持續學習:數學分析之函數項級數

持續學習:數學分析之函數項級數

上一篇是關於項數級數的,和極限結構類似,數列極限之後講函數極限,這篇講函數項級數。這是關於函數構成的無窮和的理論。

函數列一致收斂的概念與判定:

  • 函數列,形如:f1(x),f2(x),f3(x),f4(x),....fn(x)... ;有共同的定義域
  • 如數列,f1(x0),f2(x0),f3(x0),f4(x0),....fn(x0),收斂,則稱函數列在x0處收斂。反正發散。
  • 極限函數:lim fn(x)=f(x) n->∞
  • 函數列一致收斂:滿足條件下,有|fn(x)-f(x)|
  • 函數列一致收斂的判定方法:
  • 1)餘項定理法
  • 2)一致收斂的柯西準則

一致收斂函數列的性質:

  • 連續性:函數列{fn(x)}每一項在閉區間連續,且一致收斂於f(x),則f(x)在該閉區間連續
  • Dini定理:是關於函數列{fn(x)}在閉區間上一致收斂的定理
  • 可積性:函數列{fn(x)}每一項在閉區間連續,且一致收斂於f(x),則f(x)在該閉區間可積
  • 可導性:fn(x)在閉區間連續可微,導函數列{f`n(x)}在該閉區間一致收斂g(x),{fn(x)}至少在某個x0屬於該閉區間,收斂,那麼{fn(x)}在該閉區間一致收斂於某個連續可微函數f(x),且f`(x)=g(x)

函數項級數一致收斂的概念及判定:

  • 函數項級數:u1(x)+u2(x)+u3(x)+...+un(x)+...;記作Σun(x)
  • 函數項級數部分和數列:sn(x)=Σuk(x) k=1->n,x∈ I
  • 函數項級數在點x0收斂:Σun(x0) 收斂;反之發散。
  • 函數項級數絕對收斂:Σ|un(x)| 收斂,這裡還存在一個收斂域的概念
  • 函數項級數一致收斂:|sn(x)-s(x)|
  • 函數項級數一致收斂的判別法有如下幾種:
  • 1)一致收斂的柯西準則
  • 2)餘項定理
  • 3)M判別法
  • 4)迪利克雷判別法
  • 5)阿貝爾判別法

和函數的分析性質:將函數列的極限函數的分析性質移植過來得到

  • 連續性
  • Dini定理:關於級數Σun(x)在閉區間一致收斂的定理
  • 逐項積分
  • 逐項求導
  • 處處不可微的連續函數:曾經在微分的時候,給出了定理,可微必連續,反之則不然,並且存在處處不可微的連續函數,該函數由Van der Waerden於1930給出,有興趣的可以自行搜索瞭解。


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