Pókok és hurkok Ízelít a topológikus xponttételek elméletéb l

Hasonló dokumentumok
Diszkrét démonok A Borsuk-probléma

Modern matematikai paradoxonok

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

Közepek Gauss-kompozíciója Gondolatok egy versenyfeladat kapcsán

OKLEVÉLKÖVETELMÉNYEK MÓDOSÍTOTT VÁLTOZAT Egyszakos matematikatanár szak (régi képzés)

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

A derivált alkalmazásai

Wigner tétele kvantummechanikai szimmetriákról

Matematika. Specializáció évfolyam

Autonóm egyenletek, dinamikai rendszerek

DiMat II Végtelen halmazok

és annak H részcsoportja úgy, hogy a [H, G] intervallum (azaz a G-beli, H-t tartalmazó részcsoportok hálója) L-lel izomorf legyen?

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

Milyen a modern matematika?

9. Tétel Els - és másodfokú egyenl tlenségek. Pozitív számok nevezetes közepei, ezek felhasználása széls érték-feladatok megoldásában

Matematika B/1. Tartalomjegyzék. 1. Célkit zések. 2. Általános követelmények. Biró Zsolt. 1. Célkit zések Általános követelmények 1

Halmazelméleti alapfogalmak

Matematika emelt szintû érettségi témakörök Összeállította: Kovácsné Németh Sarolta (gimnáziumi tanár)

Matematika B/1. Tartalomjegyzék. 1. Célkit zések. 2. Általános követelmények. 3. Rövid leírás. 4. Oktatási módszer. Biró Zsolt. 1.

Sz cs András. Topológia

MATEMATIKA TANTERV Bevezetés Összesen: 432 óra Célok és feladatok

Matematika pótvizsga témakörök 9. V

MATEMATIKA EMELT SZINTŰ SZÓBELI VIZSGA TÉMAKÖREI (TÉTELEK) 2005

dr. Szalkai István Pannon Egyetem, Veszprém, Matematika Tanszék november 3.

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

MATEMATIKA I. RÉSZLETES ÉRETTSÉGI VIZSGAKÖVETELMÉNY A) KOMPETENCIÁK

Julia halmazok, Mandelbrot halmaz

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

2012. október 2 és 4. Dr. Vincze Szilvia

VIK A1 Matematika BOSCH, Hatvan, 5. Gyakorlati anyag

Diszkrét matematika 2.

Differenciálgeometria

OKLEVÉLKÖVETELMÉNYEK MÓDOSÍTOTT VÁLTOZAT Kétszakos matematikatanár szak (régi képzés)

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

Utolsó el adás. Wettl Ferenc BME Algebra Tanszék, Wettl Ferenc (BME) Utolsó el adás / 20

A L Hospital-szabály, elaszticitás, monotonitás, konvexitás

OKLEVÉLKÖVETELMÉNYEK MÓDOSÍTOTT VÁLTOZAT Matematikus szak (régi képzés)

FEGYVERNEKI SÁNDOR, Valószínűség-sZÁMÍTÁs És MATEMATIKAI

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

MATEMATIKA Emelt szint évfolyam

A PETTY-TÉTELKÖR SZAKDOLGOZAT. Készítette: Földvári Viktória Andrea. Matematika BSc - matematikus szakirány

Helyi tanterv Német nyelvű matematika érettségi előkészítő. 11. évfolyam

Eötvös Loránd Tudományegyetem Természettudományi Kar. Neogrády-Kiss Borbála. Kalandozások a Bolzano-tétel körül. Besenyei Ádám

Egyváltozós függvények 1.

Analízis I. Vizsgatételsor

2. ELŐADÁS. Transzformációk Egyszerű alakzatok

Határozatlan integrál

ismertetem, hogy milyen probléma vizsgálatában jelent meg ez az eredmény. A kérdés a következő: Mikor mondhatjuk azt, hogy bizonyos események közül

jjtejutej NtTEHITIItilt H 1 DR. CZEIZEL ENDRE MRTEMRTIHUS-GÉNIUSZOK ELEMZÉSE MHGYRR teljesítményének DR. TUSNADY GÁBOR

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

11. előadás. Konvex poliéderek

MATEMATIKA EMELT SZINTŰ SZÓBELI VIZSGA TÉMAKÖREI (TÉTELEK) 2012

Matematika osztályozó vizsga témakörei 9. évfolyam II. félév:

egyenlőtlenségnek kell teljesülnie.

