Documentation

Analysis.Section_9_8

Аналіз I, Розділ 9.8: Монотонні функції #

Я (прим. перекл. Терренс Тао) намагався зробити переклад якомога точнішим перефразуванням оригінального тексту. Коли є вибір між більш ідіоматичним підходом Lean та більш точним перекладом, я зазвичай обирав останній. Зокрема, будуть місця, де код Lean можна було б "підправити", щоб зробити його більш елегантним та ідіоматичним, але я свідомо уникав цього вибору.

Основні конструкції та результати цього розділу:

theorem Chapter9.MonotoneOn.iff {X : Set ℝ} (f : ℝ → ℝ) :
MonotoneOn f X ↔ ∀ x ∈ X, ∀ y ∈ X, y > x → f y ≥ f x

Визначення 9.8.1

theorem Chapter9.StrictMono.iff {X : Set ℝ} (f : ℝ → ℝ) :
StrictMonoOn f X ↔ ∀ x ∈ X, ∀ y ∈ X, y > x → f y > f x
theorem Chapter9.AntitoneOn.iff {X : Set ℝ} (f : ℝ → ℝ) :
AntitoneOn f X ↔ ∀ x ∈ X, ∀ y ∈ X, y > x → f y ≤ f x
theorem Chapter9.StrictAntitone.iff {X : Set ℝ} (f : ℝ → ℝ) :
StrictAntiOn f X ↔ ∀ x ∈ X, ∀ y ∈ X, y > x → f y < f x
theorem Chapter9.MonotoneOn.exist_inverse {a b : ℝ} (h : a < b) (f : ℝ → ℝ) (hcont : ContinuousOn f (Set.Icc a b)) (hmono : StrictMonoOn f (Set.Icc a b)) :
f '' Set.Icc a b = Set.Icc (f a) (f b) ∧ ∃ (finv : ℝ → ℝ), ContinuousOn finv (Set.Icc (f a) (f b)) ∧ StrictMonoOn finv (Set.Icc (f a) (f b)) ∧ finv '' Set.Icc (f a) (f b) = Set.Icc a b ∧ (∀ x ∈ Set.Icc a b, finv (f x) = x) ∧ ∀ y ∈ Set.Icc (f a) (f b), f (finv y) = y

Твердження 9.8.3 / Вправа 9.8.4

theorem Chapter9.IsMaxOn.of_monotone_on_compact {a b : ℝ} (h : a < b) {f : ℝ → ℝ} (hf : MonotoneOn f (Set.Icc a b)) :
∃ xmax ∈ Set.Icc a b, IsMaxOn f (Set.Icc a b) xmax

Вправа 9.8.1

theorem Chapter9.IsMaxOn.of_strictmono_on_compact {a b : ℝ} (h : a < b) {f : ℝ → ℝ} (hf : StrictMonoOn f (Set.Icc a b)) :
∃ xmax ∈ Set.Icc a b, IsMaxOn f (Set.Icc a b) xmax
theorem Chapter9.IsMaxOn.of_antitone_on_compact {a b : ℝ} (h : a < b) {f : ℝ → ℝ} (hf : AntitoneOn f (Set.Icc a b)) :
∃ xmax ∈ Set.Icc a b, IsMaxOn f (Set.Icc a b) xmax
theorem Chapter9.IsMaxOn.of_strictantitone_on_compact {a b : ℝ} (h : a < b) {f : ℝ → ℝ} (hf : StrictAntiOn f (Set.Icc a b)) :
∃ xmax ∈ Set.Icc a b, IsMaxOn f (Set.Icc a b) xmax
theorem Chapter9.BddOn.of_monotone {a b : ℝ} {f : ℝ → ℝ} (hf : MonotoneOn f (Set.Icc a b)) :
BddOn f (Set.Icc a b)
theorem Chapter9.BddOn.of_antitone {a b : ℝ} {f : ℝ → ℝ} (hf : AntitoneOn f (Set.Icc a b)) :
BddOn f (Set.Icc a b)
theorem Chapter9.no_strictmono_intermediate_value :
∃ (a : ℝ) (b : ℝ) (_ : a < b) (f : ℝ → ℝ) (_ : StrictMonoOn f (Set.Icc a b)), ¬∃ (y : ℝ), y ∈ Set.Icc (f a) (f b) ∨ y ∈ Set.Icc (f a) (f b)

