huiswerk, één tussentoets op blackboard en één tentamen aan het eind.

Vrije Universiteit Faculteit der Economische Wetenschappen en Bedrijfskunde Afdeling Econometrie

Bespreking Examen Analyse 1 (Augustus 2007)

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

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

UNIVERSITEIT TWENTE Faculteit Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Wiskunde en Informatica. Tentamen Calculus C (2WCB1) op zaterdag 25 januari 2014, 9:00 12:00 uur

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

Ontwikkeling van het functiebegrip in: Wiskunde als Wetenschap

VI.2 Reeksen met positieve termen

4.1 College Week 4. Probleem (P 3.1 ) Zij f : D IR, met D IR n :

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

4051CALC1Y Calculus 1

Reeksnr.: Naam: t 2. arcsin x f(t) = 2 dx. 1 x

Complexe functies 2019

Inleiding Complexe Functietheorie

Convexe Analyse en Optimalisering

Hints en uitwerkingen huiswerk 2013 Analyse 1 H17

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

8. Differentiaal- en integraalrekening

De stelling van Hahn en Mazurkiewicz

UNIVERSITEIT TWENTE Faculteit Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica

FOR DUTCH STUDENTS! ENGLISH VERSION NEXT PAGE

Complexe Analyse - Bespreking Examen Juni 2010

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

Analyse 1 Handout limieten en continuïteit

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

Examenvragen Hogere Wiskunde I

CALCULUS 2. najaar Wieb Bosma (naar aantekeningen van Arno van den Essen) Radboud Universiteit Nijmegen

Hints en uitwerkingen huiswerk 2013 Analyse 1 H18

10.0 Voorkennis. Herhaling van rekenregels voor machten: a als a a 1 0[5] [6] Voorbeeld 1: Schrijf als macht van a:

maplev 2010/7/12 14:02 page 157 #159 Taylor-ontwikkelingen

Vrije Universiteit Faculteit der Economische Wetenschappen en Bedrijfskunde Afdeling Econometrie

WI1708TH Analyse 3. College 2 12 februari Challenge the future

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

QuizAnalyseHoofdstuk3 - wv -Brackx

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN

Oplossingen Oefeningen Bewijzen en Redeneren

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

Vrije Universiteit Faculteit der Economische Wetenschappen en Bedrijfskunde Afdeling Econometrie

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

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.

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN. Faculteit 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?

x a k of.x 1 a 1 / 2 + ::+.x n a n / 2 k 2 bol om a, straal k

Oefeningen Wiskundige Analyse I

Gaap, ja, nog een keer. In één variabele hebben we deze formule nu al een paar keer gezien:

2.0 Voorkennis. Herhaling merkwaardige producten: (A + B) 2 = A 2 + 2AB + B 2 (A B) 2 = A 2 2AB + B 2 (A + B)(A B) = A 2 B 2

PUNTSGEWIJZE EN UNIFORME CONVERGENTIE

Transcriptie:

Convexe Analyse en Optimalisering Bernd Heidergott Vrije Universiteit Amsterdam and Tinbergen Institute WEB: http://staff.feweb.vu.nl/bheidergott.htm Overzicht Boek: Optimization: Insights and Applications, Jan Brinhhuis en Vladimir Tikhomirov, gaat verschijnen bij Princeton University Press, najaar 2005; ook Inleiding in de Analyse, B. Kaper en H. Norde, Academic Service, Schoonhoven, 1996. Opbouw: 6 weken college á twee uur en 6 weken practicum á twee uur. Studiepunten 3 (ETCS), aantal uren dat de student word geacht voor het vak te studeren is 80 (4 x 6 = 24 contact uren + tentamenvoorbereiding + tentamen + zelfstudie). College zaal: 1A-05, tijd: 11:00-12:45; data: 4.9., 11.9., 18.9., 25.9., 2.10., 9.10. Practicum zaal: 5A-02 tijd: 11:00-12:45, data: 8.9., 15.9., 22.9., 29.9., 6.10., 13.10. Tentamen data: nog niet bekend. 1