GAZDASÁGMATEMATIKA KÖZÉPHALADÓ SZINTEN

Analízis III. gyakorlat október

Arany Dániel Matematikai Tanulóverseny 2017/2018-as tanév 2. forduló Haladók II. kategória

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI KÖZÉPSZINT Abszolútértékes és gyökös kifejezések

Differenciálszámítás normált terekben

Numerikus módszerek 1.

Matematika A1a Analízis

A TANTÁRGY ADATLAPJA

GAZDASÁGMATEMATIKA KÖZÉPHALADÓ SZINTEN

A Szekszárdi I. Béla Gimnázium Helyi Tanterve

Konvex optimalizálás feladatok

Metrikus terek, többváltozós függvények

DIFFERENCIÁLEGYENLETEK. BSc. Matematika II. BGRMA2HNND, BGRMA2HNNC

Felügyelt önálló tanulás - Analízis III.

Dr. Vincze Szilvia;

HALMAZELMÉLET feladatsor 1.

Szűcs Renáta. Fixponttételek

Bevezetés. 1. fejezet. Algebrai feladatok. Feladatok

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

Diszkrét matematika 2. estis képzés

Apor Vilmos Katolikus Iskolaközpont. Helyi tanterv. Matematika. készült. a 51/2012. (XII. 21.) EMMI rendelet 3. sz. melléklet 9-12./

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

MATEMATIKAI PROBLÉMAMEGOLDÓ GYAKORLAT

Diszkrét matematika 2.C szakirány

ÖSSZEVONT ÓRÁK A MÁSIK CSOPORTTAL. tartósság, megerősítés, visszacsatolás, differenciálás, rendszerezés. SZÁMTANI ÉS MÉRTANI SOROZATOK (25 óra)

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

FÜGGVÉNYEK TULAJDONSÁGAI, JELLEMZÉSI SZEMPONTJAI

Az R halmazt a valós számok halmazának nevezzük, ha teljesíti az alábbi 3 axiómacsoport axiómáit.

Analízis évfolyam. Szerkesztette: Surányi László július 5.

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

KÉPZÉSI PROGRAM NEMZETKÖZI GAZDÁLKODÁS ALAPKÉPZÉSI SZAK

Matematika alapjai; Feladatok

Feladatok a Gazdasági matematika II. tárgy gyakorlataihoz

ALAPFOGALMAK 1. A reláció az program programfüggvénye, ha. Azt mondjuk, hogy az feladat szigorúbb, mint az feladat, ha

Gráfok színezése Diszkrét matematika 2009/10 sz, 9. el adás

MATEK-INFO UBB verseny április 6.

Diszkrét matematika 2.

Diszkrét matematika 2.

1. Példa. A gamma függvény és a Fubini-tétel.

Valós függvények tulajdonságai és határérték-számítása

A Peano-görbe. Besenyei Ádám ELTE

Termék modell. Definíció:

Boros Zoltán február

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

1. tétel Halmazok és halmazok számossága. Halmazműveletek és logikai műveletek kapcsolata.

Átírás:

Ízelít a topológikus xponttételek elméletéb l Bessenyei Mihály Debreceni Egyetem, Matematikai Intézet, Analízis Tanszék Matematika és Informatika Didaktikai Konferencia Partiumi Keresztény Egyetem (Nagyvárad), 2013 január 2527.

Bevezet gondolatok A modern magyar matematika néhány jeles képvisel je

Bevezet gondolatok A modern magyar matematika néhány jeles képvisel je K nig Gyula (18491953): halmazelmélet

Bevezet gondolatok A modern magyar matematika néhány jeles képvisel je K nig Gyula (18491953): halmazelmélet Kürschák József (18641933): tehetséggondozás

Bevezet gondolatok A modern magyar matematika néhány jeles képvisel je K nig Gyula (18491953): halmazelmélet Kürschák József (18641933): tehetséggondozás Riesz Frigyes (18801956): funkcionálanalízis

Bevezet gondolatok A modern magyar matematika néhány jeles képvisel je K nig Gyula (18491953): halmazelmélet Kürschák József (18641933): tehetséggondozás Riesz Frigyes (18801956): funkcionálanalízis Fejér Lipót (18801959): approximációelmélet

Bevezet gondolatok A modern magyar matematika néhány jeles képvisel je K nig Gyula (18491953): halmazelmélet Kürschák József (18641933): tehetséggondozás Riesz Frigyes (18801956): funkcionálanalízis Fejér Lipót (18801959): approximációelmélet Haar Alfréd (18851933): mértékelmélet

Bevezet gondolatok A modern magyar matematika néhány jeles képvisel je K nig Gyula (18491953): halmazelmélet Kürschák József (18641933): tehetséggondozás Riesz Frigyes (18801956): funkcionálanalízis Fejér Lipót (18801959): approximációelmélet Haar Alfréd (18851933): mértékelmélet Pólya György (18871985): módszertan

