„Bolzano–Darboux-tétel” változatai közötti eltérés

[nem ellenőrzött változat][nem ellenőrzött változat]
Tartalom törölve Tartalom hozzáadva
SamatBot (vitalap | szerkesztései)
a kozmetikai javítások
5. sor:
Ha ''f'':'''R'''<math>\mapsto</math>'''R''' folytonos függvény<ref>Itt az ''f'':'''R'''<math>\mapsto</math>'''R''' jelölés talpasnyila azt jelenti, hogy az f függvény nem feltétlenül az egész '''R'''-en van értelmezve.</ref>, akkor minden, az értelmezési tartományában lévő ''I'' intervallum esetén ''f(I)'' is intervallum.
 
A tételt úgy is megfogalmazhatjuk, hogy ha ''f'': [''a'',''b''] <math>\rightarrow</math> '''R''' folytonos függvény és ''f''(''a'') &#8800; ''f''(''b''), akkor tetszőleges ''f''(''a'') és ''f''(''b'') közötti ''y'' értékhez létezik olyan ''x'' &isin; (''a'',''b''), hogy ''f''(''x'') = ''y''. (Az egyenértékű megfogalmazásra vonatkozóan lásd: [[Darboux-tulajdonság#Ekvivalens megfogalmazások|Darboux-tulajdonság]].)
 
A tételt úgy is megfogalmazhatjuk, hogy ha ''f'': [''a'',''b''] <math>\rightarrow</math> '''R''' folytonos függvény és ''f''(''a'') &#8800; ''f''(''b''), akkor tetszőleges ''f''(''a'') és ''f''(''b'') közötti ''y'' értékhez létezik olyan ''x'' &isin; (''a'',''b''), hogy ''f''(''x'') = ''y''. (Az egyenértékű megfogalmazásra vonatkozóan lásd: [[Darboux-tulajdonság#Ekvivalens megfogalmazások|Darboux-tulajdonság]].)
 
==Bizonyítás==
 
Előrebocsátjuk, hogy a H &#8838; '''R''' halmaz pontosan akkor intervallum, ha minden a,b &isin; H esetén az (a,b) nyílt intervallum része H-nak. Belátjuk, hogy f(I) ilyen tulajdonságú.
 
Legyenek az y<sub>1</sub> és y<sub>2</sub> ''f(I)''-beli pontok olyanok, hogy y<sub>1</sub> < y<sub>2</sub>. Világos, hogy léteznek olyan ''I'' beli x<sub>1</sub> és x<sub>2</sub> pontok, hogy y<sub>1</sub>=f(x<sub>1</sub>) és y<sub>2</sub>=f(x<sub>2</sub>). Mivel ''f'' függvény és y<sub>1</sub> &#8800; y<sub>2</sub>, ezért x<sub>1</sub> &#8800; x<sub>2</sub>. Az általánosság megszorítása nélkül feltehető, hogy x<sub>1</sub> < x<sub>2</sub> (ellenkező esetben nevezzük át őket úgy, hogy teljesüljön a reláció).
 
A nyílt (y<sub>1</sub>,y<sub>2</sub>) intervallum része f(I)-nek, ugyanis legyen y &isin; (y<sub>1</sub>,y<sub>2</sub>) tetszőleges. Ezzel a ponttal definiáljuk a zárt intervallumon értelmezett
:<math>f_y:[x_1,x_2];x\mapsto f(x)-y</math>
leképezést. Ez folytonos, f<sub>y</sub>(x<sub>1</sub>)=y<sub>1</sub>-y<0 és f<sub>y</sub>(x<sub>2</sub>)=y<sub>2</sub>-y>0, így a [[Bolzano-tétel|Bolzano tétele]] szerint létezik zérushelye, mégpedig ez csak a nyílt (x<sub>1</sub>,x<sub>2</sub>) intervallumban lehet. Ha viszont x &isin; (x<sub>1</sub>,x<sub>2</sub>), olyan, hogy f<sub>y</sub>(x) = 0, akkor f(x)-y=0 és
:<math>y=f(x)\,</math>
s mivel y tetszőleges volt, ezért az egész nyílt intervallum része f(I)-nek.
25 ⟶ 24 sor:
 
Tetszőleges <math>T_1</math> és <math>T_2</math> [[Topologikus tér|topologikus terek]] esetén ha <math>f</math> : <math>T_1</math><math>\rightarrow</math><math>T_2</math>
folytonos és <math>C</math> &sube; <math>T_1</math> [[összefüggőség|összefüggő]], akkor <math>f</math> (<math>C</math>) is összefüggő. Figyelembe vége, hogy egy <math>C</math> &sube; '''R''' halmaz pontosan akkor összefüggő az [[Metrikus tér|euklideszi metrika]] szerint, ha <math>C</math> intervallum, ez valóban a fenti tétel általánosítása.
 
==Megegyzések==