Geschreven door studenten die geslaagd zijn Direct beschikbaar na je betaling Online lezen of als PDF Verkeerd document? Gratis ruilen 4,6 TrustPilot
logo-home
Tentamen (uitwerkingen)

MTH6127: Metric Spaces and Topology Solutions to the Exercises

Beoordeling
-
Verkocht
-
Pagina's
37
Cijfer
A+
Geüpload op
19-01-2026
Geschreven in
2025/2026

MTH6127: Metric Spaces and Topology Solutions to the ExercisesMTH6127: Metric Spaces and Topology Solutions to the ExercisesMTH6127: Metric Spaces and Topology Solutions to the ExercisesMTH6127: Metric Spaces and Topology Solutions to the ExercisesMTH6127: Metric Spaces and Topology Solutions to the ExercisesMTH6127: Metric Spaces and Topology Solutions to the Exercises

Meer zien Lees minder
Instelling
MTH6127
Vak
MTH6127

Voorbeeld van de inhoud

MTH6127:
Metric Spaces
and Topology
Solutions to
the Exercises

, CHAPTER ww 1
Basic Definitions and Examples
w w w




Exercise 1 w



For the L1-metric defined in (1.4), compute the distance dL1 (ƒ, g) between ƒ (x) = ex
w w w w w w w w w w w w w w w w



and g(x) = 2 for [a, b] = [0, 5].
w w w w w w w w w




Solution 1. We have w w w



∫ b ∫ 5
dL1 (ƒ, g) :=
w w w |ƒ (x) − g(x)|dx =
w w w w
|ex − 2|dx.
w w

a 0

Since ex − 2 changes its sign at x = ln 2 (where ex = 2), we obtain
w w w w w w w w w w w w w w w w w




∫ ln 2 ∫ 5 w


dL1 (ƒ, g) = (2 − e )dx +
x (ex — 2)dx w w w w w w w


0 ln 2 w


ln 2 5
= (2x − e x) + (ex − 2x)
w w w
w
w w w w w ww w
0 ln 2w



= (2 ln 2 − 2) − (0 − 1) + (e − 10) − (2 − 2 ln 2)
w w w w w w w w w w w
5
w w w w w w w w




= 4 ln 2 − 13 + e .
w w w w w w w
5




Solution 2. Proof. We need to check the properties (M1)–
w w w w w w w w w




(M3). (M1): Obviously d∞(x, y) ≥ 0 for all x, y ∈ Rn. Moreover,
w w w w w w w w w w w w w




d∞(x, y) = 0 ⇔ max |xk − yk| = 0 ⇔ |xk − yk| = 0 ∀k = 1, . . . , n
w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w

1≤k≤n
⇔ xk = yk ∀k = 1, . . . , n ⇔ x = y.
w w w w w w w w w w w w w w w




(M2): d∞(x, y) = max1≤k≤n|xk − yk| = max1≤k≤n|yk − xk| = d∞(y, x), where we used the fa
w w w w w w w w w w w w w w w w w w


ct that |−x| = |x| (which is, in fact, (N2) for the absolute value on R).
w w w w w w w w w w w w w w w




1

,Metric Spaces and Topology
w w w Dr. Reto Buzano
w w




(M3): Using the triangle inequality for the absolute value on R (i.e.
w w w w w w w w w w w



(N3)) and the w w w



subadditivity of the maximum, we obtain for x, y, z ∈ Rnw w w w w w w w w w w




d∞(x, y) = max |xk − yk| = max |xk − zk + zk − yk|
w w w w w w w w w w w w w w w


1≤k≤n 1≤k≤n
≤ max (|xk − zk| + |zk − yk|) ≤ max |xk − zk| + max |zk − yk|
w w w w w w w w w w w w w w w w w w


1≤k≤n 1≤k≤n 1≤k≤n
= d∞(x, z) + d∞(z, y).
w w w w w




Solution 3. Proof. We need to check (M1)–
w w w w w w w




(M3) for da and db. We start with da. (M1): d(x, y) ≥ 0 ⇒ da(x, y) ≥ 0 ∀x, y ∈ X. Moreo
w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w




ver, using (M1) for d,
w w w w




da(x, y) = 0 ⇔ min{d(x, y), 1} = 0 ⇔ d(x, y) = 0 ⇔ x = y.
w w w w w w w w w w w w w w w w w w




