2. Todista Lause 1.2 : Jos I on ylinumeroituva indeksijoukko ja a i > 0kaikillai 2 I, niin P i2i a i = 1.

Samankaltaiset tiedostot
2. Todista Lause 1.2 : Jos I on ylinumeroituva indeksijoukko ja a i > 0kaikillai 2 I, niin P i2i a i = 1.

Mitta- ja integraaliteoria 2 Harjoitus 1, Olkoon f : A! [0, 1] mitallinen ja m(a) < 1. Näytä, että josonp>1javakio M<1, joille

d ) m d (I n ) = 2 d n d. Koska tämä pätee kaikilla

Matematiikan ja tilastotieteen laitos Reaalianalyysi I Harjoitus Malliratkaisut (Sauli Lindberg)

Täydellisyysaksiooman kertaus

U missä U A := {U R n : U avoin ja U A}; intuitiivisesti suurin avoin joukko, joka sisältyy A:han. Määritellään A:n sulkeuma A := F F A

saadaan kvanttorien järjestystä vaihtamalla ehto Tarkoittaako tämä ehto mitään järkevää ja jos, niin mitä?

saadaan kvanttorien järjestystä vaihtamalla ehto Tarkoittaako tämä ehto mitään järkevää ja jos, niin mitä?

Analyysin peruslause

Analyysi 1. Harjoituksia lukuihin 1 3 / Syksy Osoita täsmällisesti perustellen, että joukko A = x 4 ei ole ylhäältä rajoitettu.

Topologia Syksy 2010 Harjoitus 9

Konvergenssilauseita

JYVÄSKYLÄN YLIOPISTO. 5. Olkoon f : [0, 1] R kasvava. Osoita, että joukko. {x [0, 1] f ei ole jatkuva pisteessä x} on numeroituva. [Vihje: Lause 1.2.

Cantorin joukko LUKU 8

Matematiikan johdantokurssi, syksy 2016 Harjoitus 11, ratkaisuista

x > y : y < x x y : x < y tai x = y x y : x > y tai x = y.

5 Funktion jatkuvuus ANALYYSI A, HARJOITUSTEHTÄVIÄ, KEVÄT Määritelmä ja perustuloksia

MITTA- JA INTEGRAALITEORIA 2015

Jordanin sisältö ja Lebesguen ulkomitta

Analyysi 1. Harjoituksia lukuihin 4 7 / Syksy Tutki funktion f(x) = x 2 + x 2 jatkuvuutta pisteissä x = 0 ja x = 1.

4.3 Moniulotteinen Riemannin integraali

Matematiikan peruskurssi 2

Seurauksia. Seuraus. Seuraus. Jos asteen n polynomilla P on n erisuurta nollakohtaa x 1, x 2,..., x n, niin P on muotoa

3 Lukujonon raja-arvo

3 Lukujonon raja-arvo

Reaalianalyysin perusteita

5 Funktion jatkuvuus ANALYYSI A, HARJOITUSTEHTÄVIÄ, KEVÄT Määritelmä ja perustuloksia. 1. Tarkastellaan väitettä

Määritelmä 2.5. Lause 2.6.

1 Määrittelyjä ja aputuloksia

1 sup- ja inf-esimerkkejä

Ville Suomala MITTA JA INTEGRAALI

LUKU 6. Mitalliset funktiot

1 sup- ja inf-esimerkkejä

1. Olkoon f :, Ratkaisu. Funktion f kuvaaja välillä [ 1, 3]. (b) Olkoonε>0. Valitaanδ=ε. Kun x 1 <δ, niin. = x+3 2 = x+1, 1< x<1+δ

2 Funktion derivaatta

Lebesguen mitta ja integraali

Ville Suomala MITTA- JA INTEGROINTITEORIAA

Onko kuvaukset injektioita? Ovatko ne surjektioita? Bijektioita?

Determinoiruvuuden aksiooma

Algebra I Matematiikan ja tilastotieteen laitos Ratkaisuehdotuksia harjoituksiin 3 (9 sivua) OT

7. Tasaisen rajoituksen periaate

Algebra 1, harjoitus 9, h = xkx 1 xhx 1. a) Käytetään molemmissa tapauksissa isomorfialausetta. Tarkastellaan kuvauksia

Karteesinen tulo. Olkoot A = {1, 2, 3, 5} ja B = {a, b, c}. Näiden karteesista tuloa A B voidaan havainnollistaa kuvalla 1 / 21

peitteestä voidaan valita äärellinen osapeite). Äärellisen monen nollajoukon yhdiste on nollajoukko.