Bevezet gondolatok A modern magyar matematika néhány jeles képvisel je K nig Gyula (18491953): halmazelmélet Kürschák József (18641933): tehetséggondozás Riesz Frigyes (18801956): funkcionálanalízis Fejér Lipót (18801959): approximációelmélet Haar Alfréd (18851933): mértékelmélet Pólya György (18871985): módszertan Neumann János (19031957): funkcionálanalízis

Bevezet gondolatok A modern magyar matematika néhány jeles képvisel je K nig Gyula (18491953): halmazelmélet Kürschák József (18641933): tehetséggondozás Riesz Frigyes (18801956): funkcionálanalízis Fejér Lipót (18801959): approximációelmélet Haar Alfréd (18851933): mértékelmélet Pólya György (18871985): módszertan Neumann János (19031957): funkcionálanalízis Erd s Pál (19131996): kombinatorika

Bevezet gondolatok A modern magyar matematika néhány jeles képvisel je K nig Gyula (18491953): halmazelmélet Kürschák József (18641933): tehetséggondozás Riesz Frigyes (18801956): funkcionálanalízis Fejér Lipót (18801959): approximációelmélet Haar Alfréd (18851933): mértékelmélet Pólya György (18871985): módszertan Neumann János (19031957): funkcionálanalízis Erd s Pál (19131996): kombinatorika Tandori Károly (19252005): approximációelmélet

Bevezet gondolatok A modern magyar matematika sikerének háttere

Bevezet gondolatok A modern magyar matematika sikerének háttere Elit iskolák, kimagasló tanáregyéniségek

Bevezet gondolatok A modern magyar matematika sikerének háttere Elit iskolák, kimagasló tanáregyéniségek Tehetséggondozás: tagozatok, szakkörök, versenyek

Bevezet gondolatok A modern magyar matematika sikerének háttere Elit iskolák, kimagasló tanáregyéniségek Tehetséggondozás: tagozatok, szakkörök, versenyek Könyvek, folyóiratok (KöMaL)

Bevezet gondolatok A modern magyar matematika sikerének háttere Elit iskolák, kimagasló tanáregyéniségek Tehetséggondozás: tagozatok, szakkörök, versenyek Könyvek, folyóiratok (KöMaL) Szemléletmód, szemléletformálás

Bevezet gondolatok A modern magyar matematika sikerének háttere Elit iskolák, kimagasló tanáregyéniségek Tehetséggondozás: tagozatok, szakkörök, versenyek Könyvek, folyóiratok (KöMaL) Szemléletmód, szemléletformálás Szemléletmód, szemléletformálás A versenyfeladatokhoz közölt megoldások igen gyakran rámutatnak az általánosítási lehet ségekre, s t számos esetben kitekintést adnak a magasabb matematika diszciplináira és módszereire. (Lásd például: Matematikai versenytételek; KöMaL.)

Bevezet gondolatok Feladat Határozza meg mindazon f : R R függvényeket, amelyekre minden x, y R esetén f (x) f (y) (x y) 2 teljesül!

Bevezet gondolatok Feladat Határozza meg mindazon f : R R függvényeket, amelyekre minden x, y R esetén f (x) f (y) (x y) 2 teljesül! Megoldás Föltehet, hogy x < y ; legyen x 0 = x és x n = y. Osszuk föl az [x, y] intervallumot n egyenl részre, s jelölje a k-adik osztópontot x k.

Bevezet gondolatok Feladat Határozza meg mindazon f : R R függvényeket, amelyekre minden x, y R esetén f (x) f (y) (x y) 2 teljesül! Megoldás Föltehet, hogy x < y ; legyen x 0 = x és x n = y. Osszuk föl az [x, y] intervallumot n egyenl részre, s jelölje a k-adik osztópontot x k. Ekkor f (x k ) f (x k 1 )

Bevezet gondolatok Feladat Határozza meg mindazon f : R R függvényeket, amelyekre minden x, y R esetén f (x) f (y) (x y) 2 teljesül! Megoldás Föltehet, hogy x < y ; legyen x 0 = x és x n = y. Osszuk föl az [x, y] intervallumot n egyenl részre, s jelölje a k-adik osztópontot x k. Ekkor f (x k ) f (x k 1 ) (x k x k 1 ) 2 =

