Fraktálok. Kontrakciók Affin leképezések. Czirbusz Sándor ELTE IK, Komputeralgebra Tanszék. TARTALOMJEGYZÉK Kontrakciók Affin transzformációk

Hasonló dokumentumok
Folytonos görbék Hausdorff-metrika Mégegyszer a sztringtérről FRAKTÁLGEOMETRIA. Metrikus terek, Hausdorff-mérték. Czirbusz Sándor

FRAKTÁLGEOMETRIA Feladatok. Czirbusz Sándor április 16. A feladatok végén zárójelben a feladat pontértéke található.

Fraktálok. Hausdorff távolság. Czirbusz Sándor ELTE IK, Komputeralgebra Tanszék március 14.

Funkcionálanalízis. n=1. n=1. x n y n. n=1

1. Házi feladat. Határidő: I. Legyen f : R R, f(x) = x 2, valamint. d : R + 0 R+ 0

ANALÍZIS III. ELMÉLETI KÉRDÉSEK

Metrikus terek, többváltozós függvények

ANALÍZIS III. ELMÉLETI KÉRDÉSEK

1. Absztrakt terek 1. (x, y) x + y X és (λ, x) λx X. műveletek értelmezve vannak, és amelyekre teljesülnek a következő axiómák:

Analízis. 1. fejezet Normált-, Banach- és Hilbert-terek. 1. Definíció. (K n,, ) vektortér, ha X, Y, Z K n és a, b K esetén

Fraktálok. Klasszikus fraktálpéldák I. Czirbusz Sándor ELTE IK, Komputeralgebra Tanszék

Boros Zoltán február

Matematika (mesterképzés)

Numerikus módszerek beugró kérdések

FRAKTÁLGEOMETRIA. Példák fraktálokra I. Czirbusz Sándor február 1. Komputeralgebra Tanszék ELTE Informatika Kar

Sorozatok, sorok, függvények határértéke és folytonossága Leindler Schipp - Analízis I. könyve + jegyzetek, kidolgozások alapján

Numerikus módszerek 1.

FRAKTÁLGEOMETRIA. Metrikus terek, szeparábilitás, kompaktság. Czirbusz Sándor Komputeralgebra Tanszék ELTE Informatika Kar

A fontosabb definíciók

Matematika A2 vizsga mgeoldása június 4.

A sorozat fogalma. függvényeket sorozatoknak nevezzük. Amennyiben az értékkészlet. az értékkészlet a komplex számok halmaza, akkor komplex

Numerikus módszerek 1.

Számsorok. 1. Definíció. Legyen adott valós számoknak egy (a n ) n=1 = (a 1, a 2,..., a n,...) végtelen sorozata. Az. a n

Hadamard-mátrixok Előadó: Hajnal Péter február 23.

Differenciálegyenletek numerikus megoldása

Összeállította: dr. Leitold Adrien egyetemi docens

Relációk Függvények. A diákon megjelenő szövegek és képek csak a szerző (Kocsis Imre, DE MFK) engedélyével használhatók fel!

VEKTORTEREK I. VEKTORTÉR, ALTÉR, GENERÁTORRENDSZER október 15. Irodalom. További ajánlott feladatok

3. Fuzzy aritmetika. Gépi intelligencia I. Fodor János NIMGI1MIEM BMF NIK IMRI

Matematika A1a Analízis

LNM folytonos Az interpoláció Lagrange interpoláció. Lineáris algebra numerikus módszerei

2014. szeptember 24. és 26. Dr. Vincze Szilvia

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy

3. Lineáris differenciálegyenletek

VIK A1 Matematika BOSCH, Hatvan, 5. Gyakorlati anyag

1. Generátorrendszer. Házi feladat (fizikából tudjuk) Ha v és w nem párhuzamos síkvektorok, akkor generátorrendszert alkotnak a sík vektorainak

1.9. B - SPLINEOK B - SPLINEOK EGZISZTENCIÁJA. numerikus analízis ii. 34. [ a, b] - n legfeljebb n darab gyöke lehet. = r (m 1) n = r m + n 1

RE 1. Relációk Függvények. A diákon megjelenő szövegek és képek csak a szerző (Kocsis Imre, DE MFK) engedélyével használhatók fel!

4. SOROK. a n. a k (n N) a n = s, azaz. a n := lim

Felügyelt önálló tanulás - Analízis III.

