Dini定理的推广

Dini定理的推广
(云南大学数学系 云南 昆明 650031)
对Dini定理进行了推广, 得到了有界闭区间上函数序列一致收敛的充分必要条件。
标签:Dini定理; 函数列; 单调; 一致收敛
1.预备知识
Dini定理在函数列的收敛性的证明与应用中有着重要的意义,本文将给出Dini定理的两个推广, 并给出相应的证明。 在本节中我们将给出本文应用到的定义与引理。
定义1[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, 总存在某一正整数N, 使得当n>N时, 对一切的xD, 都有
fn(x)-f(x)0, 对任意yY,f(x,y)均关于x在R,+∞内递增(或递减),则当x→+∞时, f(x,y)关于y在点集Y上一致收敛于φy的充要条件是fn,y在Y上一致收敛于φy。
引理3[3] (Dini定理)设连续函数序列fnx在有限区间a,b上逐点收敛于连续函数fx, 且对任何xa,b, 数列fnx都是单调数列, 则fnx 于a,b上一致收敛于fx。
引理4 [4] 设a,bR是一有界闭区间, nN,fn:a,b|→R是连续函数, 且满足下述条件:
(1) nN,fnx在a,b上是单调的;
人类的祖先是谁(2) 函数序列fn在a,b上逐点收于连续函数f:a,b|→R,
那么, 函数序列fnx在a,b上一致收敛于fx。
2.主要结果
Dini定理适合于判断单调函数序列的一致收敛性, 对于不具有单调性的函数序列其一致收敛性的讨论有如下定理。
定理5 设函数序列fnx在数集D上点态收敛于fx, 则fnx在D上一致收敛的充分必要条件是, 对任意数列xnD,
limn→∞fnxn-fxn=0
黄山门事件
成立。
证明 先证必要性。 设fnx在D上一致收敛于fx, 则
limn→∞supxDfnx-fx=0,
于是, 对任意的数列xnD有
0≤fnxn-fxn≤supxDfnx-fx→0n→∞。
所以, limn→∞fnxn-fxn=0。
再证充分性, 假设fnx在D上不一致收敛于fx, 则按定义有,ε0>0, N>0, n>N, xD, 使得
fnx-fx≥ε0。
于是, 下述步骤可依次进行:
首都圈
取N1=1, n1>1, xn1康普顿效应∈D: fn1xn1-fxn1≥ε0;
取N2=n1, n2>n1, xn2D: fn2xn2-fxn2≥ε0;
……
取Nk=nk-1, nk>nk-1, xnkD:fnkxnk-fxnk≥ε0;
……
对于mN+\n1,n2,…,nk,…, 可任取xma,b, 这样就得到数列xnD, 由于它的子列xnk使得fnkxnk-fxnk≥ε0。
与条件 limn→∞fnxn-fxn=0矛盾。 证毕。
推论6 设函数序列fnx在有界闭区间a,b上点态收敛于fx, 则fnx在a,b上一致收敛的充要条件是: 对任意的收敛数列xna,b,
limn→∞fnxn-fxn=0
成立。
从引理3和引理4中可以看到对fnx无论是固定x关于n单调, 还是固定n关于x单调都可以由连续函数序列逐点收敛于连续函数而得其一致收敛。 事实上, 若把fnx写成fn,x, 则更清楚地看到n与x具有一定的等价性。 因此,可以设想对于二元函数fx,y也应该有类似于Dini定理的结论。
定理7设当x→+∞时, fx,y关于y在a,b上收敛于φy, 且φy在a,b上连续, 又存在R>0, 当x>R时, fx,y均关于y在a,b上连续, 而当a≤y≤b时, fx,y均关于x在R,+∞內单调递增(或递减), 则当x→+∞时, fx,y关于y在a,b上一致收敛于φy。
证明 取N=R, 则当n>N时, 恒有n>R成立。 于是, 由已知, 当n>N时, fn,y均关于y在a,b上连续, 且对任意的ya,b都有
fn,y≤fn+1,y(或fn,y≥fn+1,y)。
再由已知及Heine定理有,fn,y在a,b上收敛于φy。 又φy在a,b上连续,依引理3知fn,y在a,b上一致收敛于φy, 又由已知, 当a≤y≤b时, fx,y均关于x在R,+∞递增(或递减), 依引理2, 当x→+∞时, fx,y关于y在a,b上一致收敛于φy。 证毕。
参考文献:
[1] 华东师范大学数学系. 数学分析:下册[M]. 北京:高等教育出版社, 2002.
测控技术期刊[2] 吕通庆. 一致连续与一致收敛[M]. 北京:人民教育出版社, 1982.
[3] 李成章, 黄玉民. 数学分析:上册[M]. 北京:科学出版社, 2002.
[4] 邹应. 关于Dini定理[J]. 工科数学, 2000, 16(2):108.

本文发布于:2024-09-21 03:34:05,感谢您对本站的认可!

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