Bevezet gondolatok Feladat Határozza meg mindazon f : R R függvényeket, amelyekre minden x, y R esetén f (x) f (y) (x y) 2 teljesül! Megoldás Föltehet, hogy x < y ; legyen x 0 = x és x n = y. Osszuk föl az [x, y] intervallumot n egyenl részre, s jelölje a k-adik osztópontot x k. Ekkor f (x k ) f (x k 1 ) (x k x k 1 ) 2 = (y x)2 h =: n 2 n. 2

Bevezet gondolatok Feladat Határozza meg mindazon f : R R függvényeket, amelyekre minden x, y R esetén f (x) f (y) (x y) 2 teljesül! Megoldás Föltehet, hogy x < y ; legyen x 0 = x és x n = y. Osszuk föl az [x, y] intervallumot n egyenl részre, s jelölje a k-adik osztópontot x k. Ekkor f (x k ) f (x k 1 ) (x k x k 1 ) 2 = (y x)2 h =: n 2 n. 2 Így, teleszkópikus összegzést és háromszög-egyenl tlenséget alkalmazva, f (y) f (x) =

Bevezet gondolatok Feladat Határozza meg mindazon f : R R függvényeket, amelyekre minden x, y R esetén f (x) f (y) (x y) 2 teljesül! Megoldás Föltehet, hogy x < y ; legyen x 0 = x és x n = y. Osszuk föl az [x, y] intervallumot n egyenl részre, s jelölje a k-adik osztópontot x k. Ekkor f (x k ) f (x k 1 ) (x k x k 1 ) 2 = (y x)2 h =: n 2 n. 2 Így, teleszkópikus összegzést és háromszög-egyenl tlenséget alkalmazva, f (y) f (x) = n ( f (xk ) f (x k 1 ) ) k=1

Bevezet gondolatok Feladat Határozza meg mindazon f : R R függvényeket, amelyekre minden x, y R esetén f (x) f (y) (x y) 2 teljesül! Megoldás Föltehet, hogy x < y ; legyen x 0 = x és x n = y. Osszuk föl az [x, y] intervallumot n egyenl részre, s jelölje a k-adik osztópontot x k. Ekkor f (x k ) f (x k 1 ) (x k x k 1 ) 2 = (y x)2 h =: n 2 n. 2 Így, teleszkópikus összegzést és háromszög-egyenl tlenséget alkalmazva, f (y) f (x) = n ( f (xk ) f (x k 1 ) ) n f (xk ) f (x k 1 ) k=1 k=1

Bevezet gondolatok Feladat Határozza meg mindazon f : R R függvényeket, amelyekre minden x, y R esetén f (x) f (y) (x y) 2 teljesül! Megoldás Föltehet, hogy x < y ; legyen x 0 = x és x n = y. Osszuk föl az [x, y] intervallumot n egyenl részre, s jelölje a k-adik osztópontot x k. Ekkor f (x k ) f (x k 1 ) (x k x k 1 ) 2 = (y x)2 h =: n 2 n. 2 Így, teleszkópikus összegzést és háromszög-egyenl tlenséget alkalmazva, f (y) f (x) = n ( f (xk ) f (x k 1 ) ) n f (xk ) f (x k 1 ) h n. k=1 k=1

Bevezet gondolatok Feladat Határozza meg mindazon f : R R függvényeket, amelyekre minden x, y R esetén f (x) f (y) (x y) 2 teljesül! Megoldás Föltehet, hogy x < y ; legyen x 0 = x és x n = y. Osszuk föl az [x, y] intervallumot n egyenl részre, s jelölje a k-adik osztópontot x k. Ekkor f (x k ) f (x k 1 ) (x k x k 1 ) 2 = (y x)2 h =: n 2 n. 2 Így, teleszkópikus összegzést és háromszög-egyenl tlenséget alkalmazva, f (y) f (x) = n ( f (xk ) f (x k 1 ) ) n f (xk ) f (x k 1 ) h n. k=1 Ha a bal oldal pozitív lenne, akkor minden n természetes szám esetén n c telejsülne, ami lehetetlen. k=1

Bevezet gondolatok Feladat Határozza meg mindazon f : R R függvényeket, amelyekre minden x, y R esetén f (x) f (y) (x y) 2 teljesül! Megoldás Föltehet, hogy x < y ; legyen x 0 = x és x n = y. Osszuk föl az [x, y] intervallumot n egyenl részre, s jelölje a k-adik osztópontot x k. Ekkor f (x k ) f (x k 1 ) (x k x k 1 ) 2 = (y x)2 h =: n 2 n. 2 Így, teleszkópikus összegzést és háromszög-egyenl tlenséget alkalmazva, f (y) f (x) = n ( f (xk ) f (x k 1 ) ) n f (xk ) f (x k 1 ) h n. k=1 Ha a bal oldal pozitív lenne, akkor minden n természetes szám esetén n c telejsülne, ami lehetetlen. Vagyis, f szükségképpen konstans. k=1