(M2): If da(x, y) < 1, then da(x, y) = d(x, y) = d(y, x) = da(y, x) by (M2) for d. If da
w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w



(x, y) = 1, then d(x, y) ≥ 1 and hence by (M2) for d also d(y, x) ≥ 1 implying da(y, x) = 1.
w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w




(M3): Using (M3) for d, we find
w w w w w w




da(x, y) = min{d(x, y), 1} ≤ min{d(x, z) + d(z, y), 1}
w w w w w w w w w w w w




≤ min{d(x, z), 1} + min{d(z, y), 1} = da(x, z) + da(z, y).
w w w w w w w w w w w w w




For db, we obtain the following.
w w w w w




(M1): d(x, y) ≥ 0 ⇒ db(x, y) ≥ 0 ∀x, y ∈ X. Moreover, using (M1) for d,
w w w w w w w w w w w w w w w w w w




d(x, y) w


da(x, y) = 0 ⇔ w w w w w = 0 ⇔ d(x, y) = 0 ⇔ x = y.
w w w w w w w w w w

1 + d(x, y)
w w w w



d(x,y) d(y,x)
(M2): db(x, y) = w w w ww w w = ww w w = db(y, x) by (M2) for d.
w w w w w w

1+d(x,y) 1+d(y,x)
(M3): We look at the function x '→ ƒ (x) :=
w w w w w w w w w w ww
1+x
x
ww w . Since

1 x 1 h x i w



ƒ r(x) = −
w w w w w w w w w w w w w w w w


2 = 1= > 0, w

(1 + x)
w w w w w w w

1+x w w1+x 1+x w w w w w w




ƒ is monotonically increasing. By this monotonicity and (M3) for d, we therefore find
w w w w w w w w w w w w w




db(x, y) = ƒ (d(x, y)) ≤ ƒ (d(x, z) + d(z, y))
w w w w w w w w w w w w



d(x, z) d(z, y) w w

= +
1 + d(x, z) + d(z, y) 1 + d(x, z) + d(z, y) w w w w w w w w w w w w


d(x, z) d(z, y) w w


≤ + = db(x, z) + db(z, y).
w w w w w w w

1 + d(x, z) 1 + d(z, y) w w w w w w w w




2

, Metric Spaces and Topology
w w w Dr. Reto Buzano
w w




Solution 4. First, we note that if x = (x k ) k∞= 1 and y = (y k ) k∞= 1 are sequences formed by
w w w w w w w w w
w
w w w
w
w w w w




only 0’s and 1’s, then 0 ≤ |xk − yk| ≤ 1 for all k ∈ N and therefore
w w w
Σ∞ 0 —k ≤ 2—k|xk − yk| ≤ 2—
w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w

k
w for all k ∈ N. Since we know that Σ
w w t h e geometric series k=1 2 = 1 converges, we
w w w w w w w w w w w
w
w w w w w


∞ —k|x − y | also converges (to a value of at
obtain by the comparison test that
w
k =1 2
w
k k w w w
w
w w w w w w w w w


most 1). This shows that the function d(x, y) is indeed well-
w w w w w w w w w w w



defined and moreover all the series below converge, justifying all manipulations we perfor
w w w w w w w w w w w w



m. We can now proceed to the actual proof.
w w w w w w w w




Proof. We need to check (M1)–(M3).
w w w w w




(M1): Obviously d(x, y) ≥ 0 for all x, y ∈ X and equality holds if and only if every sum
w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w



mand vanishes, i.e. |xk − yk| = 0 for all k ∈ N and hence x = y.
w w w w w w w w w w w w w w w w w




(M2): This is obvious (it follows by (N2) for the absolute value).
w w w w w w w w w w w




(M3): The triangle inequality for the absolute value gives for x, y, z ∈ X
w w w w w w w w w w w w w w




