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Beispiele (1) Die Funktion f:] 0, 1 [ → ℝ mit f (x) = x hat das Bild] 0, 1 [. (2) Die Funktion g:] 0, 1 [ → ℝ mit g(x) = 1 hat das Bild { 1} = [ 1, 1]. (3) Die Funktion h:] 0, 1 [ → ℝ mit h(x) = |x − 1/2| hat das Bild [ 0, 1/2 [. Den kompakten Intervallen der Form [ a, b] kommt in der Analysis eine besondere Bedeutung zu. Beispiele sind: Prinzip der Intervallschachtelung Jede Intervallfolge [ a, b] ⊇ [ a 1, b 1] ⊇ … besitzt einen nichtleeren Schnitt. Satz von Bolzano-Weierstraß Jede Folge in [ a, b] besitzt einen Häufungspunkt in [ a, b]. Satz über die gleichmäßige Stetigkeit Jede stetige Funktion auf [ a, b] ist gleichmäßig stetig. Satz über den Wertebereich Jede stetige Funktion auf [ a, b] besitzt ein Intervall [ c, d] als Bild.
(Letzteres kann nicht passieren, aber das weiß man an dieser Stelle noch nicht). Nun wendet man den Satz von Bolzano-Weierstraß auf die Folge (x n) n ∈ ℕ im Definitionsbereich an. Dies liefert einen Häufungspunkt p der Folge, und man zeigt nun mit Hilfe der Stetigkeit von f im Punkt p, dass die Funktion f im Punkt p wie gewünscht ihr Maximum annimmt. Eine analoge Argumentation oder ein Übergang zu −f zeigt die Annahme des Minimums. Eine stetige Funktion auf einem Intervall [ a, b] kann ihr Maximum und ihr Minimum mehrfach annehmen, man betrachte etwa den Kosinus auf dem Intervall [ 0, 6 π]. Eine konstante Funktion nimmt sogar in jedem Punkt ihr Minimum und ihr Maximum an. Umgekehrt gilt: Ist das Minumum einer Funktion gleich ihrem Maximum, so ist die Funktion konstant. Der Extremwertsatz ist für stetige Funktionen, die auf offenen oder halboffenen Intervallen definiert sind, im Allgemeinen nicht mehr gültig: Beispiele (1) Die Funktion f:] 0, 1] → ℝ mit f (x) = 1/x nimmt ihr Minimum 1 im Punkt 1 an, aber ihr Wertebereich [ 1, +∞ [ ist nach oben unbeschränkt und hat kein Maximum.
Der weierstraßsche Konvergenzsatz ist ein nach Karl Weierstraß benannter Satz aus der Funktionentheorie. Er besagt, dass die Grenzfunktion einer lokal gleichmäßig konvergenten Folge holomorpher Funktionen wiederum eine holomorphe Funktion ist. Zudem konvergieren auch sämtliche Ableitungen lokal gleichmäßig gegen die entsprechende Ableitung der Grenzfunktion. Formulierung [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Sei ein Gebiet und eine Folge holomorpher Funktionen, die auf lokal gleichmäßig gegen eine Funktion konvergiert, das heißt, zu jedem gibt es eine Umgebung von, so dass auf gleichmäßig gegen konvergiert. Dann gilt: ist holomorph. Für jedes konvergiert auf lokal gleichmäßig gegen. Gegenbeispiele im Reellen [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Der weierstraßsche Konvergenzsatz ist insofern bemerkenswert, als sein reelles Analogon falsch ist: Die Grenzfunktion einer gleichmäßig konvergenten Folge differenzierbarer Funktionen muss nicht differenzierbar sein, und selbst wenn sie es ist, brauchen die Ableitungen der Folgenglieder nicht punktweise gegen die Ableitung der Grenzfunktion zu konvergieren.