Diskreetin matematiikan perusteet Laskuharjoitus 2 / vko 9

Tenttiin valmentavia harjoituksia

Topologia Syksy 2010 Harjoitus 11

1 Supremum ja infimum

Diskreetin matematiikan perusteet Malliratkaisut 2 / vko 38

Johdatus matematiikkaan

3 Derivoituvan funktion ominaisuuksia

Ville Suomala MITTA JA INTEGRAALI

FUNKTIONAALIANALYYSIN PERUSKURSSI Johdanto

Todista suoraan integraalin määritelmään perustuen tasointegraalin ominaisuus. λ f = λ f,

MS-A010{3,4} (ELEC*) Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Luento 3: Jatkuvuus

Seuraava topologisluonteinen lause on nk. Bairen lause tai Bairen kategorialause, n=1

Johdatus matemaattiseen päättelyyn

Kurssikoe on maanantaina Muista ilmoittautua kokeeseen viimeistään 10 päivää ennen koetta! Ilmoittautumisohjeet löytyvät kurssin kotisivuilla.

Injektio. Funktiota sanotaan injektioksi, mikäli lähtöjoukon eri alkiot kuvautuvat maalijoukon eri alkioille. Esim.

8. Avoimen kuvauksen lause

Johdatus matemaattiseen päättelyyn

Topologia Syksy 2010 Harjoitus 4. (1) Keksi funktio f ja suljetut välit A i R 1, i = 1, 2,... siten, että f : R 1 R 1, f Ai on jatkuva jokaisella i N,

Johdatus diskreettiin matematiikkaan Harjoitus 1,

MATP153 Approbatur 1B Ohjaus 2 Keskiviikko torstai

Johdatus diskreettiin matematiikkaan (syksy 2009) Harjoitus 3, ratkaisuja Janne Korhonen

IV. TASAINEN SUPPENEMINEN. f(x) = lim. jokaista ε > 0 ja x A kohti n ε,x N s.e. n n

r > y x z x = z y + y x z y + y x = r y x + y x = r

Selvästi. F (a) F (y) < r x d aina, kun a y < δ. Kolmioepäyhtälön nojalla x F (y) x F (a) + F (a) F (y) < d + r x d = r x

Analyysi I (mat & til) Demonstraatio IX

1 Sisätulo- ja normiavaruudet

2017 = = = = = = 26 1

Matematiikan ja tilastotieteen laitos Matematiikka tutuksi Harjoitus 2, malliratkaisut

Tehtäväsarja I Seuraavissa tehtävissä harjoitellaan erilaisia todistustekniikoita. Luentokalvoista 11, sekä voi olla apua.

Todennäköisyyslaskenta IIa, syys lokakuu 2019 / Hytönen 3. laskuharjoitus, ratkaisuehdotukset

LUKUTEORIA A. Harjoitustehtäviä, kevät (c) Osoita, että jos. niin. a c ja b c ja a b, niin. niin. (e) Osoita, että

Harjoitusten 4 ratkaisut Topologiset vektoriavaruudet 2010

DIFFERENTIAALI- JA INTEGRAALILASKENTA I.1. Ritva Hurri-Syrjänen/Syksy 1999/Luennot 6. FUNKTION JATKUVUUS

Tehtävä 1. Näytä, että tason avoimessa yksikköpallossa

Tiheyspistelauseita. Petteri Salovaara. Pro Gradu tutkielma

Derivaattaluvut ja Dini derivaatat

Sanomme, että kuvaus f : X Y on injektio, jos. x 1 x 2 f (x 1 ) f (x 2 ) eli f (x 1 ) = f (x 2 ) x 1 = x 2.

e int) dt = 1 ( 2π 1 ) (0 ein0 ein2π

Derivaatasta ja derivoituvuudesta

[a] ={b 2 A : a b}. Ekvivalenssiluokkien joukko

(2n 1) = n 2

Topologia I Harjoitus 6, kevät 2010 Ratkaisuehdotus

Harjoitus Etsi seuraavien autonomisten yhtälöiden kriittiset pisteet ja tutki niiden stabiliteettia:

MATEMATIIKAN JA TILASTOTIETEEN LAITOS

MITTA- JA INTEGRAALITEORIA. Tero Kilpeläinen

Mitta- ja integraaliteoria (osat 1 ja 2) Juha Lehrbäck

2 Funktion derivaatta

Funktiot. funktioita f : A R. Yleensä funktion määrittelyjoukko M f = A on jokin väli, muttei aina.

