2 Fragen zu Beschraenktheit

Die Bedingung, dass die Partialsummen \( s_n = \sum_{k=1}^{n} a_k \) beschränkt sind, ist notwendig für die Konvergenz der Reihe \( \sum_{k=1}^{\infty} a_k \). Wenn die Reihe \( \sum_{k=1}^{\infty} a_k \) konvergiert, dann müssen die Partialsummen \( s_n \) einen Grenzwert haben, was bedeutet, dass sie beschränkt sind. Allerdings ist die Beschränktheit der Partialsummen nicht hinreichend für die Konvergenz der Reihe. Es gibt Reihen, deren Partialsummen beschränkt sind, aber die Reihe selbst divergiert, wie zum Beispiel die alternierende harmonische Reihe \( \sum_{k=1}^{\infty} \frac{(-1)^k}{k} \), deren Partialsummen zwar beschränkt sind, aber nicht konvergieren. Zusammenfassend: Die Bedingung ist notwendig, aber nicht hinreichend für die Konvergenz der Reihe \( \sum_{k=1}^{\infty} a_k \).

Um die beiden Aussagen zu überprüfen, betrachten wir sie einzeln: a) **Aussage:** Wenn \( f \) und \( g \) beschränkt sind, dann ist \( f \cdot g \) ebenfalls beschränkt. **Beweis:** Sei \( f \) und \( g \) beschränkt, das heißt, es existieren reelle Zahlen \( M_f \) und \( M_g \) mit \( |f(x)| \leq M_f \) und \( |g(x)| \leq M_g \) für alle \( x \in \mathbb{R} \). Dann gilt: \[ |f(x) \cdot g(x)| \leq |f(x)| \cdot |g(x)| \leq M_f \cdot M_g \] für alle \( x \in \mathbb{R} \). Somit ist \( f \cdot g \) beschränkt, da es eine Konstante \( M_f \cdot M_g \) gibt, die das Produkt \( |f(x) \cdot g(x)| \) für alle \( x \) nach oben beschränkt. **Fazit:** Die Aussage ist wahr. b) **Aussage:** Wenn \( f \) und \( g \) monoton wachsend sind, dann ist \( f \cdot g \) ebenfalls monoton wachsend. **Widerlegung:** Betrachten wir die Funktionen \( f(x) = x \) und \( g(x) = -x \) für \( x \in \mathbb{R} \). Beide Funktionen sind monoton wachsend, da \( f(x_1) \leq f(x_2) \) und \( g(x_1) \leq g(x_2) \) für \( x_1 < x_2 \) gilt. Jedoch ist das Produkt: \[ f(x) \cdot g(x) = x \cdot (-x) = -x^2 \] Die Funktion \( -x^2 \) ist nicht monoton wachsend, da sie für \( x < 0 \) steigt und für \( x > 0 \) fällt. **Fazit:** Die Aussage ist falsch. Zusammenfassend: a) Wahr, b) Falsch.