2.10.4  Zur Existenz von Grenzwerten monotoner Funktionen.

Es sei nun (M1,d1) = (M2,d2) = (,d||) sowie X =]a,b[, a < b. Wir betrachten im weiteren insbesondere monotone Funktionen f : X .

Definition 2.10.19. Eine Funktion f : [a,b] heisst monoton  wachsend(f ) x1<x2 x1,x2]a,b[f(x1) f(x2), streng  monoton  wachsend(f ) x1<x2 x1,x2]a,b[f(x1) < f(x2), monoton  fallend(f ) x1<x2 x1,x2]a,b[f(x1) f(x2), streng  monoton  wachsend(f ) x1<x2 x1,x2]a,b[f(x1) > f(x2).

Theorem 2.10.20. Es sei f :]a,b[ eine monoton wachsende, deren Wertebereich nach oben beschränkt ist. Dann existiert der Grenzwert lim xbf(x) in .

Beweis. Die Menge f(]a,b[) ist nach oben beschränkt, also existiert eine reelle Zahl A = sup x]a,b[f(x). Da A die kleinste obere Schranke des Wertebereiches ist, so existiert zu jedem ε > 0 ein xε ]a,b[ mit A ε < f(xε) A. Aufgrund der Monotonie folgt A ε < f(xε) f(x) A für alle x ]xε,b[, d.h. für x Uδ(b) [a,b] mit δ = b xε > 0. Dies impliziert die Existenz des Grenzwertes. □

Problem 2.10.21. Formulieren und beweisen Sie die analoge Aussage für monoton fallende Funktionen und sowie zur Existenz der Grenzwerte lim xaf(x)!