Bevezet gondolatok Tanulságok

Bevezet gondolatok Tanulságok Teleszkópikus összegzés: NewtonLeibniz tétel

Bevezet gondolatok Tanulságok Teleszkópikus összegzés: NewtonLeibniz tétel Indirekt feltétel: Archimédeszi tulajdonság

Bevezet gondolatok Tanulságok Teleszkópikus összegzés: NewtonLeibniz tétel Indirekt feltétel: Archimédeszi tulajdonság Kitekintés: dierenciahányados, rend r-elv, középérték-tétel

Bevezet gondolatok Tanulságok Teleszkópikus összegzés: NewtonLeibniz tétel Indirekt feltétel: Archimédeszi tulajdonság Kitekintés: dierenciahányados, rend r-elv, középérték-tétel Általánosítás: pozitív szubhomogén függvények

Bevezet gondolatok Tanulságok Teleszkópikus összegzés: NewtonLeibniz tétel Indirekt feltétel: Archimédeszi tulajdonság Kitekintés: dierenciahányados, rend r-elv, középérték-tétel Általánosítás: pozitív szubhomogén függvények Szemléletmód, szemléletformálás A versenyfeladatokhoz közölt megoldások nem csupán a matematika klasszikus területeit érintik, hanem számos esetben ízelít t adnak a atalabb, még fejl désben lév területek eredményeib l és módszereib l is. (Diofantikus problémák; kódelmélet; térkitöltés; fraktálok.)

Célkit zés

Célkit zés Tétel (Brouwer-féle xponttétel) Ha K R n nem üres, konvex, kompakt halmaz, f : K K folytonos leképezés, akkor létezik f -nek xpontja, azaz van olyan x 0 K, hogy f (x 0 ) = x 0 teljesül.

Célkit zés Tétel (Brouwer-féle xponttétel) Ha K R n nem üres, konvex, kompakt halmaz, f : K K folytonos leképezés, akkor létezik f -nek xpontja, azaz van olyan x 0 K, hogy f (x 0 ) = x 0 teljesül. Tétel (Negatív retrakt elv) Nem létezik az n dimenziós eukliedszi tér zárt egységgömbjének a héjra való retrakciója, azaz olyan folytonos leképezése, melynek héjra való megszorítása az identitás.

Célkit zés Tétel (Brouwer-féle xponttétel) Ha K R n nem üres, konvex, kompakt halmaz, f : K K folytonos leképezés, akkor létezik f -nek xpontja, azaz van olyan x 0 K, hogy f (x 0 ) = x 0 teljesül. Tétel (Negatív retrakt elv) Nem létezik az n dimenziós eukliedszi tér zárt egységgömbjének a héjra való retrakciója, azaz olyan folytonos leképezése, melynek héjra való megszorítása az identitás. Összegzés A vállakozás lehetetlen, de nem nehéz.

Célkit zés Lehetséges megközelítések

Célkit zés Lehetséges megközelítések Analitikus megközelítés: dierenciálformák és approximáció

Célkit zés Lehetséges megközelítések Analitikus megközelítés: dierenciálformák és approximáció Topológiai megközelítés: fundamentális csoport mint invariáns

Célkit zés Lehetséges megközelítések Analitikus megközelítés: dierenciálformák és approximáció Topológiai megközelítés: fundamentális csoport mint invariáns Kombinatorikus út: Sperner-lemma, KKM-lemma

Célkit zés Lehetséges megközelítések Analitikus megközelítés: dierenciálformák és approximáció Topológiai megközelítés: fundamentális csoport mint invariáns Kombinatorikus út: Sperner-lemma, KKM-lemma Fölmerül problémák

Célkit zés Lehetséges megközelítések Analitikus megközelítés: dierenciálformák és approximáció Topológiai megközelítés: fundamentális csoport mint invariáns Kombinatorikus út: Sperner-lemma, KKM-lemma Fölmerül problémák Szokatlan, a középiskolaitól távol álló szemléletmód

Célkit zés Lehetséges megközelítések Analitikus megközelítés: dierenciálformák és approximáció Topológiai megközelítés: fundamentális csoport mint invariáns Kombinatorikus út: Sperner-lemma, KKM-lemma Fölmerül problémák Szokatlan, a középiskolaitól távol álló szemléletmód Magasfokú absztrakciót képvisel fogalmak, tulajdonságok

