Satz ü. implizite Funkt.: Beweis LGS kann aufgelöst werden?

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"Beweise, dass aufgelöst werden kann" heißt hier: "Zeige, dass die Voraussetzungen des Satzes erfüllt sind".

Wir haben hier

   ( x )  ( u )       (  u + cos(u v) - v x - 1  )     (  f_1  )
f( (   ), (   ) )  =  (                          )  =  (       )
   ( y )  ( v )       (  sin(u) - y - v          )     (  f_2  )

Berechne die partiellen Ableitungen der Komponenten von f jeweils nach u und nach v

Setze die gegebenen Werte x=0; y=-1; u=0; v=1 ein

Zeige, dass die Determinante von

(  f_1_u((x,y),(u,v))    f_1_v((x,y),(u,v))  )
(                                            )
(  f_2_u((x,y),(u,v))    f_2_v((x,y),(u,v))  )

an dieser Stelle immer ungleich 0 ist


schokominz 
Beitragsersteller
 24.11.2023, 19:23

Was bringt mir das dann weiteres? Also ich beweise ja mit det( ) ungleich 0, daß die Funktion f stetig differenzierbar ist; aber was ist mit diesen g(x,y)=u und h(x,y)=v?

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PWolff  24.11.2023, 19:39
@schokominz

Im Satz wird nach der Variablen aus dem Raum "Y" abgeleitet (∂_Y f).

In der Aufgabe ist der Funktionswert ein 2-dimensionaler Vektor; aus dem 2. Raum stammt die (vektorwertige) Variable "(u,v)" (im Satz heißt sie "b").

Ein 2-Vektor nach einem 2-Vektor abgeleitet ergibt eine 2×2-Matrix.

Eine stetig differenzierbare n-Vektor-Funktion f(s) ist genau dann an einer n-Vektor-Stelle s0 umkehrbar, wenn die Ableitungsmatrix von f nach s0 umkehrbar ist (Spezialfall des erwähnten Satzes bzw. ein eigener Satz).

Eine Matrix ist genau dann umkehrbar, wenn ihre Determinante ungleich 0 ist.

Die Folgerung des Satzes besagt, dass in diesem Fall folgende Aussagen äquivalent sind:

  • F(a,b) = 0
  • es gibt G: b = G(a)

Hier ist:

F(a,b) = f( (x,y), (u,v) )

G(a) = ( g(x,y), h(x,y) ) = ( u, v )

Die Ableitung von F nach b ist die Ableitung von f nach (u,v)

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schokominz 
Beitragsersteller
 24.11.2023, 20:02
@PWolff

Okay, danke! Ich habe es jetzt so gelöst:

https://postimg.cc/t7kz2F2P

Passt das grob vom Beweis her? Übrigens: die Schreibweise mit meinem f_(R^2) ist falsch oder das geht anders?

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PWolff  24.11.2023, 20:16
@schokominz

Im Großen und Ganzen stimmt es.

Dass f(ℝ^2) ungeschickt ist, hast du ja schon geschrieben.

Ich würde den Definitionsbereich von f nicht gerade mit "U" benennen ("U" steht sonst für "Umgebung"), sondern etwa mit "X" (wie im Satz"; ebenso den Wertebereich "Y". Dann ist eindeutig, welchen Raum man jeweils meint.

Zusätzlich muss man dann noch erwähnen: X = ℝ^4, Y = ℝ^2

Noch genauer wäre hier X = ℝ^2 × ℝ^2, aber dann müsste man

(0, -1, 0, 1)

als

( (0,-1)^T, (0,1)^T )

schreiben. Das wäre dann eine Korrektur der Formulierung der Aufgabe.

Vermutlich wäre auch

f( (x,y)^T, (u,v)^T )

besser, weil wir ja erst einmal nichts über g und h aussagen. (Es soll ja erst nachgewiesen werden, dass g und h existieren.)

Mehr Kritikpunkte habe ich jetzt nicht gefunden.

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schokominz 
Beitragsersteller
 24.11.2023, 20:22
@PWolff

Okay,

VIELEN LIEBEN DANK für deine Hilfe und ausführlichen Antworten. <3

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schokominz 
Beitragsersteller
 24.11.2023, 19:02

Oh wow, danke! Jetzt verstehe ich den Ansatz. Ich probiers mal! Vielen Dank <3

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