Kontraktion einer Funktion zeigen?

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1/x-1/y = (y-x)/(xy) = -(x-y)/(xy)

Damit gilt dann

|f(x)-f(y)|=| 1/2 (x-y) - (x-y) / (xy) |

Hilft das vielleicht schon?

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – Höheres Fachsemester

BassNation 
Fragesteller
 29.05.2021, 15:04

Leider nicht. Ich verstehe nicht, wie ich jetzt weiter vorgehen muss.

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MeRoXas  30.05.2021, 01:18
@BassNation

|f(x)-f(y)|=| 1/2 (x-y) - (x-y) / (xy) |

= |x-y| * | 1/2 - 1/(xy) | ≤ ...

Jetzt? Du musst eigentlich nur noch den zweiten Betrag mit einer Konstante 0<q<1 abschätzen. Betrachte hierzu den "worst case": Für welches Paar (x,y) aus [1,2] ist |1/2 - 1/(xy)| maximal? Ist dieser Maximalwert kleiner als 1? Wenn ja, dann wählst du q einfach als kleiner/gleich diesen Wert

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Auf den ersten Blick würde ich sagen das klappt nicht. Denn es ist

f'(2) = 1/2 + ln(2) = 0,5 + 0,69314... > 1.

Wende jetzt in einem geeigneten Bereich um den Randpunkt 2 den Mittelwertsatz an und du stellst fest dass es kein solches q mit q < 1 geben kann.

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – Dipl.Math.

MeRoXas  30.05.2021, 01:36

Hier hast du dich mit der Ableitung leider vertan. Es ist f'(x)=1/2 - 1/x² und damit ist f'(2)=1/4<1.

Allgemein ist |f'(x)| auf [1,2] durch 1/2 nach oben beschränkt.

Die Antwort liefert aber eine gute Alternativmethode zu meinem Ansatz; nach dem MWS gibt es für alle Paare (x,y) mit x und y aus [1,2] eine Konstante c mit
(f(x)-f(y)) / (x-y)=f'(c) Hieraus folgt nun direkt |f(x)-f(y)|=|f'(c)|*|x-y|<1/2 * |x-y|, wonach f also eine Kontraktion ist.

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DerRoll  30.05.2021, 07:31
@MeRoXas

Warum verwechsle ich bei 1/x eigentlich imner Ableitung und Integral? Das ist mir jetzt auf GF schon zigmal passiert. Genau diesen Ansatz zu verwenden war natürlich Ziel der Veranstaltung, richtig muss man es halt machen :-).

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