1 Week 1 (Basisbegrippen) 1.1 College Week 1 1.1.1 Het Limietbegrijp Definitie 1 Zij a IR en ε > 0. De verzameling U ε (a) = {x IR : x a < ε} = (a ε, a + ε) wordt de ε-omgeving van a genoemd. Zij V IR. En getal a V wordt een inwendig punt van V genoemd als er een ε > 0 bestaat zó, dat U ε V. Een getal a V dat geen inwendig punt is wordt randpunt genoemd. Definitie 2 (Limiet) Zij {x(n) : n IN} een rij in IR and a een reëel getal. Het getal a wordt de limiet van de rij {x(n) : n : IN} genoemd als er voor ieder ε > 0 een getal N ε IN bestaat zó, dat voor ieder natuurlijk getal n > N ε geldt Wij noteren dit als x(n) a < ε. lim x(n) = a n of x(n) a als n. Een rij, die een limiet heeft, wordt een convergente rij genoemd. Een rij, die geen limiet heeft, wordt een divergente rij genoemd. De rij {x(n) : n IN} divergeert naar (plus) oneindig als voor iedere u IR een getal N u IN bestaat zó, dat voor ieder natuurlijk getal n > N u geldt x(n) > u. Wij noteren dit als of x(n) als n. lim x(n) = n Schrijfwijzen voor rijen: {x(n) : n IN}, {x(n)}, {x n : n IN}, {x n }, (x(n)) n=1,... 2

Rekenregels voor limieten: Als {x n } convergeert naar a en {y n } convergeert naar b, dan (i) convergeert de somrij {x n + y n } naar a + b (ii) convergeert de produktrij {x n y n } naar a b (iii) convergeert de quotiëntrij { xn y n } naar a b (b 0) Opmerking: dit geldt ook voor divergente rijen. Cauchy rij: Een {x(n) : n IN} in IR noemen wij een Cauchy rij als er voor ieder ε > 0 een getal N ε IN bestaat zó, dat voor alle natuurlijke getallen m, n > N ε geldt x(n) x(m) < ε. Een rij {x(n) : n IN} is een Cauchy rij dan en slechts dan als de rij convergent is. N.B.: Opbouw van de reëele getallen. Een getal x IR is de verzameling van alle Cauchy rijen uit de rationele getallen die dezelfde limiet x bezitten. 3

1.1.2 Continuïteit Een functie f van een verzameling A naar de verzameling B is een voorschrift dat aan ieder element x van A precies één element f(x) van B toevoegt. De verzameling A wordt het definitiegebied of domein van f genoemd en wordt ook aangegeven met D f. We noteren de functie f van A naar B als f : A B of f : D f B. We noemen f(x) het beeld van x onder f. De verzameling van alle beelden wordt aan waardenverzameling of het bereik van f op A genoemd en aangeduid met R f (van het Engelse Range ) of f(a). Definitie 3 Zij f een functie op een interval I en c I. De functie f wordt continu in c genoemd als er voor ieder ε > 0 een δ > 0 bestaat zó, dat x I : x c < δ f(x) f(c) < ε. De functie wordt continu genoemd als f continu is in ieder punt van I. Een functie f op een interval I is dan en slechts dan continu in c als voor ieder rij {x n } in I, waarvoor lim n x n = c, geldt lim n f(x n ) = f(c). Een verzameling V IR wordt een open verzameling genoemd, als ieder punt van V een inwendig punt van V is. Een verzameling V IR wordt een gesloten verzameling genoemd, als het complement van V open is. Een verzameling V IR wordt begrensd genoemd, als er een m > 0 bestaat zó, dat voor iedere x V geldt x m. Een deelverzameling V van IR wordt compact genoemd, als V begrensd én gesloten is. Voorbeelden: intervallen [a, b], a < b en a, b IR, zijn compact. (a, b] en IR zijn niet compact. Theorem 1 (stelling van Weierstrass) Iedere continue functie f op een compact interval I heeft een minimum en een maximum. N.B. Voor een rij {x n } is de limiet superior gedefinieerd als en de limiet inferior gedefinieerd als lim N sup{x n : n N} lim inf{x n : n N}. N De lim inf en lim sup bestaan altijd. De rij is convergent dan en slechts dan als lim inf x n = lim sup x n. 4

