数学分析13.1一致收敛性 下载本文

x?R?sup|Sn(x)-1|=≥

1?1?1?n???n?2=(n=1,2,…);∵原级数在R+上不一致收敛.

12(4)记un(x)=(-1), vn(x)=

nn

(-x)nn,则对任意的x∈[-1,0],有

|?uk(x)|≤1, (n=1,2,…),即{un(x)}的部分和函数列在[-1,0]上有界;

k?1又{vn(x)}单调减,且由0<

(-x)nn≤

1n→0(n→∞)知,vn(x)?0 (n→∞),

由狄利克雷判别法知原级数在[-1,0]上一致收敛.

x2n?1(5)记un(x)=(-1), vn(x)=,则对任意的x∈(-1,1),有

2n?1n

|?uk(x)|≤1, (n=1,2,…),即{un(x)}的部分和函数列在(-1,1)上有界;

k?1nx2n?11又{vn(x)}单调减,且由0<≤→0(n→∞)知,vn(x)?0 (n→∞),

2n?12n?1由狄利克雷判别法知原级数在(-1,1)上一致收敛. (6)取ε0=sin,对任意自然数N,存在n=N,p=N+1,x0=

2N?111k11使?uk(x0)=?sin>?sin>sin>ε0.

22(N?1)k?N?12k2k?n?1k?N?1kn?p13121∈(0,2π),

2(N?1)2N?1∴原级数在(0,2π)上不一致收敛.

10、证明:级数?(-1)nxn(1?x)在[0,1]上绝对收敛并一致收敛,但由其

n?0?各项绝对值组成的级数在[0,1]上却不一致收敛. 证:易见|Rn|≤(1-x)xn+1. 又由

((1-x)xn+1)’=(n+1)(1-x)xn-xn+1=(n+1)xn-(n+2)xn+1=(n+2)xn(

n?1n?1?n?1?当x=时,|Rn|≤(1-)??n?2n?2?n?2?n?1n?1-x),知 n?21?n?1?=??n?2?n?2?n?1<

1, n?2sup|Rn|≤lim∴nlim??∞n??∞x?[0,1]?nn1=0. ∴原级数在[0,1]上一致收敛. n?2?对级数?(-1)x(1?x)各项绝对值组成的级数?xn(1?x),

n?0n?0∵limxn(1?x)=0, x∈[0,1],∴原级数在[0,1]上绝对收敛.

n??∞又limSn(x)=lim(1-x)?xk=lim(1-xn)=?n??∞n??∞k?0nn??∞?1,0?x?1,

?0,x?1 sup|Rn|=1→可见nlim 0 (n→∞),得证. /??∞x?[0,1]

11、设f为定义在区间(a,b)内的任一函数,记fn(x)=证明:函数列{fn}在(a,b)内一致收敛于f. 证:由|Rn|=|

12、设{un(x)}为[a,b]上正的递减且收敛于零的函数列,每一个un(x)都是[a,b]上的单调函数. 证明:

级数u1(x)-u2(x)+u3(x)-u4(x)+…在[a,b]上不仅收敛,而且一致收敛. 证:根据莱布尼茨判别法,该级数在[a,b]上收敛. 记vn(x)=(-1)n-1,则对任意的x∈[a,b],有

|?vk(x)|≤1, (n=1,2,…),即{vn(x)}的部分和函数列在[a,b]上有界;

k?1n[nf(x)], n=1,2,…, n[nf(x)]-nf(x)[nf(x)]1-f(x)|=≤1→0 (n→∞),得证!

nnn又un(x)在[a,b]上单调,且un(a),un(b)都收敛于零,

∴0

13、证明:若{fn(x)}在区间I上一致收敛于0,则存在子列{fn},使得

i?fk?1nni在I上一致收敛.

证:∵{fn(x)}在区间I上一致收敛于0,∴对任意自然数i,

n11总存在自然数ni,使得?x∈I,有|fni|<2,又级数?2收敛,

ik?1in由魏尔斯特拉斯判别法知,?fn在I上一致收敛.

k?1i