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Aufgabe:

Sei (fn)n∈ℕ  eine Funktionenfolge mit fn : ℝ → ℝ

fn(x) = \( \frac{nx}{1+|nx|} \)

Zeigen Sie, dass die Funktionen fn stetig sind. Sind sie auch gleichmäßig stetig? Was ist der punktweise Grenzwert der Folge?

Problem/Ansatz:

Bei mir haptert es bei den Umformungen, so dass ich nicht abschätzen kann nach δ. Die Beträge stören da sehr.

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Stetigkeit an einer Stelle a.

Betrachte | fn(x)-fn(a) | < ε

<=>    \( |\frac{nx}{1+|nx|} - \frac{na}{1+|na|}| < \varepsilon \)

<=>    \( |\frac{nx(1+|na|)-na(1+|nx|)}{(1+|na|)(1+|nx|)|} < \varepsilon \)

Dann musst du wohl Fallunterscheidungen treffen:

1. Fall: a>0, dann ist bei hinreichend kleinem δ (was noch zu wählen ist)

                 auch x>0. Also fallen die Beträge bei na und nx weg

               und es bleibt nach Berechnung der Bruchdifferenz

         \( |\frac{nx-na}{(1+nx)(1+na)}  | < \varepsilon \)

<=>    \( \frac{n|x-a|}{(1+nx)(1+na)}   < \varepsilon \)

Nun ist ja für positives x und a (und n sowieso)

1+nx > 1   und   1+na > 1  also der Nenner >1 und damit

der Wert des Bruches kleiner als der Zähler und es reicht

das δ so zu wählen, dass \( n|x-a|< \varepsilon \) gilt

bzw.          \( |x-a|< \frac{\varepsilon }{n} \)

Da wäre also     \( δ= \frac{\varepsilon }{n} \) eine

sinnvolle Wahl. Damit (s.o.) auch x positiv garantiert ist,

muss auch   \( δ \lt a \) gelten, also wäre   \( δ = min( a, \frac{\varepsilon }{n} ) \)

ein geeignetes   \( δ \) damit | x - a | < δ ==>    | fn(x)-fn(a) | < ε  gilt.

So ähnlich wird es wohl für a<0 und für a=0 auch klappen.

Avatar von 288 k 🚀

Die Zeile mit dem zweiten Doppelpfeil kommt mir merkwürdig bis falsch vor. Sollte da nicht ein einzige Bruch stehen?

Da hast du recht, ich korrigiere das.

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