NUMERIKUS MÓDSZEREK I. BEUGRÓ KÉRDÉSEK

Funkcionálanalízis. Gyakorló feladatok március 22. Metrikus tér, normált tér és skalárszorzat tér

1/1. Házi feladat. 1. Legyen p és q igaz vagy hamis matematikai kifejezés. Mutassuk meg, hogy

DiMat II Végtelen halmazok

9. TÖBBVÁLTOZÓS FÜGGVÉNYEK DIFFERENCIÁLSZÁMITÁSA. 9.1 Metrika és topológia R k -ban

LINEÁRIS ALGEBRA. matematika alapszak. Euklideszi terek. SZTE Bolyai Intézet, őszi félév. Euklideszi terek LINEÁRIS ALGEBRA 1 / 40

17. előadás: Vektorok a térben

Gauss-Jordan módszer Legkisebb négyzetek módszere, egyenes LNM, polinom LNM, függvény. Lineáris algebra numerikus módszerei

Miért fontos számunkra az előző gyakorlaton tárgyalt lineáris algebrai ismeretek

Konvex optimalizálás feladatok

f(x) vagy f(x) a (x x 0 )-t használjuk. lim melyekre Mivel itt ɛ > 0 tetszőlegesen kicsi, így a a = 0, a = a, ami ellentmondás, bizonyítva

Mindent olyan egyszerűvé kell tenni, amennyire csak lehet, de nem egyszerűbbé.

Függvényhatárérték és folytonosság

Vektorterek. Több esetben találkozhattunk olyan struktúrával, ahol az. szabadvektorok esetében, vagy a függvények körében, vagy a. vektortér fogalma.

Kvadratikus alakok és euklideszi terek (előadásvázlat, október 5.) Maróti Miklós, Kátai-Urbán Kamilla

VIK A2 Matematika - BOSCH, Hatvan, 3. Gyakorlati anyag. Mátrix rangja

Matematika III előadás

Rekurzív sorozatok. SZTE Bolyai Intézet nemeth. Rekurzív sorozatok p.1/26

A Peano-görbe. Besenyei Ádám ELTE

Analízis II. Analízis II. Beugrók. Készítette: Szánthó József. kiezafiu kukac gmail.com. 2009/ félév

FEGYVERNEKI SÁNDOR, Valószínűség-sZÁMÍTÁs És MATEMATIKAI

A következő feladat célja az, hogy egyszerű módon konstruáljunk Poisson folyamatokat.

Számítási feladatok a Számítógépi geometria órához

MATE-INFO UBB verseny, március 25. MATEMATIKA írásbeli vizsga

Mindent olyan egyszerűvé kell tenni, amennyire csak lehet, de nem egyszerűbbé. (Albert Einstein) Halmazok 1

Határozatlan integrál

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy

Matematika A1a Analízis

Kalkulus II. Beugró kérdések és válaszok 2012/2013 as tanév II. félév

Bevezetés az algebrába 2 Vektor- és mátrixnorma

Analízis I. beugró vizsgakérdések

Szűcs Renáta. Fixponttételek

Matematika szigorlat június 17. Neptun kód:

Gauss-Seidel iteráció

Explicit hibabecslés Maxwell-egyenletek numerikus megoldásához

Készítette: Fegyverneki Sándor

Összeállította: dr. Leitold Adrien egyetemi docens

minden x D esetén, akkor x 0 -at a függvény maximumhelyének mondjuk, f(x 0 )-at pedig az (abszolút) maximumértékének.

A Baire-tételről egy KöMaL feladat kapcsán

A valós számok halmaza

Alapfogalmak, valós számok Sorozatok, határérték Függvények határértéke, folytonosság A differenciálszámítás Függvénydiszkusszió Otthoni munka

2. Fourier-elmélet Komplex trigonometrikus Fourier-sorok. 18 VEMIMAM244A előadásjegyzet, 2010/2011

2014. november 5-7. Dr. Vincze Szilvia

Lineáris algebra numerikus módszerei

0-49 pont: elégtelen, pont: elégséges, pont: közepes, pont: jó, pont: jeles

Analízis I. Vizsgatételsor

Tartalomjegyzék. 1. Előszó 1

1. Az euklideszi terek geometriája

Integr alsz am ıt as. 1. r esz aprilis 12.

Fourier-sorok. néhány esetben eltérhetnek az előadáson alkalmazottaktól. Vizsgán. k=1. 1 k = j.

f(x) a (x x 0 )-t használjuk.