1. Esitä rekursiivinen määritelmä lukujonolle

Funktion raja-arvo ja jatkuvuus Reaali- ja kompleksifunktiot

802320A LINEAARIALGEBRA OSA II

MATEMATIIKAN JA TILASTOTIETEEN LAITOS

Taustatietoja ja perusteita

Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Ratkaisut 2. viikolle /

Ratkaisu: (i) Joukko A X on avoin jos kaikilla x A on olemassa r > 0 siten että B(x, r) A. Joukko B X on suljettu jos komplementti B c on avoin.

Osoita, että täsmälleen yksi vektoriavaruuden ehto ei ole voimassa.

Transkriptio:

Harjoitus 1, 11.9.2015 1. Näytä, että joukossax on äärettömän monta alkiota jos ja vain jos on joukko X, 6= X, jokaonyhtämahtavakuinx. 2. Todista Lause 1.2 : Jos I on ylinumeroituva indeksijoukko ja a i > 0kaikillai 2 I, niin P i2i a i = 1. 3. Olkoon f :[0, 1]! [0, 1] vähenevä. Näytä, että joukko = x 2 [0, 1] : f ei ole jatkuva pisteessä x on numeroituva. 1 4. Olkoon x 2 R n.näytä, että m ({x}) =0. 5. Olkoon = Q \ [0, 1]. Näytä, että voidaan peittää avoimillaväleillä, joiden pituuksien summa on enintään 1/10. Seuraavista tehtävistä selviää, miksi Lebesguen ulkomitan määritelmässä käytetään äärettömän montaa peittävää väliä. Joukon R Jordanin ulkomitta on n kx J () =inf v(i i ):I i on avoin väli kaikilla i =1...k, missä v(i) =(b a) onvälin I =]a, b[ pituus. 6. Olkoot, B R. Osoita,että J ( [ B) apple J ()+J (B). k[ I i o, 7. Osoita, että J () =J () kaikilla R. 8. Näytä joukonq \ [0, 1] avulla, että subadditiivisuuseipäde ulkomitalle J : 2 1 Vihje: Lause 1.2. 2 Vihje: Tehtävä 7. Näytä, että J (Q \ [0, 1]) = 1 mutta J ({q}) = 0 kaikilla q 2 Q \ [0, 1].

Harjoitus 2, 18.9.2015 1. Olkoon H = (x 1, 2,...,x n ) 2 R n : x n =0 hypertaso. Näytä määritelmän avulla, että m (H) =0. 2. Olkoon I R n rajoittamaton mutta ei surkastunut väli. Näytä, että m (I) =1. 3. Olkoon = {(x, y) 2 R 2 :0applex<1jay = x 2 }. Määritä perustellenm (). 4. Olkoon U R n avoin ja epätyhjä jaolkoonk R n rajoitettu. Näytä, että m (U) > 0jam (K) < 1. 5. Olkoon R n, t>0jaolkoont = {ta : a 2 }. Näytä, että m (t) =t n m (). 6. Onko totta, että (a) jos m () > 0, niin sisältää (epätyhjän) avoimen joukon, (b) jos m () < 1, niin on rajoitettu, (c) jos m () =0,niinm () =0? Jos ei, niin anna vastaesimerkki. 7. Jos B R n ja m () =m (B), niin onko m (B \ ) =0?Perustele. 8. Olkoon = nx 2 R : x j apple 1 o j jollain j 2 N. 2 Näytä, että m () < 1. Piirräkuva!

