数学分析13.1一致收敛性

第十三章  函数列与函数项级数
1 一致收敛
一、函数列及其一致收敛性
概念:设f1,f2,,fn,…是一列定义在同一数集E上的函数,称为定义在E上的函数列,也可以简单地写作{fn}fn, n=1,2,.
x0E,以x0代入函数列可得数列:f1(x0),f2(x0),,fn(x0),.
若该数列收敛,则称对应的函数列在点x0收敛x0称为该函数列的收敛点. 若数列发散,则称函数列在点x0发散. 若函数列在数集DE上每一点都收敛,则称该函数列在数集D上收敛. 这时D上每一点x都有数列{fn(x)}的一个极限值与之相对应,由这个对应法则所确定的D上的函数,称为原函数的极限函数. 若把此极限函数记作f,则有
fn(x)=f(x), xD,或fn(x)f(x) (n), xD.
使函数列{fn}收敛的全体收敛点集合,称为函数列{fn}收敛域.
函数列极限的ε-N定义:对每一个固定的xD,任给正数ε
恒存在正数N(ε,x),使得当n>N时,总有|fn(x)-f(x)|< ε.
1:设fn(x)=xn, n=1,2,…为定义在R上的函数列,证明它的收敛域是(-1,1]且有极限函数f(x)=.
:任给正数ε<1, |x|<1时,|fn(x)-f(x)|=|x|n
只要取N(ε,x)=,当n>N理论化学时,就有|fn(x)-f(x)|< ε.
x=0x=1时,对任何正整数n,都有|fn(x)-f(x)|=0< ε.
fn(x)(-1,1]上收敛,且有极限函数f(x) =.
又当|x|>1时,有|x|n (n),当x=-1时,对应的数列为:
-1,1,-1,1…发散. 函数列{xn}(-1,1]外都是发散的医疗纠纷论文. 得证!
2:证明:函数列fn(x)=, n=1,2,…的收敛域是R,极限函数f(x)=0.
对任意实数x,都有任给ε>0,只要n>N=,
就有< ε,得证!
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定义1:设函数列{fn}与函数f定义在同一数集D上,若对任给的正数ε,总存在某一正整数N,使得当n>N时,对一切xD,都有
|fn(x)-f(x)|< ε,则称函数列{fn}D拟合度检验一致收敛f,记作
fn(x)李先念的女婿f(x) (n), xD.
:反之,若存在某正数ε0,对任何正数N,都有D上某一点x’与正整数n’>N,使|fn(x’)-f(x’)|ε0,则函数列{fn}D上不一致收敛于f.
如:例1中的函数列{xn}(0,1)上收敛于f(x)=0,但不一致收敛.
ε0=,对任何正数N,取正整数n>N+1x’=(0,1)
则有|x’2 -0|=1-. 函数列{xn}(0,1)上不一致收敛于f(x)=0.
函数列一致收敛于f几何意义:对任何正数ε,存在正整数N,对于一切序号大于N的曲线y=fn(x),都落在以曲线y=f(x)+ εy=f(x)- ε为边(即以y=f(x)为“中心线”,宽度为2ε)的带形区域内(如图1).
(1)
(2)
函数列{xn}(0,1)内不一致收敛,即对于某个事先给定的正数ε<1
无论N多么大,总有曲线y=xn(n>N)不能全部落在以y=εy=-ε为边的带形区域内(如图2). 若函数列{xn}只限于在区间(0,b) (b<1)内讨论,则只要n> (其中0<ε<1),曲线y=xn就全部落在y=εy=-ε为边的带形区域内,所以{xn}在区间(0,b)内一致收敛.
定理13.1(函数列一致收敛的柯西准则)函数列{fn}在数集D上一致收敛的充要条件是:对任给ε>0,总存在正数N,使得当n,m>N时,
对一切xD,都有|fn(x)-fm(x)|< ε.
[必要性]fn(x)f(x) (n), xD,则ε>0正数N
使得当n,m>N时,对一切什叶派xD,都有|fn(x)-f(x)|<|fm(x)-f(x)|<.
|fn(x)- fm(x)||fn(x)-f(x)|+ |fm(x)-f(x)|< + = ε.

本文发布于:2024-09-21 01:42:23,感谢您对本站的认可!

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