1. A Hilbert féle axiómarendszer

MODELLEK ÉS ALGORITMUSOK ELŐADÁS

Minden x > 0 és y 0 valós számpárhoz létezik olyan n természetes szám, hogy y nx.

1. Bázistranszformáció

1. feladatsor: Vektorterek, lineáris kombináció, mátrixok, determináns (megoldás)

Itt és a továbbiakban a számhalmazokra az alábbi jelöléseket használjuk:

Matematika I. NÉV:... FELADATOK:

Numerikus módszerek 1.

Átírás:

Fraktálok Kontrakciók Affin leképezések Czirbusz Sándor ELTE IK, Komputeralgebra Tanszék TARTALOMJEGYZÉK 1 of 71

A Lipschitz tulajdonság ÁTMÉRŐ, PONT ÉS HALMAZ TÁVOLSÁGA Definíció Az (S, ρ) metrikus tér egy A részhalmazának átmérője a diam A = sup{ρ(a, b) a, b A} mennyiség. Kontrakciók 2 of 71

A Lipschitz tulajdonság ÁTMÉRŐ, PONT ÉS HALMAZ TÁVOLSÁGA Definíció Az (S, ρ) metrikus tér egy A részhalmazának átmérője a diam A = sup{ρ(a, b) a, b A} mennyiség. Definíció Az x S pont és az A részhalmaz távolsága az inf{ρ(x, a) : a A} mennyiség. Kontrakciók 3 of 71

A Lipschitz tulajdonság ÁTMÉRŐ, PONT ÉS HALMAZ TÁVOLSÁGA Definíció Az (S, ρ) metrikus tér egy A részhalmazának átmérője a diam A = sup{ρ(a, b) a, b A} mennyiség. Definíció Az x S pont és az A részhalmaz távolsága az inf{ρ(x, a) : a A} mennyiség. Állítás Rögzített A S részhalaz esetén a függvény folytonos. d A : X R, x d(x, A) Kontrakciók 4 of 71

Kontrakciók 5 of 71 A Lipschitz tulajdonság LIPSCIHTZ TULAJDONSÁG Definíció Az f : S T függvény Lipschitz tulajdonságú, ha van olyan k R, hogy ρ(f (x), f (y)) kρ(x, y) minden x, y S esetén.

Kontrakciók 6 of 71 A Lipschitz tulajdonság LIPSCIHTZ TULAJDONSÁG Definíció Az f : S T függvény Lipschitz tulajdonságú, ha van olyan k R, hogy ρ(f (x), f (y)) kρ(x, y) minden x, y S esetén. Állítás Ha f : S T Lipschitz függvény a k konstanssal, akkor f egyenletesen folytonos.

Kontrakciók 7 of 71 A Lipschitz tulajdonság A LIPSCHITZ FÜGGVÉNYEK TULAJDONSÁGAI Tétel

Kontrakciók 8 of 71 A Lipschitz tulajdonság A LIPSCHITZ FÜGGVÉNYEK TULAJDONSÁGAI Tétel Ha f : S T Lipschitz függvény és A S korlátos, akkor f (A) T is korlátos.

Kontrakciók 9 of 71 A Lipschitz tulajdonság A LIPSCHITZ FÜGGVÉNYEK TULAJDONSÁGAI Tétel Ha f : S T Lipschitz függvény és A S korlátos, akkor f (A) T is korlátos. Ha I R nem degenerált intervallum és f : I R differenciálható I-n, úgy f pontosan akkor Lipschitz függvény I-n, ha itt a deriváltja korlátos.

Kontrakciók 10 of 71 A Lipschitz tulajdonság A LIPSCHITZ FÜGGVÉNYEK TULAJDONSÁGAI Tétel Ha f : S T Lipschitz függvény és A S korlátos, akkor f (A) T is korlátos. Ha I R nem degenerált intervallum és f : I R differenciálható I-n, úgy f pontosan akkor Lipschitz függvény I-n, ha itt a deriváltja korlátos. Ha f : S T és g : T U Lipschitz függvények a k illetve l paraméterekkel, akkor f g is Lipschitz a kl paraméterrel.

