Bewijs ivm inproductruimten

Moderators: dirkwb, Xilvo

Forumregels
(Middelbare) school-achtige vragen naar het forum "Huiswerk en Practica" a.u.b.
Zie eerst de Huiswerkbijsluiter
Reageer
Gebruikersavatar
Berichten: 2.242

Bewijs ivm inproductruimten

V is een vectorruimte die alle functies die continu zijn op [a,b] omvat. Stel f en g twee functies :?: V.

Hoe bewijs ik dat
\(<f,g> = \int^b_a f(x)g(x)dx\)
De prof zei dat ik een stelling uit de analyse nodig had, maar welke [rr] .

(om eventuele notatieverwarringen te voorkomen <f,g> betekent het inproduct van f en g.)

Gebruikersavatar
Berichten: 2.906

Re: Bewijs ivm inproductruimten

Volgens mij zijn er heleboel inproducten te definieren op deze ruimte. De vraag zou dus volgens mij moeten zijn: Bewijs dat
\( \int^b_a f(x)g(x)dx\)
een inproduct definieert.

En dat is gewoon simpelweg alle axioma's voor een inproduct controleren. Heb je geen stelling voor nodig. [rr]
while(true){ Thread.sleep(60*1000/180); bang_bassdrum(); }

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Bewijs ivm inproductruimten

Het is niet zo moeilijk, opdat deze integraal een inproduct zou definiëren hebben we nodig:

- symmetrie: vermits de vermenigvuldiging commutatief is, zal de integraal van fg gelijk zijn aan die van gf.

- bilineariteit: de integraal is lineair, dus f (of g) vervangen door een lineaire combinatie is geen probleem

- positief definitiet: het inproduct van f met zichzelf levert de integraal van f² en een kwadraat is nooit negatief.
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 2.242

Re: Bewijs ivm inproductruimten

TD! schreef:- symmetrie: vermits de vermenigvuldiging commutatief is, zal de integraal van fg gelijk zijn aan die van gf.

- bilineariteit: de integraal is lineair, dus f (of g) vervangen door een lineaire combinatie is geen probleem
Ik volg...
- positief definitiet: het inproduct van f met zichzelf levert de integraal van f² en een kwadraat is nooit negatief.
Dat
\(\left<x,x \right> \geq 0\)
,
\( \forall x \in V\)
snap ik, maar voor
\(\left<x,x \right> = 0\)
slechts als x=0 zou dat betekenen.
\(\left<f,f \right> = \int^b_a f²(x)dx = 0\)
Dan zou f een soort "nulelement voor functies" moeten zijn [rr] Hoe controleer ik dat axioma?

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Bewijs ivm inproductruimten

De laatste voorwaarde stelt dat <f,f> > 0 moet zijn, tenzij f de nulfunctie is, f(x) = 0 voor alle x.

Indien f = 0, dan is natuurlijk ook f² = 0 en dan is de integraal van f² over een interval 0.

Iets subtieler om netjes te doen, maar intuïtief eenvoudig: als f niet de nulfunctie is, dan is er ergens een f² > 0 en dus is de oppervlakte onder f² ook groter dan 0. Continuiteit impliceert dat het niet gewoon losse punten groter dan 0 zijn, dan zou de integraal nog 0 kunnen zijn, je hebt dus een a zodat f(a)² > 0 en uit continuiteit volgt dat er zelfs een omgeving van a is waarop f² > 0.
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Berichten: 91

Re: Bewijs ivm inproductruimten

De Veys vraagt ook altijd van die moeilijke dingen...

Gebruikersavatar
Berichten: 2.242

Re: Bewijs ivm inproductruimten

Ok, bedankt voor de hulp.
De Veys vraagt ook altijd van die moeilijke dingen...
Deze viel nog mee, maar veel van zijn "triviale" vragen zijn iets moeilijker dan hij doet blijken :) .

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Bewijs ivm inproductruimten

Echt 'moeilijk' kan je dit toch niet noemen, zoiets als examenvraag voor lineaire algebra zou een cadeautje zijn :)
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Berichten: 39

Re: Bewijs ivm inproductruimten

Ik blijf het wel bizar vinden dat Veys nochtans duidelijk zei dat we een stelling uit de analyse nodig hadden...

Het had in elk geval iets te maken met die continuïteit. (ik ben volop aan het programmeren, dus leanaire en IHW studeren zal voor de volgende weken zijn)

Gebruikersavatar
Berichten: 2.242

Re: Bewijs ivm inproductruimten

Mattia schreef:Ik blijf het wel bizar vinden dat Veys nochtans duidelijk zei dat we een stelling uit de analyse nodig hadden...

Het had in elk geval iets te maken met die continuïteit.
Minder koekjes eten volgende les :) .
(ik ben volop aan het programmeren, dus leanaire en IHW studeren zal voor de volgende weken zijn)
Ooh wat haat ik Olivié en zijn rotprogrammeren :) .

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Bewijs ivm inproductruimten

Mattia schreef:Ik blijf het wel bizar vinden dat Veys nochtans duidelijk zei dat we een stelling uit de analyse nodig hadden...

Het had in elk geval iets te maken met die continuïteit. (ik ben volop aan het programmeren, dus leanaire en IHW studeren zal voor de volgende weken zijn)
Dat zou goed kunnen, zoals ik al zei heb je namelijk voor die laatste eigenschap continuïteit nodig om het netjes aan te tonen.
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Berichten: 39

Re: Bewijs ivm inproductruimten

Rov schreef:
Mattia schreef:Ik blijf het wel bizar vinden dat Veys nochtans duidelijk zei dat we een stelling uit de analyse nodig hadden...

Het had in elk geval iets te maken met die continuïteit.
Minder koekjes eten volgende les :) .
(ik ben volop aan het programmeren, dus leanaire en IHW studeren zal voor de volgende weken zijn)
Ooh wat haat ik Olivié en zijn rotprogrammeren :) .
Het is toch juist wat ik zeg, niet?

Gebruikersavatar
Berichten: 2.242

Re: Bewijs ivm inproductruimten

Ja, zie TD!'s 2e post in dit topic.

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Bewijs ivm inproductruimten

Misschien nog even duiden: als f niet de nulfunctie is op het interval [a,b], dan is er een p in [a,b] zodat f(p) verschillend is van 0.

Door de continuïteit van f, geldt dan dat f verschillend is van 0 op een omgeving van p, dus voor x in (p-e,p+e) voor een zekere e >0.

Je kan de integraal dan opsplitsen:
\(\int\limits_a^b {f\left( x \right)^2 dx} = \int\limits_a^{p - \varepsilon } {f\left( x \right)^2 dx} + \int\limits_{p - \varepsilon }^{p + \varepsilon } {f\left( x \right)^2 dx} + \int\limits_{p + \varepsilon }^b {f\left( x \right)^2 dx} \)
Nu is de middelste integraal groter dan 0, de andere twee zijn minimaal 0 dus het totaal is groter dan 0.
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Reageer