0 ≤ |xk − yk| ≤ |xk − zk| + |zk − yk| ≤ 2,
w w w w w w w w w w w w w w ∀k ∈ N. w w




Σ ∞
k =1 2 · 2
Since w
—k = 2 converges, the comparison test shows that
w w w w w w w w w w
w


∞ ∞
Σ w Σ w


2—k|xk − yk| ≤ w w w w 2—k(|xk − zk| + |zk − yk|) w w w w w w


k=1 k=1

and both series converge. Therefore,
w w w w



∞ ∞
Σ w Σ w


d(x, y) = w w w 2—k|xk − yk| ≤ w w w w 2—k(|xk − zk| + |zk − yk|) w w w w w w

k=1
∞ k=1

Σ w Σ w


= w 2—k|xk − zk| + w w w w 2—k|zk − yk| = d(x, z) + d(z, y),
w w w w w w w w

k=1 k=1
Σ∞ Σ∞
by a theorem f r Σ
w w o m Convergence aΣnd ContinuΣ
ity stating that if w w w w w w w w
k =1 ak w and w
k =1 bk w both
∞ ∞
w w

∞ a +
converge, then k =1(ak + bk) = k =1 k w k =1 bk. w
w w w
w
w




3

Geschreven voor

Instelling
MTH6127
Vak
MTH6127

Documentinformatie

Geüpload op
19 januari 2026
Aantal pagina's
37
Geschreven in
2025/2026
Type
Tentamen (uitwerkingen)
Bevat
Vragen en antwoorden

Onderwerpen

$18.99
Krijg toegang tot het volledige document:

Verkeerd document? Gratis ruilen Binnen 14 dagen na aankoop en voor het downloaden kun je een ander document kiezen. Je kunt het bedrag gewoon opnieuw besteden.
Geschreven door studenten die geslaagd zijn
Direct beschikbaar na je betaling
Online lezen of als PDF

Maak kennis met de verkoper

Seller avatar
De reputatie van een verkoper is gebaseerd op het aantal documenten dat iemand tegen betaling verkocht heeft en de beoordelingen die voor die items ontvangen zijn. Er zijn drie niveau’s te onderscheiden: brons, zilver en goud. Hoe beter de reputatie, hoe meer de kwaliteit van zijn of haar werk te vertrouwen is.
QUIVERS Phoenix University
Volgen Je moet ingelogd zijn om studenten of vakken te kunnen volgen
Verkocht
163
Lid sinds
1 jaar
Aantal volgers
9
Documenten
1083
Laatst verkocht
2 dagen geleden
QUIVERS STUDY GUIDES........

On this Quivers : I have Accounting, Finance, Statistics, Computer Science, Nursing, Chemistry, Biology And All Other Subjects Test Bank &amp; Solutions Welcome to your preferred digital nursing and medical resource bank I know how frustrating it is to get precise, solid, and up-to-date study documents to revise and prepare for exams and attend to assignments. It is for this simple but overwhelming reason that I set up a one-stop shop for all your studying needs. Feel free to consult on any study materials and refer me to your friends. WELCOME!!!

Lees meer Lees minder
3.8

28 beoordelingen

5
15
4
3
3
5
2
0
1
5

Recent door jou bekeken

Waarom studenten kiezen voor Stuvia

Gemaakt door medestudenten, geverifieerd door reviews

Kwaliteit die je kunt vertrouwen: geschreven door studenten die slaagden en beoordeeld door anderen die dit document gebruikten.

Niet tevreden? Kies een ander document

Geen zorgen! Je kunt voor hetzelfde geld direct een ander document kiezen dat beter past bij wat je zoekt.

Betaal zoals je wilt, start meteen met leren

Geen abonnement, geen verplichtingen. Betaal zoals je gewend bent via iDeal of creditcard en download je PDF-document meteen.

Student with book image

“Gekocht, gedownload en geslaagd. Zo makkelijk kan het dus zijn.”

Alisha Student

Bezig met je bronvermelding?

Maak nauwkeurige citaten in APA, MLA en Harvard met onze gratis bronnengenerator.

Bezig met je bronvermelding?

Veelgestelde vragen