Kontrakciók 11 of 71 A Lipschitz tulajdonság PÉLDÁK LIPSCHITZ FÜGGVÉNYEKRE Az f : R R lineáris függvények;

Kontrakciók 12 of 71 A Lipschitz tulajdonság PÉLDÁK LIPSCHITZ FÜGGVÉNYEKRE Az f : R R lineáris függvények; Az x n függvények minden [ a, a] R zárt intervallumon, k = na n 1 ;

Kontrakciók 13 of 71 A Lipschitz tulajdonság PÉLDÁK LIPSCHITZ FÜGGVÉNYEKRE Az f : R R lineáris függvények; Az x n függvények minden [ a, a] R zárt intervallumon, k = na n 1 ; ha f 1,..., f n valós Lipschitz függvények a k 1,..., k n paraméterekkel, akkor tetszőleges c 1 f 1 +... + c n f n valós lineáris kombinációjuk Lipschitz a c 1 k 1 +... c n k m paraméterrel;

Kontrakciók 14 of 71 A Lipschitz tulajdonság PÉLDÁK LIPSCHITZ FÜGGVÉNYEKRE Az f : R R lineáris függvények; Az x n függvények minden [ a, a] R zárt intervallumon, k = na n 1 ; ha f 1,..., f n valós Lipschitz függvények a k 1,..., k n paraméterekkel, akkor tetszőleges c 1 f 1 +... + c n f n valós lineáris kombinációjuk Lipschitz a c 1 k 1 +... c n k m paraméterrel; Egy polinom minden kompakt intervallumon;

Kontrakciók 15 of 71 A Lipschitz tulajdonság PÉLDÁK LIPSCHITZ FÜGGVÉNYEKRE Az f : R R lineáris függvények; Az x n függvények minden [ a, a] R zárt intervallumon, k = na n 1 ; ha f 1,..., f n valós Lipschitz függvények a k 1,..., k n paraméterekkel, akkor tetszőleges c 1 f 1 +... + c n f n valós lineáris kombinációjuk Lipschitz a c 1 k 1 +... c n k m paraméterrel; Egy polinom minden kompakt intervallumon; Ha f, g Lipschitz az IR kompakt intervallumon, akkor szorzatuk is az;

Kontrakciók 16 of 71 A Lipschitz tulajdonság PÉLDÁK LIPSCHITZ FÜGGVÉNYEKRE Az f : R R lineáris függvények; Az x n függvények minden [ a, a] R zárt intervallumon, k = na n 1 ; ha f 1,..., f n valós Lipschitz függvények a k 1,..., k n paraméterekkel, akkor tetszőleges c 1 f 1 +... + c n f n valós lineáris kombinációjuk Lipschitz a c 1 k 1 +... c n k m paraméterrel; Egy polinom minden kompakt intervallumon; Ha f, g Lipschitz az IR kompakt intervallumon, akkor szorzatuk is az; Ha f, g Lipschitz az IR kompakt intervallumon és van olyan m > 0, hogy I-n g(x) m, akkor f g is;

Kontrakciók 17 of 71 A Banach fixponttétel CAUCHY SOROZATOK Definíció (Cauchy sorozat) Az (S, ρ) metrikus térbeli x n sorozat Cauchy sorozat, ha ε esetén N N +, hogy n, m N, akkor ρ(x n, x m ) < ε.

Kontrakciók 18 of 71 A Banach fixponttétel CAUCHY SOROZATOK Definíció (Cauchy sorozat) Az (S, ρ) metrikus térbeli x n sorozat Cauchy sorozat, ha ε esetén N N +, hogy n, m N, akkor ρ(x n, x m ) < ε. Állítás Metrikus térben minden konvergens sorozat Cauchy sorozat.

Kontrakciók 19 of 71 A Banach fixponttétel CAUCHY SOROZATOK Definíció (Cauchy sorozat) Az (S, ρ) metrikus térbeli x n sorozat Cauchy sorozat, ha ε esetén N N +, hogy n, m N, akkor ρ(x n, x m ) < ε. Állítás Metrikus térben minden konvergens sorozat Cauchy sorozat. Megjegyzés A fordított nem mindig igaz: példa Q-ban a 2 közelítő tizedes törtjei.

Kontrakciók 20 of 71 A Banach fixponttétel TELJES METRIKUS TEREK Definíció Egy metrikus tér teljes, ha benne minden Cauchy sorozat konvergens.

Kontrakciók 21 of 71 A Banach fixponttétel TELJES METRIKUS TEREK Definíció Egy metrikus tér teljes, ha benne minden Cauchy sorozat konvergens. Példa

Kontrakciók 22 of 71 A Banach fixponttétel TELJES METRIKUS TEREK Definíció Egy metrikus tér teljes, ha benne minden Cauchy sorozat konvergens. Példa E ω teljes metrikus tér a ρ 1 metrikával. 2

Kontrakciók 23 of 71 A Banach fixponttétel TELJES METRIKUS TEREK Definíció Egy metrikus tér teljes, ha benne minden Cauchy sorozat konvergens. Példa E ω teljes metrikus tér a ρ 1 metrikával. 2 R n a szokásos metrikával

Kontrakciók 24 of 71 A Banach fixponttétel A BANACH FÉLE FIXPONTTÉTEL Definíció Egy tetszőleges f : X X függvénynek x X fixpontja, ha f (x) = x.

