毕业论文《一致收敛判别方法的探讨》
一致收敛的判别方法
一致收敛的判别方法在数学中,一致收敛是一种函数序列的收敛方式,它比点态收敛更强。
一致收敛的判别方法是判断函数序列是否一致收敛的方法。
我们需要了解一致收敛的定义。
如果对于任意给定的正数ε,都存在正整数N,使得当n>N时,对于所有的x∈D,都有|fn(x)-f(x)|<ε成立,那么函数序列{fn(x)}在D上一致收敛于f(x)。
接下来,我们介绍一致收敛的判别方法。
1. Weierstrass判别法Weierstrass判别法是一种常用的判别方法。
它的基本思想是将函数序列中的每个函数表示为一个收敛的无穷级数,然后通过比较级数的收敛性来判断函数序列的一致收敛性。
具体来说,如果对于所有的x∈D,都有|fn(x)-an(x)|<bn(x)成立,其中{an(x)}是收敛于f(x)的函数序列,{bn(x)}是一个非负的收敛于0的函数序列,那么函数序列{fn(x)}在D上一致收敛于f(x)。
2. Cauchy判别法Cauchy判别法是另一种常用的判别方法。
它的基本思想是通过比较函数序列中的两个函数之间的差值来判断函数序列的一致收敛性。
具体来说,如果对于任意给定的正数ε,都存在正整数N,使得当m,n>N时,对于所有的x∈D,都有|fn(x)-fm(x)|<ε成立,那么函数序列{fn(x)}在D上一致收敛。
3. Dini定理Dini定理是一种特殊的判别方法,它适用于函数序列在紧致集上的情况。
具体来说,如果函数序列{fn(x)}在紧致集K上逐点收敛于f(x),且f(x)在K上连续,那么函数序列{fn(x)}在K上一致收敛于f(x)。
一致收敛的判别方法有很多种,我们需要根据具体情况选择合适的方法。
在实际应用中,我们可以结合多种方法来判断函数序列的一致收敛性,以保证结果的准确性。
一致收敛weierstrass判别法
一致收敛weierstrass判别法
一致收敛的Weierstrass判别法是一种判断函数列或函数项级数是否一致收敛的方法。
具体来说,如果函数项级数的每一项满足一定的条件,并且这个条件与函数项的位置无关,那么就可以利用Weierstrass判别法来判断这个函数项级数是否一致收敛。
具体来说,设函数项级数为∑u_n(x),如果对于任意给定的ε>0,总存在N,使得当n>N 时,对于一切x∈D(D是函数项级数的定义域),都有|u_n(x)|<ε,那么就说函数项级数∑u_n(x)在D上一致收敛。
Weierstrass判别法指出,如果函数项级数的每一项u_n(x)满足|u_n(x)|≤a_n(对于所有x∈D),并且数列∑a_n收敛,那么函数项级数∑u_n(x)在D上一致收敛。
这个判别法的优点在于,它不需要知道函数项级数的和的具体形式,只需要知道每一项的绝对值满足的条件,以及这个条件与x的位置无关,就可以判断函数项级数是否一致收敛。
因此,它是研究函数项级数收敛性的重要工具之一。
此外,一致收敛的函数项级数具有一些很好的性质,比如可以交换极限运算和无限求和运算的顺序,这在处理一些复杂的数学问题时非常有用。
因此,研究函数项级数的一致收敛性对于数学分析来说具有重要的意义。
一致收敛的比较判别法
一致收敛的比较判别法一致收敛的比较判别法是数学分析中的一种重要策略,适用于求解函数序列的收敛性问题。
其主要思想是通过比较函数序列与已知函数的大小关系,来推断函数序列的收敛性。
下面我们就来详细介绍一下这一方法。
1. 一致收敛的概念在介绍一致收敛的比较判别法之前,我们先来了解一下一致收敛这个概念。
对于一个函数序列{f_n(x)},如果存在一个函数f(x),使得对于任何给定的正数ε,都存在一个正整数N,当n>N时,有|f_n(x)-f(x)|<ε成立,那么我们称这个函数序列一致收敛于函数f(x)。
这种收敛方式相比于点态收敛和平均收敛而言,更加强一些,也更适合于一些特殊函数的收敛性分析。
2. 比较判别法的基本思路有了一致收敛的概念之后,我们就可以开始介绍一致收敛的比较判别法了。
这种方法的基本思路就是通过一个已知函数g(x),与函数序列{f_n(x)}相比较,从而来推断{f_n(x)}的收敛性。
具体来说,如果存在一个正整数N和正数M,使得对于任意的x和n>N,有|f_n(x)|≤M|g(x)|成立,那么我们就可以得出结论:若g(x)一致收敛,那么{f_n(x)}一致收敛;反之,若{f_n(x)}不一致收敛,则g(x)也不一致收敛。
3. 举例说明为了更好地理解一致收敛的比较判别法,我们举个例子来说明。
考虑两个函数序列{a_n(x)}和{b_n(x)},其中a_n(x)=x^n/(1+x^n),b_n(x)=x^n。
我们想知道这两个函数序列是否一致收敛。
由于比较判别法的思路是将未知的函数序列与已知的函数相比较,因此我们可以先找到一个已知函数g(x),它能够与{a_n(x)}或{b_n(x)}进行比较。
因为a_n(x)的极限函数是f(x)=1(当x>0时),因此我们取g(x)=1,那么对于任意的x和n,有|a_n(x)|≤1|g(x)|成立。
因此,根据比较判别法,可以得出结论:{a_n(x)}一致收敛于f(x)=1。
函数项级数一致收敛性的判别方法
分类号017论文编号201040432051本科生毕业论文函数项级数一致收敛性的判别方法姓名:朱珍伟院系:数学科学学院年级专业:2010级数学与应用数学指导教师:赵秀(副教授)2014年4 月诚信承诺书本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究所取得的成果。
除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律责任由本人承担。
作者签名:日期:关于学位论文使用授权的声明本人完全了解兴义民族师范学院有关保留、使用学位论文的规定,同意学院保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅;本人授权兴义民族师范学院可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文和汇编本学位论文。
