Beweisarchiv: Funktionalanalysis: Hilberträume: Cauchy-Schwarz'sche Ungleichung

Beweisarchiv: Funktionalanalysis

Hilberträume: · Cauchy-Schwarz'sche Ungleichung · Parallelogrammgleichung · Über eine Abschwächung der heisenbergschen Vertauschungsrelation
Ein Supremumsprinzip im Zusammenhang mit drei Sätzen von Krein–Milman, Klee–Straszewicz und Bauer ·


Es sei   und   ein  -Vektorraum mit (positiv definitem) Skalarprodukt. Dann gilt für alle   die Cauchy-Schwarz'sche Ungleichung

 .

Gleichheit liegt genau dann vor, wenn   linear abhängig sind.

Die Aussage ist für   trivial. Es sei also im Folgenden  . Dann ist also  . Beachte zunächst für  

 

sowie

 

Dies impliziert für jedes   die Identität

 ,

welches eine reelle Zahl ist.

Daraus folgt

 .

Nun gilt   für alle  , und Gleichheit für ein   wird genau dann angenommen, wenn   linear abhängig sind. Dies impliziert   im Fall linearer Unabhängigkeit und   im Fall linearer Abhängigkeit. Man beachte schließlich

 

und entsprechend

 .
 

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