Kontrakciók 25 of 71 A Banach fixponttétel A BANACH FÉLE FIXPONTTÉTEL Definíció Egy tetszőleges f : X X függvénynek x X fixpontja, ha f (x) = x. Definíció f : S S kontrakció, ha van olyan r < 1, hogy ρ(f (x), f (y)) rρ(x, y) minden x, y S esetén

Kontrakciók 26 of 71 A Banach fixponttétel A BANACH FÉLE FIXPONTTÉTEL Definíció Egy tetszőleges f : X X függvénynek x X fixpontja, ha f (x) = x. Definíció f : S S kontrakció, ha van olyan r < 1, hogy ρ(f (x), f (y)) rρ(x, y) minden x, y S esetén Tétel Nemüres teljes metrikus tér kontrakciójának egyértelműen létezik fixpontja.

Kontrakciók 27 of 71 A Banach fixponttétel A FIXPONTTÉTEL MEGFORDÍTÁSA Tétel Legyen S egy nem üres halmaz és f : S S olyan leképezés, melyre f -nek és minden f n iteráltjának létezik egyértelmű fixpontja. Ekkor minden λ (0, 1) értékre létezik S-en olyan ρ λ metrika, mellyes (S, ρ λ ) teljes és ρ λ (f (x), f (x)) λρ λ(x,y), minden x, y S esetén.

Kontrakciók 28 of 71 A Banach fixponttétel PÉLDA: A NEWTON ITERÁCIÓ

Affin transzformációk 29 of 71 Alapfogalmak AFFIN TRANSZFORMÁCIÓK I A következőkben a metrikus terünk R n az euklideszi távolsággal. Egy affin transzformáció egy lineáris leképezés és egy eltolás kompozíciója. Definíció Az L : R n R m leképezés lineáris transzformáció, ha minden x, y R n esetén teljesül az, hogy L(λx + µy) = λy + µy, ahol λ, µ R tetszőlegesek.

Affin transzformációk 30 of 71 Alapfogalmak AFFIN TRANSZFORMÁCIÓK I A következőkben a metrikus terünk R n az euklideszi távolsággal. Egy affin transzformáció egy lineáris leképezés és egy eltolás kompozíciója. Definíció Az L : R n R m leképezés lineáris transzformáció, ha minden x, y R n esetén teljesül az, hogy L(λx + µy) = λy + µy, ahol λ, µ R tetszőlegesek. Megjegyzés

Affin transzformációk 31 of 71 Alapfogalmak AFFIN TRANSZFORMÁCIÓK I A következőkben a metrikus terünk R n az euklideszi távolsággal. Egy affin transzformáció egy lineáris leképezés és egy eltolás kompozíciója. Definíció Az L : R n R m leképezés lineáris transzformáció, ha minden x, y R n esetén teljesül az, hogy L(λx + µy) = λy + µy, ahol λ, µ R tetszőlegesek. Megjegyzés Ha L : R n R m egy lineáris leképezés, akkor létezik olyan n m-es L mátrix, hogy L(x) = Lx.

Affin transzformációk 32 of 71 Alapfogalmak AFFIN TRANSZFORMÁCIÓK I A következőkben a metrikus terünk R n az euklideszi távolsággal. Egy affin transzformáció egy lineáris leképezés és egy eltolás kompozíciója. Definíció Az L : R n R m leképezés lineáris transzformáció, ha minden x, y R n esetén teljesül az, hogy L(λx + µy) = λy + µy, ahol λ, µ R tetszőlegesek. Megjegyzés Ha L : R n R m egy lineáris leképezés, akkor létezik olyan n m-es L mátrix, hogy L(x) = Lx. Lineáris transzformáció egyenest egyenesbe visz.

Affin transzformációk 33 of 71 Alapfogalmak AFFIN TRANSZFORMÁCIÓK II Definíció Eltoláson egy T a : R n R n, x x + a leképezést értünk, ahol a R n tetszőleges fix vektor.