Harjoitus 3, 25.9.2015 Huomaa, että tehtäviä on8! 1. Olkoot, B R n ja olkoon m (B) =0.Näytä, että on mitallinen jos ja vain jos [ B on mitallinen. 2. Olkoot, B R n.näytä, että jos on mitallinen, niin m ()+m (B) =m ( [ B)+m ( \ B). 3. Olkoon f : R n! R m jatkuva, n, m 2 N. Näytä, että kuvajoukkof(r n ) R m on mitallinen. 1 4. Olkoon L: R n! R n lineaarinen bijektio ja R n mitallinen. Näytä, että L() on mitallinen. 2 5. Olkoon R mitallinen ja m () < 1. Olkoonf : R! [0, 1), (a) Näytä, että f(x) =m ( \ ( 1,x]). f(x) f(y) apple x y kaikilla x, y 2 R. (f on siis Lipschitz-jatkuva vakiolla 1). (b) Näytä, että onmitallinenjoukkob, jollem(b) = 1 2 m(). 6. Näytä, m(b(x, r)) = m(b(0, 1))r n kaikilla avoimilla palloilla B(x, r) R n. 3 7. Määritä yksikköpallon kuoren mitta. 4 S n = x 2 R n : kxk =1 8. Keksi esimerkki mitallisista joukoista R n 1 2...,joille \ 1 m i < m( i ). 1 Esitä R n kompaktien joukkojen yhdisteenä. (Huomaa, että f() eivälttämättä ole mitallinen kaikille mitallisille R n,tähän palataan 4. harjoituksissa.) 2 Muista, että m n(l(e)) = detl m n(e) kaikilla E R n. Kertaa leikkauksen ja komplementtien (merkintään alla c :llä) kuvautuminen: (1) f(\ i i ) \ i f( i ) aina, = jos f on injektio. (2) f( c ) (f()) c, jos f on injektio (3) (f()) c f( c ), jos f on surjektio. 3 Teht. 4, siirto ei muuta mittaa ja Harj. 2/Teht.4 4 Tehtävä 6, Lause 2.20

Harjoitus 4, 2.10.2015 1. Olkoon >0ja K = I R n : I on avoin n-väli tai ; ja diam I<. 1 Näytä, että kaikilla R n on 2 nx 1 1[ m () = inf v(i i ):I i 2 K kaikilla i ja I i o. 2. Olkoot E,F R n joukkoja, joiden etäisyys on positiivinen eli dist(e,f)=inf x y : x 2 E,y 2 F > 0. Näytä, että m (E [ F )=m (E)+m (F ). 3. Täydennä Lauseen2.23.todistustanäyttämällä, että 1) =) 4): Jos R n on mitallinen, niin kaikilla ">0onsuljettujoukkoF, jollem( \ F ) <". 3 4. Olkoon R n.näytä, että on mitallinen jos ja vain jos on kompaktit joukot K i, i 2 N, joille 4 m ( \ S 1 K i)=0. Huomaa, että todistuksesta saadaan Lauseen 2.23. 4) =) 5). Sanotaan, että jatkuvafunktiof : R n! R n toteuttaa ehdon (N) jos m (f(e)) = 0 kaikilla E R n,joillam (E) =0. (M) jos f() 2 M aina kun 2 M. 5. Näytä, että (N) =) (M). 5 6. Näytä, että (M) =) (N). 6 7. Näytä, että funktiof : R! [0, 1), f =3 [0,2] +2 [1,3] + Q, on yksinkertainen, määrää sennormaaliesitysjalaskeintegraalii(f,r). 1 diam E on joukon E halkaisija, diam E =sup{ x y : x, y 2 E}. 2 Muista, että jos I,I 1,...,I k ovat välejä, joille I = [ k j=1 I j ja joukot int I j ovat erillisiä, niin v(i) = P k j=1 v(i j). 3 Lause 2.23 1) =) 2) auttaa. 4 Suunnassa =) käsittele rajoitettu ja rajoittamaton tapaus erikseen. Käytä tehtävää 3 ja Lausetta 2.20(3) rajoitetulle. Rajoittamattomassa tapauksessa huomaa, että aina [ 1 k=1 E k \ [ 1 k=1 F k [ 1 k=1 (E k \ F k ). 5 Käytä tehtävää 4 6 Saa käyttää tietoa: jokainen positiivimitallinen joukko sisältää epämitallisen osajoukon.

Harjoitus 5, 9.10.2015 1. Todista Lemman 3.9 kohta (2): Olkoon f 2 Y + ja olkoot E i R n, i 2 N, mitallisia ja erillisiä. Tällöin on 1[ 1X I f, E i = I(f,E i ). 2. Olkoon f : R n! R yksinkertainen funktio. Näytä, (joko määritelmän tai Luvun 4tulostenavulla),että f on mitallinen. 3. Todista Lemman 4.7 kohta (2): Olkoot B R n mitallisia ja olkoon f :! R mitallinen. Tällöin f B (funktion f rajoittuma joukkoon B) onmitallinen. 1 4. Todista Lause 4.13: Jos 2 M, f :! R on mitallinen ja g : R! R on jatkuva, niin funktio g f :! R on mitallinen. 5. Olkoon 2 M, f :! R mitallinen ja p>0. Näytä, että funktio f p :! [0, 1] on mitallinen. (Huomaa, että funktion f maalijoukko on R.) 6. Seuraus 4.12 sanoo, että jos f on mitallinen, niin f on mitallinen. Keksi esimerkki funktiosta f : R! R, jolle f on mitallinen, mutta f ei ole mitallinen. 7. Olkoon 2 M, f :! R mitallinen ja olkoon g :! R sellainen, että m ({x 2 : f(x) 6= g(x)}) =0. Näytä, että g on mitallinen. Jos f on yksinkertainen, niin onko g yksinkertainen? Lisätehtävä: 8. Olkoon f :[0, 1]! R vähenevä funktio.näytä, että f on mitallinen. 1 Rajoittuma joukkoon B on siis funktio f B : B! R, f B (x) =f(x) kaikilla x 2 B.