Célkit zés Lehetséges megközelítések Analitikus megközelítés: dierenciálformák és approximáció Topológiai megközelítés: fundamentális csoport mint invariáns Kombinatorikus út: Sperner-lemma, KKM-lemma Fölmerül problémák Szokatlan, a középiskolaitól távol álló szemléletmód Magasfokú absztrakciót képvisel fogalmak, tulajdonságok Alapos háttérismeret birtokában megérthet nehéz bizonyítások

Célkit zés Lehetséges megközelítések Analitikus megközelítés: dierenciálformák és approximáció Topológiai megközelítés: fundamentális csoport mint invariáns Kombinatorikus út: Sperner-lemma, KKM-lemma Fölmerül problémák Szokatlan, a középiskolaitól távol álló szemléletmód Magasfokú absztrakciót képvisel fogalmak, tulajdonságok Alapos háttérismeret birtokában megérthet nehéz bizonyítások Lehetséges orvoslás

Célkit zés Lehetséges megközelítések Analitikus megközelítés: dierenciálformák és approximáció Topológiai megközelítés: fundamentális csoport mint invariáns Kombinatorikus út: Sperner-lemma, KKM-lemma Fölmerül problémák Szokatlan, a középiskolaitól távol álló szemléletmód Magasfokú absztrakciót képvisel fogalmak, tulajdonságok Alapos háttérismeret birtokában megérthet nehéz bizonyítások Lehetséges orvoslás Intuíció kialakítása megfelel példákkal és szemléltetéssel

Célkit zés Lehetséges megközelítések Analitikus megközelítés: dierenciálformák és approximáció Topológiai megközelítés: fundamentális csoport mint invariáns Kombinatorikus út: Sperner-lemma, KKM-lemma Fölmerül problémák Szokatlan, a középiskolaitól távol álló szemléletmód Magasfokú absztrakciót képvisel fogalmak, tulajdonságok Alapos háttérismeret birtokában megérthet nehéz bizonyítások Lehetséges orvoslás Intuíció kialakítása megfelel példákkal és szemléltetéssel Speciális, de nem triviális esetekre való szorítkozás

Célkit zés Lehetséges megközelítések Analitikus megközelítés: dierenciálformák és approximáció Topológiai megközelítés: fundamentális csoport mint invariáns Kombinatorikus út: Sperner-lemma, KKM-lemma Fölmerül problémák Szokatlan, a középiskolaitól távol álló szemléletmód Magasfokú absztrakciót képvisel fogalmak, tulajdonságok Alapos háttérismeret birtokában megérthet nehéz bizonyítások Lehetséges orvoslás Intuíció kialakítása megfelel példákkal és szemléltetéssel Speciális, de nem triviális esetekre való szorítkozás Az igazán nagyszer gondolatok egyszer ek!

A Brouwer-féle xponttétel zárt körlemezen Bevezet probléma

A Brouwer-féle xponttétel zárt körlemezen Bevezet probléma Képzeljünk el a Világegyetemben két tükörsima felszín bolygót. Az egyik gömb, míg a másik tórusz, vagyis úszógumi alakú. Mindkét bolygón egy-egy matematikus vénájú pók él. Különbséget tudnak-e tenni a két bolygó között anélkül, hogy képesek lennének bármiféle mérésre vagy lakóhelyük küls szemrevételezésére?

A Brouwer-féle xponttétel zárt körlemezen Tétel (Brouwer-féle xponttétel) A zárt egységkörlemez bármely önmagába való folytonos leképezésének létezik xpontja, azaz van olyan pont a körlemezen, mely egybeesik saját képével.

A Brouwer-féle xponttétel zárt körlemezen Tétel (Brouwer-féle xponttétel) A zárt egységkörlemez bármely önmagába való folytonos leképezésének létezik xpontja, azaz van olyan pont a körlemezen, mely egybeesik saját képével. Szemléletesen: A nyers palacsintatésztának van olyan részecskéje, amely a sütés végeztével az eredeti helyére kerül majd vissza.

A Brouwer-féle xponttétel zárt körlemezen Tétel (Brouwer-féle xponttétel) A zárt egységkörlemez bármely önmagába való folytonos leképezésének létezik xpontja, azaz van olyan pont a körlemezen, mely egybeesik saját képével. Szemléletesen: A nyers palacsintatésztának van olyan részecskéje, amely a sütés végeztével az eredeti helyére kerül majd vissza. Tétel (Negatív retrakt elv) Nem létezik a zárt egységkörlemeznek az ívre való retrakciója, azaz olyan folytonos leképezése, amely az ívet pontonként xen hagyja.