Alapfogalmak AFFIN TRANSZFORMÁCIÓK II Definíció Eltoláson egy T a : R n R n, x x + a leképezést értünk, ahol a R n tetszőleges fix vektor. Definíció Affin transzformáción egy A : R n R m, x (T a L)(x) leképezést értünk, ahol L : R n R m lineáris leképezés, T a pedig a-val eltolás R m -ben. Affin transzformációk 34 of 71

Alapfogalmak AFFIN TRANSZFORMÁCIÓK II Definíció Eltoláson egy T a : R n R n, x x + a leképezést értünk, ahol a R n tetszőleges fix vektor. Definíció Affin transzformáción egy A : R n R m, x (T a L)(x) leképezést értünk, ahol L : R n R m lineáris leképezés, T a pedig a-val eltolás R m -ben. Megjegyzés Az affin leképezések mátrixos előállítása nyilvánvalóan adódik Affin transzformációk 35 of 71

Affin transzformációk 36 of 71 Alapfogalmak PÉLDA A SIERPIŃSKI HÁROMSZÖG AFFIN TRANSZFORMÁCIÓKKAL T 1 : T 2 : T 3 : [ x1 x 2 [ x1 x 2 [ x1 x 2 ] [ 1 ] [ ] [ ] 2 0 x1 0 1 + 0 x 2 2 0 ] [ 1 ] [ ] [ 2 0 1 ] x1 1 + 2 0 x 2 2 0 ] [ 1 ] [ ] [ ] 2 0 1 x1 1 + 4 0 x 3. 2 2 4

Affin transzformációk 37 of 71 R n izometriái R n IZOMETRIÁI I Jelölések: Euklideszi metrika:

Affin transzformációk 38 of 71 R n izometriái R n IZOMETRIÁI I Jelölések: Euklideszi metrika: Belső szorzat:,

Affin transzformációk 39 of 71 R n izometriái R n IZOMETRIÁI I Jelölések: Euklideszi metrika: Belső szorzat:, Megjegyzés Egy T izometria az Euklideszi norma segítségével így írható fel: T(x) T(y = x y

R n izometriái R n IZOMETRIÁI II Állítás Ha T izometria és T (0) = 0, akkor Bizonyítás Használjuk az x, y = 1 2 összefüggést a képelemekre. T (x), T (y) = x, y. ( x 2 + y 2 x y 2) Affin transzformációk 40 of 71

Affin transzformációk 41 of 71 R n izometriái R n IZOMETRIÁI III Tétel Ha f : TR n R n izometria, akkor T affin leképezés és T (vecx) = Qx + b alakú, ahol Q ortogonális mátrix, b tetszőleges vektor.

Affin transzformációk 42 of 71 R n izometriái R n IZOMETRIÁI III Tétel Ha f : TR n R n izometria, akkor T affin leképezés és T (vecx) = Qx + b alakú, ahol Q ortogonális mátrix, b tetszőleges vektor. Bizonyítás. Legyen b = T (0). Ekkor a T 1 (x) = T (x) b leképezés is izometria, az előző állítás miatt megőrzi a belső szorzatot, így a normát is. Ha most {e i } a standard ortonormált bázis, akkor q i = T 1 (e i ) is ortornormált bázis.

R n izometriái R n IZOMETRIÁI III A BIZONYÍTÁS FOLYTATÁSA... folyt Ekkor minden x R n felírható n i=1 a iq i lineáris kombinációként, a koordináták az ortonormáltság miatt belső szorzatok, tehát a i = x, q i. Ekkor x-re alkalmazva T 1 -et: n T 1 (x) = T 1 (x), q i q i i=1 = = n T 1 (x), T 1 (e i ) q i i=1 n xq,, e i q i i=1 Affin transzformációk 43 of 71

Affin transzformációk 44 of 71 R n izometriái R n IZOMETRIÁI IV A BIZONYÍTÁS BEFEJEZÉSE Innen következik, hogy T 1 lineáris, a mátrixa Q és a mátrix oszlopai q i. Ebből pedig T (x) = T 1 (x) + b.

Affin transzformációk 45 of 71 R n hasonlóságai R n HASONLÓSÁGAI I Megjegyzés Egy S : R n R n hasonlóság az Euklideszi norma segítségével így írható fel: T(x) T(y = r x y, ahol r > 0 tetszőleges valós szám. Bizonyítás Legyen T (x) = 1 r (S (x) S (0)). Belátható, hogy ekkor T egy olyan izometria, amire T (0) = 0.

