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Der Approximationssatz von Stone-Weierstraß (nach Marshall Harvey Stone und Karl Weierstraß) ist ein Satz aus der Analysis, der sagt, unter welchen Voraussetzungen man jede stetige Funktion durch einfachere Funktionen beliebig gut approximieren kann. Satz [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Jede Unteralgebra P der Funktionenalgebra A der stetigen reellwertigen oder komplexwertigen Funktionen auf einem kompakten Hausdorff-Raum M, die punktetrennend ist:, für die keine ihrer Auswertungsfunktionen die Nullfunktion ist:, und die – im Falle, dass der Grundkörper der Körper der komplexen Zahlen ist – bezüglich komplexer Konjugation abgeschlossen ist, für die also mit jedem auch die zugehörige konjugiert komplexe Funktion in P enthalten ist, liegt bezüglich der Topologie der gleichmäßigen Konvergenz dicht in A. Das bedeutet: Jede stetige Funktion von M in den Grundkörper kann unter den angegebenen Voraussetzungen durch Funktionen aus P beliebig gut gleichmäßig approximiert werden. Satz von weierstraß music. Folgerungen [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Dieser Satz ist eine Verallgemeinerung des Approximationssatzes von Weierstraß, wonach man jede stetige Funktion gleichmäßig auf einem kompakten Intervall durch Polynome approximieren kann.
Verallgemeinerung [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Der gleiche Satz - gemäß den Fassungen (Ia) oder (Ib) - gilt auch noch, wenn anstelle eines kompakten reellen Intervalls ein beliebiger kompakter topologischer Raum zugrundegelegt wird: Stetige Bilder von kompakten topologischen Räumen unter reellwertigen Funktionen sind innerhalb der reellen Zahlen stets abgeschlossen und beschränkt. [4] [5] [6] Tatsächlich kann diese Aussage noch weiter verallgemeinert werden: Das Bild eines kompakten topologischen Raums unter einer stetigen Funktion ist wieder kompakt. Satz von weierstraß berlin. Da kompakte Teilmengen von metrischen Räumen (insbesondere also von) immer abgeschlossen und beschränkt sind, folgt sofort die obige Aussage. Da auch die Bilder zusammenhängender topologischer Räume unter stetigen Funktionen wieder zusammenhängend sind und die zusammenhängenden Teilmengen von gerade die Intervalle sind, stellt sich auch die Fassung (II) als Spezialfall eines allgemeinen topologischen Sachverhalts dar. Quellen und Hintergrundliteratur [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Otto Forster: Analysis 2 (= Grundkurs Mathematik).
(2) Die Funktion g:] 0, 1 [ →] 0, 1 [ mit f (x) = x hat den beschränkten Wertebereich] 0, 1 [, der kein Minimum und kein Maximum besitzt. Das Supremum des Wertebereichs ist 1, aber der Wert 1 wird nicht angenommen. Der Zwischenwertsatz und der Extremwertsatz lassen sich sehr ansprechend zu einem einzigen Satz zusammenfassen: Satz (Wertebereich stetiger Funktionen) Sei f: [ a, b] → ℝ stetig. Dann gibt es c ≤ d in ℝ mit Bild(f) = [ c, d]. Der Zwischenwertsatz sorgt dafür, dass das Bild von f ein Intervall ist, und der Extremwertsatz garantiert, dass die Randpunkte des Bildes angenommen werden und also das Bildintervall abgeschlossen ist. Divisionssatz von Weierstraß – Wikipedia. Beschränkte abgeschlossene Intervalle nannten wir auch kompakt (vgl. 2. 9). Damit kann man den Satz sehr griffig formulieren: Stetige Funktionen bilden kompakte Intervalle auf kompakte Intervalle ab. Allgemein gilt, dass stetige Funktionen Intervalle auf Intervalle abbilden. Das stetige Bild eines offenen Intervalls kann nun aber offen, abgeschlossen oder halboffen sein, wie die folgenden Beispiele zeigen.
Der Beweis beruht entscheidend auf dem Intervallschachtelungsprinzip, welches wiederum äquivalent ist zur Vollständigkeit der reellen Zahlen. Visualisierung der Beweisskizze Gegeben sei eine beschränkte Folge. Diese besitzt damit eine untere Schranke und eine obere Schranke. Das Intervall wird in zwei gleich große Teilintervalle unterteilt. Satz von weierstraß von. wird wieder in zwei Teilintervalle zerlegt. Auch hier wählt man das Teilintervall als drittes Intervall, welches unendlich viele Folgeglieder von besitzt. Verallgemeinerungen Endlichdimensionale Vektorräume Die komplexen Zahlen werden im Kontext dieses Satzes als zweidimensionaler reeller Vektorraum betrachtet. Für eine Folge von Spaltenvektoren mit n reellen Komponenten wählt man zuerst eine Teilfolge, die in der ersten Komponente konvergiert. Von dieser wählt man wieder eine Teilfolge, die auch in der zweiten Komponente konvergiert. Die Konvergenz in der ersten Komponente bleibt erhalten, da Teilfolgen konvergenter Folgen wieder konvergent mit demselben Grenzwert sind.
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