Harjoitus 6, 16.10.2015 1. Todista Huomatus 14 (3): Olkoot, B R n mitallisia ja f :! [0, 1] mitallinen. Tällöin nollajatkon f integraalille pätee 1 f dm= fdm. B 2. Olkoon R n mitallinen ja olkoot f,g:! [0, 1] mitallisia funktioita, joille fdm= gdm<1 E kaikilla mitallisilla joukoilla E. Näytä, että f(x) =g(x) melkeinkaikillax 2. 2 3. Todista Seuraus 5.5: Olkoon R n mitallinen ja olkoot f i :! [0, 1], i 2 N, mitallisia. Tällöin 1X 1X f i dm = f i dm. 4. Määritä perustellenraja-arvo B(0,2)\B(0,1) E \B log 1+ 1 kxk dm. kxk i 5. Olkoon g : R 2! [0, 1], g(x) =e kxk.näytä, että 3 R 2 gdm<1. 6. Todista Lemman 5.6 kohta (3): Olkoot i R n, i 2 N, mitallisia, i i+1 kaikilla i 2 N ja olkoon f : S 1 i! [0, 1] mitallinen.tällöin 4 fdm= fdm. i S 1 i 7. Olkoon f : R n! [0, 1] mitallinen funktio, jolle R fdm<1. Näytä, että kaikilla R n ">0onR>0, jolle 5 fdm<". R n \B(0,R) 1 Käytä integraalin määritelmää jasupremumin"-karakterisaatiota. Tarkastele erikseen tilanteet, joissa R f dm= 1 ja R fdm= 1. 2 B \B Tutki joukkoa C = {x 2 : f(x) >g(x)}. Lemma 4.9, Lause 5.2 ja integraalin lineaarisuus auttavat. 3 R 2 = B 1 [[ 1 (B i+1 \ B i ), B i = B(0,i), Harj.3 pallojen mitoille ja suhdetesti 4 Tutki funktioita f k = f k, MK-lause 5 R n = B 1 [[ 1 (B i+1 \ B i ), B i = B(0,i)

Harjoitus 7, 23.10.2015 Nämä ovatkurssin1.osanviimeisetharjoitukset. Tehtävä 7.jalisätehtävä toisellasivulla 1. Olkoot f,g 2 L 1 (). Näytä, että funktioh:! R, h(x) = max{f(x),g(x)}, on integroituva. Onko R hdm=max{r fdm,r gdm}? 2. Olkoon 0 <s<1. Laske raja-arvo j!1 [0,1] jx s 1+jx dm. 3. Laske raja-arvo e 1 j x j!1 [0,1) 1+x dm. 2 4. Olkoon f 2 L 1 (). Näytä, että 1 min i, f(x) dm = fdm. 5. Olkoon R n mitallinen ja olkoot f i :! R mitallisia. Näytä, että josfunktio f = P 1 f i on integroituva, niin f i dm =0. 6. Olkoon R n mitallinen joukko, jolle m() < 1. Olkoon1<p<1 ja olkoon f :! [0, 1] mitallinen funktio, jolle f p dm < 1. Näytä, että 2 Kuinka käy, jos m() =1? fdm<1. 1 Koska lasketaan raja-arvoa i!1, niin voi olettaa, että i 0. 2 Tutki erikseen joukot {f apple 1} ja {f >1}.

7. Olkoon f : R 2! R, f(x, y) =xy 3 ja = (x, y) 2 R 2 : x 2 + y 2 apple 1, x 0, y 0. Laske R fdmfubinin lauseen avulla. 8. (Lisätehtävä) Laskeraja-arvo 3 1+ x j sin 2 x + j 1 cos 2 x e (x+ x j ) dm. j!1 j j [0, ] 3 e x = j!1...