Affin transzformációk 46 of 71 R n hasonlóságai R n HASONLÓSÁGAI I Megjegyzés Egy S : R n R n hasonlóság az Euklideszi norma segítségével így írható fel: T(x) T(y = r x y, ahol r > 0 tetszőleges valós szám. Tétel Ha S : R n R n r-arányú hasonlóság, akkor S a következő alakban írható: S (x) = rqx + b, ahol Q egy ortogonális mátrix, b pedig egy vektor. Bizonyítás Legyen T (x) = 1 r (S (x) S (0)). Belátható, hogy ekkor T egy olyan izometria, amire T (0) = 0.

Definíciók DEFINÍCIÓK Definíció Egy f C([0, 1], S) függvényt S -beli folytonos görbének nevezünk. Ha f R n -beli folytonos görbe és létezik olyan 0 = a 0 < a 1 < < a n = 1 felosztása a [0, 1] intervalumnak, hogy f affin minden [a i, a i+1 ] részintervallumon, akkor szakaszonként affinnak nevezzük. Ekkor f értékkészlete poligon vagy poligonális görbe. Folytonos görbék 47 of 71

Definíciók DEFINÍCIÓK Definíció Egy f C([0, 1], S) függvényt S -beli folytonos görbének nevezünk. Ha f R n -beli folytonos görbe és létezik olyan 0 = a 0 < a 1 < < a n = 1 felosztása a [0, 1] intervalumnak, hogy f affin minden [a i, a i+1 ] részintervallumon, akkor szakaszonként affinnak nevezzük. Ekkor f értékkészlete poligon vagy poligonális görbe. Megjegyzés A szakaszonként affin függvények folytonosak. Folytonos görbék 48 of 71

A Koch-görbe A KOCH-GÖRBE Tétel A görbe konstrukciójában szereplő poligonsorozat egyenletesen konvergál a Koch-görbéhez. Folytonos görbék 49 of 71

A Koch-görbe A KOCH-GÖRBE Tétel A görbe konstrukciójában szereplő poligonsorozat egyenletesen konvergál a Koch-görbéhez. Folytonos görbék 50 of 71

A Koch-görbe A KOCH-GÖRBE Tétel A görbe konstrukciójában szereplő poligonsorozat egyenletesen konvergál a Koch-görbéhez. Bizonyítás A k-adik lépésben 4 k darab vonaldarabból áll a görbe; jelöljük őt P k -val.(p k P k+1 és a fordítottja sem áll fenn.) Osszuk a [0, 1] intervallumot 4 k darab azonos hosszúságú részintervallumra; definiáljuk a g k : [0, 1] R 2 függvényeket úgy, hogy minden részintervallumon a P k megfelelő szakaszát rendeljük hozzá, g k (0) a P k bal végpontja. Ez nyilván szakaszonként affin függvény lesz. Folytonos görbék 51 of 71

A Koch-görbe A KOCH-GÖRBE Tétel A görbe konstrukciójában szereplő poligonsorozat egyenletesen konvergál a Koch-görbéhez. Bizonyítás A k-adik lépésben 4 k darab vonaldarabból áll a görbe; jelöljük őt P k -val.(p k P k+1 és a fordítottja sem áll fenn.) Osszuk a [0, 1] intervallumot 4 k darab azonos hosszúságú részintervallumra; definiáljuk a g k : [0, 1] R 2 függvényeket úgy, hogy minden részintervallumon a P k megfelelő szakaszát rendeljük hozzá, g k (0) a P k bal végpontja. Ez nyilván szakaszonként affin függvény lesz. Nyilván P 1 minden pontja távolsága P 0 -tól nem lehet 1-nél nagyobb, ezért ρ u(g 0, g 1 ) 1. Folytonos görbék 52 of 71

A Koch-görbe A KOCH-GÖRBE Tétel A görbe konstrukciójában szereplő poligonsorozat egyenletesen konvergál a Koch-görbéhez. Bizonyítás A k-adik lépésben 4 k darab vonaldarabból áll a görbe; jelöljük őt P k -val.(p k P k+1 és a fordítottja sem áll fenn.) Osszuk a [0, 1] intervallumot 4 k darab azonos hosszúságú részintervallumra; definiáljuk a g k : [0, 1] R 2 függvényeket úgy, hogy minden részintervallumon a P k megfelelő szakaszát rendeljük hozzá, g k (0) a P k bal végpontja. Ez nyilván szakaszonként affin függvény lesz. Nyilván P 1 minden pontja távolsága P 0 -tól nem lehet 1-nél nagyobb, ezért ρ u(g 0, g 1 ) 1. Mivel a lépések során minden részintervallumot 3 k oldalhosszúságú sátrakkal helyettesítünk, indukcióval következik, hogy ρ u(g k, g k+1 ) 3 k. Folytonos görbék 53 of 71