A Brouwer-féle xponttétel zárt körlemezen Tétel (Brouwer-féle xponttétel) A zárt egységkörlemez bármely önmagába való folytonos leképezésének létezik xpontja, azaz van olyan pont a körlemezen, mely egybeesik saját képével. Szemléletesen: A nyers palacsintatésztának van olyan részecskéje, amely a sütés végeztével az eredeti helyére kerül majd vissza. Tétel (Negatív retrakt elv) Nem létezik a zárt egységkörlemeznek az ívre való retrakciója, azaz olyan folytonos leképezése, amely az ívet pontonként xen hagyja. Szemléletesen: Ha a dob hártyáját a peremre próbáljuk feszíteni, akkor a hártya elszakad.

A Brouwer-féle xponttétel zárt körlemezen Példa folytonos leképezésre A továbbiakban jelölje D a zárt, origó középpontú egységkörlemezt, s legyen f : D \ {(0, 0)} S az alábbi módon adott leképezés: ( ) f (x, y) := x x 2 +, y 2 y x 2 + y 2 Ekkor f folytonos értelmezési tartományának minden p pontjában..

A Brouwer-féle xponttétel zárt körlemezen Példa folytonos leképezésre A továbbiakban jelölje D a zárt, origó középpontú egységkörlemezt, s legyen f : D \ {(0, 0)} S az alábbi módon adott leképezés: ( ) f (x, y) := x x 2 +, y 2 y x 2 + y 2 Ekkor f folytonos értelmezési tartományának minden p pontjában.. Példa nem folytonos leképezésre A továbbiakban jelölje S a zárt, origó középpontú egységkörlemez határát, vagyis az ívet, s legyen g : D S az alábbi módon adott leképezés: g(x, y) := f (x, y) (x, y) D \ {(0, 0)}; g(0, 0) := (1, 0). Ekkor g nem folytonos a p = (0, 0) pontban.

A Brouwer-féle xponttétel zárt körlemezen Tétel (Brouwer) A zárt egységkörlemez bármely önmagába való folytonos leképezésének létezik xpontja, azaz van olyan pont a körlemezen, mely egybeesik saját képével. Tétel (Negatív retrakt elv) Nem létezik a zárt egységkörlemeznek az ívre való retrakciója, azaz olyan folytonos leképezése, amely az ívet pontonként xen hagyja.

A Brouwer-féle xponttétel zárt körlemezen Tétel (Brouwer) A zárt egységkörlemez bármely önmagába való folytonos leképezésének létezik xpontja, azaz van olyan pont a körlemezen, mely egybeesik saját képével. Tétel (Negatív retrakt elv) Nem létezik a zárt egységkörlemeznek az ívre való retrakciója, azaz olyan folytonos leképezése, amely az ívet pontonként xen hagyja. Tétel (Ekvivalencia) A Brouwer-féle xponttétel és a negatív retrakt elv egymással ekvivalens. Azaz, pontosan akkor létezik a körlemezen xpontmentes leképezés, ha létezik az ívre való retrakt (illetve, pontosan akkor nem létezik a körlemezen xpontmentes leképezés, ha nem létezik az ívre való retrakt).

A Brouwer-féle xponttétel zárt körlemezen f (p) r(p) p

A Brouwer-féle xponttétel zárt körlemezen A negatív retrakt elv bizonyítása, els felvonás

A Brouwer-féle xponttétel zárt körlemezen A negatív retrakt elv bizonyítása, els felvonás Indirekt tegyük fel, hogy létezik D-nek S-re való retrakciója.

A Brouwer-féle xponttétel zárt körlemezen A negatív retrakt elv bizonyítása, els felvonás Indirekt tegyük fel, hogy létezik D-nek S-re való retrakciója. Tekintsünk egy olyan S-beli hurkot, amely összehúzható valamely S-beli pontra D-beli deformációval.

A Brouwer-féle xponttétel zárt körlemezen A negatív retrakt elv bizonyítása, els felvonás Indirekt tegyük fel, hogy létezik D-nek S-re való retrakciója. Tekintsünk egy olyan S-beli hurkot, amely összehúzható valamely S-beli pontra D-beli deformációval. Ekkor a szóbanforgó hurok összehúzható S-beli deformációval is ugyanerre a pontra, nevezetesen a D-beli deformáció retraktjával.

A Brouwer-féle xponttétel zárt körlemezen A negatív retrakt elv bizonyítása, els felvonás Indirekt tegyük fel, hogy létezik D-nek S-re való retrakciója. Tekintsünk egy olyan S-beli hurkot, amely összehúzható valamely S-beli pontra D-beli deformációval. Ekkor a szóbanforgó hurok összehúzható S-beli deformációval is ugyanerre a pontra, nevezetesen a D-beli deformáció retraktjával. A negatív retrakt elv bizonyítása, második felvonás Azonban minden S-beli hurok egy pontra deformálható D-ben, és van olyan S-beli hurok, amely nem deformálható egy pontra S-ben!