Вправа 9.8.2

theorem Chapter9.no_monotone_intermediate_value :
∃ (a : ℝ) (b : ℝ) (_ : a < b) (f : ℝ → ℝ) (_ : MonotoneOn f (Set.Icc a b)), ¬∃ (y : ℝ), y ∈ Set.Icc (f a) (f b) ∨ y ∈ Set.Icc (f a) (f b)
theorem Chapter9.no_strictanti_intermediate_value :
∃ (a : ℝ) (b : ℝ) (_ : a < b) (f : ℝ → ℝ) (_ : StrictAntiOn f (Set.Icc a b)), ¬∃ (y : ℝ), y ∈ Set.Icc (f a) (f b) ∨ y ∈ Set.Icc (f a) (f b)
theorem Chapter9.no_antitone_intermediate_value :
∃ (a : ℝ) (b : ℝ) (_ : a < b) (f : ℝ → ℝ) (_ : AntitoneOn f (Set.Icc a b)), ¬∃ (y : ℝ), y ∈ Set.Icc (f a) (f b) ∨ y ∈ Set.Icc (f a) (f b)
theorem Chapter9.mono_of_continuous_inj {a b : ℝ} (h : a < b) {f : ℝ → ℝ} (hf : ContinuousOn f (Set.Icc a b)) (hinj : Function.Injective fun (x : ↑(Set.Icc a b)) => f ↑x) :

Вправа 9.8.3

def Chapter9.MonotoneOn.exist_inverse_without_continuity {a b : ℝ} (h : a < b) {f : ℝ → ℝ} (hmono : StrictMonoOn f (Set.Icc a b)) :
Decidable (f '' Set.Icc a b = Set.Icc (f a) (f b) ∧ ∃ (finv : ℝ → ℝ), ContinuousOn finv (Set.Icc (f a) (f b)) ∧ StrictMonoOn finv (Set.Icc (f a) (f b)) ∧ finv '' Set.Icc (f a) (f b) = Set.Icc a b ∧ (∀ x ∈ Set.Icc a b, finv (f x) = x) ∧ ∀ y ∈ Set.Icc (f a) (f b), f (finv y) = y)

Вправа 9.8.4

Equations
Instances For
    def Chapter9.MonotoneOn.exist_inverse_without_strictmono {a b : ℝ} (h : a < b) (f : ℝ → ℝ) (hcont : ContinuousOn f (Set.Icc a b)) (hmono : MonotoneOn f (Set.Icc a b)) :
    Decidable (f '' Set.Icc a b = Set.Icc (f a) (f b) ∧ ∃ (finv : ℝ → ℝ), ContinuousOn finv (Set.Icc (f a) (f b)) ∧ StrictMonoOn finv (Set.Icc (f a) (f b)) ∧ finv '' Set.Icc (f a) (f b) = Set.Icc a b ∧ (∀ x ∈ Set.Icc a b, finv (f x) = x) ∧ ∀ y ∈ Set.Icc (f a) (f b), f (finv y) = y)

    Вправа 9.8.4

    Equations
    Instances For
      @[reducible, inline]
      noncomputable abbrev Chapter9.q_9_8_5 :

      Взаємно однозначна відповідність між натуральними числами та раціональними числами.

      Equations
      Instances For
        @[reducible, inline]
        noncomputable abbrev Chapter9.g_9_8_5 :
        ℚ → ℝ
        Equations
        Instances For
          @[reducible, inline]
          noncomputable abbrev Chapter9.f_9_8_5 :
          ℝ → ℝ
          Equations
          Instances For

            Вправа 9.8.5(b)

            theorem Chapter9.ContinuousAt.of_f_9_8_5 {x : ℝ} (hx : ¬∃ (r : ℚ), x = ↑r) :

            Вправа 9.8.5(c)