1.1.3 De Afgeleide Definitie 4 Zij f een functie op een interval I IR en c I. We noemen de f(x) f(c) functie f differentieerbaar in c als lim x c bestaat. In dat geval wordt de x c waarde van de limiet de afgeleide van f in c genoemd en geschreven als f (c). De functie f wordt differentieerbaar genoemd als f differentieerbaar is in ieder punt van I. In dat geval wordt de functie, die aan ieder punt x I de afgeleide van f toevoegt, de afgeleide functie van f genoemd en genoteerd met f. Andere notaties voor de afgeleide van f in c zijn df (c), Df(c), d dx dx x=c f,... Rekenregels voor differentieerbare functies: Voor functies f en g op een interval geldt, als f en g differentieerbaar in c I zijn: (i) (somregel) (f + g) (c) = f (c) + g (c) (ii) (productregel) (fg) (c) = f (c)g(c) + f(c)g (c) (iii) (quotiëntenregel) ( ) f (c) = f (c)g(c) f(c)g (c) g (g(c)) 2 ( iv) (kettingregel) Zij g nu een functie op een interval J zó, dat g(j) I en c J. Als g differentieerbaar in c is en f in g(c), dan is de samengestelde functie f g differentieerbaar in c en Drie visies op de afgeleide: de fysiek interpretatie, de geometrisch interpretatie, en (f g) (c) = f ( g(c) ) g (c). de analytisch (approximatieve) interpretatie. Alleen de analytische interpretatie kan uitgebreid worden naar functies van meerdere variabelen. Zij r een functie op IR. Wij schrijven r(h) = o(h) als geldt r(h) lim h 0 h = 0. Voorbeeld r(h) = h 2. Interpretatie: door h klein te kiezen wordt r(h) willekeurig klein. 5

Definitie 5 Zij f een functie op een interval I IR en c I. We noemen de functie f differentieerbaar in c als f(c + h) f(c) = ah + r(h) voor r(h) = o(h) en a IR. In dat geval wordt a de afgeleide van f in c genoemd en geschreven als f (c). Alternatief kunnen wij schrijven f(c + h) = f(c) + ah + r(h), of f(c + h) = f(c) + ah + o(h) f(c + h) f(c) ah 0 als h 0. Theorem 2 (de stelling van Taylor) Zij f een tweemaal differentieerbare functie op een open interval I IR en c I. Er geldt: voor iedere x I, x c, bestaat er een punt ξ x tussen c en x zó, dat f(x) = f(c) + f (c)(x c) + 1 2 f (ξ x)(x c) 2. De functie f(c) + f (c)(x c) wordt het eerste order Taylor polynoom van f in c genoemd. 6

1.2 Practicum Week 1 Opgave 1 Toon aan dat 2n 2 + 3n + 4 lim n 2n 2 + 3 Opgave 2 Onderzoek de convergentie van de rij { n2 + n n}. (Veronderstel dat x continu is.) = 1. Opgave 3 Toon aan dat de functie f op [0, ) {1}, gedefinieerd door f(x) = 3x 3 x 1, de limiet 6 in 1 heeft. Opgave 4 Toon aan dat de functie f op IR, gedefinieerd door f(x) = x 3, continu is. (Hint: toepassing van de rekenregels voor limieten.) Opgave 5 Toon aan: Een functie, die differentieerbaar is in een punt, is continu in dat punt. Opgave 6 Laat zien dat de limiet lim x 0 sin ( 1 x) niet bestaat en de limiet lim x 0 x sin ( 1 x) wél. Opgave 7 Laat zien dat niet differentieerbaar in 0. { x sin ( ) 1 als x 0 x f(x) = 0 als x = 0 Opgave 8 (Stelling van Rolle) Zij f een continue functie op het interval [a, b], die differentieerbaar is op (a, b). Toon aan dat geldt: als f(a) = f(b), dan bestaat er tenminste één (tussen)-punt ξ (a, b) zó, dat f (ξ) = 0. Opgave 9 (Middelwaardstelling)) Zij f een continue functie op het interval [a, b], die differentieerbaar is op (a, b). Toon aan dat geldt: er bestaat tenminste één (tussen)-punt ξ (a, b) zó, dat f(b) f(a) b a = f (ξ) of f(b) f(a) = f (ξ)(b a). 7

Opgave 10 (Cauchy middelwaardstelling) Zij f en g continues functie op het interval [a, b], die differentieerbaar zijn op (a, b) en waarvoor g(x) 0 voor iedere x (a, b). Toon aan dat geldt: er bestaat tenminste één (tussen)-punt ξ (a, b) zó, dat f(b) f(a) g(b) (a) = f (ξ) g (ξ). Opgave 11 (Supremum/Infimum) Geef een definitie van het begrip supremum (infimum). 1.3 Opdracht voor Week 2 Zelfstudie hoofdstuk 1 uit Optimization: Insights and Applications. 8