A Brouwer-féle xponttétel zárt körlemezen A negatív retrakt elv bizonyítása, els felvonás Indirekt tegyük fel, hogy létezik D-nek S-re való retrakciója. Tekintsünk egy olyan S-beli hurkot, amely összehúzható valamely S-beli pontra D-beli deformációval. Ekkor a szóbanforgó hurok összehúzható S-beli deformációval is ugyanerre a pontra, nevezetesen a D-beli deformáció retraktjával. A negatív retrakt elv bizonyítása, második felvonás Azonban minden S-beli hurok egy pontra deformálható D-ben, és van olyan S-beli hurok, amely nem deformálható egy pontra S-ben! A kapott ellentmondás miatt nem létezik a zárt körlemeznek az ívre való retraktja, tehát igaz a negatív retrakt elv.

Eredmények a topológikus xponttételek elméletéb l

Eredmények a topológikus xponttételek elméletéb l Tétel (Poincaré-féle sündisznótétel) A páratlan dimenziós tér egységgömbjének héján nem adható meg seholsem nulla érint vektormez.

Eredmények a topológikus xponttételek elméletéb l Tétel (Poincaré-féle sündisznótétel) A páratlan dimenziós tér egységgömbjének héján nem adható meg seholsem nulla érint vektormez. Az id jóslás els alaptétele Tökéletesen gömb alakú bolygókon mindig van olyan hely a felszínen, ahol nem fúj a szél.

Eredmények a topológikus xponttételek elméletéb l Tétel (Poincaré-féle sündisznótétel) A páratlan dimenziós tér egységgömbjének héján nem adható meg seholsem nulla érint vektormez. Az id jóslás els alaptétele Tökéletesen gömb alakú bolygókon mindig van olyan hely a felszínen, ahol nem fúj a szél. Tétel (BorsukUlam-féle antipodális tétel) Az (n + 1) dimenzós tér egységgömbjének héján akárhogy megadva n darab folytonos, valós érték függvényt, mindig van olyan ellenlakó pontpár, melyekben a megadott függvények rendre megegyeznek.

Eredmények a topológikus xponttételek elméletéb l Tétel (Poincaré-féle sündisznótétel) A páratlan dimenziós tér egységgömbjének héján nem adható meg seholsem nulla érint vektormez. Az id jóslás els alaptétele Tökéletesen gömb alakú bolygókon mindig van olyan hely a felszínen, ahol nem fúj a szél. Tétel (BorsukUlam-féle antipodális tétel) Az (n + 1) dimenzós tér egységgömbjének héján akárhogy megadva n darab folytonos, valós érték függvényt, mindig van olyan ellenlakó pontpár, melyekben a megadott függvények rendre megegyeznek. Az id jóslás második alaptétele Tökéletesen gömb alakú bolygókon mindig van olyan ellenlakó pontpár, ahol a légnyomás- és h mérsékleti értékek rendre azonosak.

Néhány topológikus búcsúajándék... Feladatok

Néhány topológikus búcsúajándék... Feladatok Megkülönböztethet -e a gömb a tórusztól?

Néhány topológikus búcsúajándék... Feladatok Megkülönböztethet -e a gömb a tórusztól? Alkalmazható-e az ismertetett módszer három dimenzióban?

Néhány topológikus búcsúajándék... Feladatok Megkülönböztethet -e a gömb a tórusztól? Alkalmazható-e az ismertetett módszer három dimenzióban? Fölbontható-e a sík két diszjunkt, egybevágó részre?

Néhány topológikus búcsúajándék... Feladatok Megkülönböztethet -e a gömb a tórusztól? Alkalmazható-e az ismertetett módszer három dimenzióban? Fölbontható-e a sík két diszjunkt, egybevágó részre? Fölbontható-e a zárt körlap két diszjunkt, egybevágó részre?

Néhány topológikus búcsúajándék... Feladatok Megkülönböztethet -e a gömb a tórusztól? Alkalmazható-e az ismertetett módszer három dimenzióban? Fölbontható-e a sík két diszjunkt, egybevágó részre? Fölbontható-e a zárt körlap két diszjunkt, egybevágó részre? Igazolja, hogy ha f : [0, 1] [0, 1] folytonos, akkor van xpontja.

Luitzen Egbertus Jan Brouwer (18811966)

Henri Poincaré (18541912)