Weierstrassin lause
Artikkeli Maksimi-minimi-lause tulisi yhdistää tähän artikkeliin. Yhdistämisestä saatetaan keskustella artikkelin keskustelusivulla. |
Weierstrassin lause on matematiikassa lause, jonka mukaan jatkuva funktio saa suljetulla välillä suurimman ja pienimmän arvon. [1]
Olkoon f: [a, b] → R jatkuva funktio. Weierstrassin lause tarkoittaa sitä, että välillä [a, b] on luvut c ja d siten, että kaikilla välin pisteillä funktion arvo pysyy arvojen f(c) ja f(d) välissä. Matemaattisesti
- .
Weierstrassin lause on merkittävä muun muassa siksi, että sen avulla voidaan todistaa Rollen lause, jota puolestaan käytetään differentiaalilaskennan keskeisimmän lauseen, differentiaalilaskennan väliarvolauseen todistuksessa.
Todistus[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
Todistetaan, että löydetään suurin arvo kuten edellä mainittu. Pienin arvo löydetään vastaavasti, kun tutkitaan funktiota .
Tehdään oletus, että ei ole rajoitettu välillä .
Tällöin , jolla . Koska on rajoitettu, niin Bolzanon–Weierstrassin lauseen nojalla :lla on suppeneva osajono eli kun . Koska , niin .
Koska on jatkuva :ssa, niin siten, että , kun . Koska niin siten, että , kun . Näillä pätee . Mutta koska ja koska , kun , niin saadaan ristiriita.
Näin ollen on rajoitettu välilä , mistä seuraa se, että on olemassa . Nyt on osoitettava vielä jollakin .
, jolle . Bolzanon–Weierstrassin lauseen nojalla jonolla on olemassa suppeneva osajono , jolla , kun . Funktion jatkuvuuden nojalla , kun . Toisaalta , mistä seuraa kuristusperiaatteen nojalla .
Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
- ↑ Pitkäranta, Juhani: Calculus Fennicus – TKK:n 1. lukuvuoden laaja matematiikka (2000–2013), s. 383–384 (pdf) Helsinki: Avoimet oppimateriaalit ry. ISBN 978-952-7010-12-9 ISBN 978-952-7010-6 (pdf). Viitattu 8.7.2019.
Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
- Extreme value theorem (cut-the-knot) (englanniksi)