A Koch-görbe A KOCH-GÖRBE Tétel A görbe konstrukciójában szereplő poligonsorozat egyenletesen konvergál a Koch-görbéhez. Bizonyítás A k-adik lépésben 4 k darab vonaldarabból áll a görbe; jelöljük őt P k -val.(p k P k+1 és a fordítottja sem áll fenn.) Osszuk a [0, 1] intervallumot 4 k darab azonos hosszúságú részintervallumra; definiáljuk a g k : [0, 1] R 2 függvényeket úgy, hogy minden részintervallumon a P k megfelelő szakaszát rendeljük hozzá, g k (0) a P k bal végpontja. Ez nyilván szakaszonként affin függvény lesz. Nyilván P 1 minden pontja távolsága P 0 -tól nem lehet 1-nél nagyobb, ezért ρ u(g 0, g 1 ) 1. Mivel a lépések során minden részintervallumot 3 k oldalhosszúságú sátrakkal helyettesítünk, indukcióval következik, hogy ρ u(g k, g k+1 ) 3 k. {g k } Cauchy-sorozat, mivel: ρ u(g n, g m) m 1 j=n 3 j < 3 k+1 2 Folytonos görbék 54 of 71

A Koch-görbe A KOCH-GÖRBE Tétel A görbe konstrukciójában szereplő poligonsorozat egyenletesen konvergál a Koch-görbéhez. Bizonyítás A k-adik lépésben 4 k darab vonaldarabból áll a görbe; jelöljük őt P k -val.(p k P k+1 és a fordítottja sem áll fenn.) Osszuk a [0, 1] intervallumot 4 k darab azonos hosszúságú részintervallumra; definiáljuk a g k : [0, 1] R 2 függvényeket úgy, hogy minden részintervallumon a P k megfelelő szakaszát rendeljük hozzá, g k (0) a P k bal végpontja. Ez nyilván szakaszonként affin függvény lesz. Nyilván P 1 minden pontja távolsága P 0 -tól nem lehet 1-nél nagyobb, ezért ρ u(g 0, g 1 ) 1. Mivel a lépések során minden részintervallumot 3 k oldalhosszúságú sátrakkal helyettesítünk, indukcióval következik, hogy ρ u(g k, g k+1 ) 3 k. {g k } Cauchy-sorozat, mivel: ρ u(g n, g m) m 1 j=n 3 j < 3 k+1 2 Mivel C([0, 1], R 2 ) teljes, {g k } konvergens az uniform metrikában, ezért a határértéke folytonos. Folytonos görbék 55 of 71

A Cantor-halmaz A CANTOR-HALMAZ Adottak E = {0, 1} és E ω Folytonos görbék 56 of 71

A Cantor-halmaz A CANTOR-HALMAZ Adottak E = {0, 1} és E ω Definiáljuk a g k : E ω R függvényeket a következőképp: Folytonos görbék 57 of 71

A Cantor-halmaz A CANTOR-HALMAZ Adottak E = {0, 1} és E ω Definiáljuk a g k : E ω R függvényeket a következőképp: 1 g 0 (σ) = 0. Ekkor g 0 (E ω ) = L 0 2 g 1 (0σ) = 0, g 1 (1σ) = 2 3. Ekkor g 1(E ω ) = L 1 és g 1 folytonos, mivel [0] és [1] nyíltak. 3 g k+1 (0σ) = g k(σ) 3 és g k+1 (1σ) = g k(σ)+2 3 Folytonos görbék 58 of 71

A Cantor-halmaz A CANTOR-HALMAZ Adottak E = {0, 1} és E ω Definiáljuk a g k : E ω R függvényeket a következőképp: 1 g 0 (σ) = 0. Ekkor g 0 (E ω ) = L 0 2 g 1 (0σ) = 0, g 1 (1σ) = 2 3. Ekkor g 1(E ω ) = L 1 és g 1 folytonos, mivel [0] és [1] nyíltak. 3 g k+1 (0σ) = g k(σ) 3 és g k+1 (1σ) = g k(σ)+2 3 A következők láthatók be : g k folytonos, Cauchy-sorozat, így konvegál, a határérték folytonos. Folytonos görbék 59 of 71