(保密论文在解密后应遵守此规定)作者签名:导师签名:日期:目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1函数项级数一致收敛的发展演化 (1)1.1.1无穷级数的发展 (2)1.1.2函数项级数一致收敛性的发展 (3)1.2判别函数项级数一致收敛的意义 (3)1.2.1 判别函数项级数一致收敛性的理论意义 (3)1.2.2 判别函数项级数一致收敛性的实际意义 (3)第二章函数项级数一致收敛性的定义 (5)2.1函数项级数及其收敛性 (5)2.2函数项级数的一致收敛的概念 (5)2.2.1 函数项级数一致收敛的几何意义 (8)2.3函数项级数余项 (8)2.4 Lipschitz(莱布尼茨)型函数项级数 (8)第三章函数项级数一致收敛性的基本判别法 (9)3.1定义判别法 (9)定理3.2函数列一致收敛的柯西准则 (10)推论1 函数项级数一致收敛的柯西准则 (10)推论2 (11)定理3.3 维尔斯拉斯判别法(M判别法) (11)定理3.4阿贝尔判别法 (13)定理3.5 狄利克雷判别法 (14)定理3.6 狄尼(Dini)判别法 (15)推论3 狄尼判别法的级数形式 (16)定理3.7 莱布尼茨判别法 (17)第四章函数项级数一致收敛性判别法的推广 (18)定理4.1 余项判别法 (18)定理4.2 积分判别法 (19)定理4.3比式判别法 (20)推论4 比式判别法的极限形式 (21)定理4.4根式判别法 (22)推论5 根式判别法的极限形式 (23)推论6 (23)定理4.5 对数判别法 (24)定理4.6 导数判别法 (24)定理4.7 逼近判别法 (25)第五章结论 (27)参考文献 (28)致谢 (29)摘要函数项级数一致收敛性是数项级数中一个重要的性质,对函数项级数一致收敛性的发展进行了简单的说明,并回答了为什么要找出函数项级数一致收敛性判别法的原因,经过定义函数项级数一致收敛性及相关辅助性概念,找到了判别函数项级数一致收敛性的判别方法主要有定义判别法、柯西判别法、M—判别法、阿贝尔判别法、狄利克雷判别法、狄尼判别法、莱布尼茨判别法;将其推广后得到了其它一些判别法,比如:余项判别法、积分判别法、比式判别法、根式判别法、对数判别法、导数判别法、逼近判别法及一些推论,旨在完善这方面的理论知识,并帮助学习者更好地理解和学习这方面的知识.关键词:函数项级数一致收敛性判别法发展演化AbstractUniform convergence series expressed by function terms is an important property of several series, a series of uniform convergence of function development has carried on the simple description, and answered: why do you want to find a consistent series expressed by function terms convergence criterion, through the definition of uniform convergence series expressed by function terms and related auxiliary concept, found the discriminant function assessment method are mainly a series of uniform convergence definition criterion, cauchy criterion, the M - discriminant method, Abel discriminant method and dirichlet discriminant method, digney discriminant method, leibniz discrimination act; After the promotion got some criterion, such as: remainder term criterion, integral criterion, criterion than type, radical discriminant method, logarithmic discriminant method, derivative method, the approximate criterion and some inference, aims to improve the theoretical knowledge in this field, and help learners to better understand and learn this knowledge.Keywords:Series expressed by function terms Uniform convergence criterion The development evolution第一章 绪论1.1函数项级数一致收敛的发展演化从以往的学习中我们可以知道,有限个连续函数的和仍是连续函数,有限个可导与可积函数的和的导数与积分,分别等于它们的导数与积分的和.然而现在研究函数项级数1()n n u x ∞=∑,遇到的是无穷多个函数相加的情形,我们自然要问:当级数1()n n u x ∞=∑在I 上收敛于和函数()S x 时,即1()n n u x ∞=∑=()S x ,或1lim ()()(()=())nn n k x k S x S x S x u x →∞==∑其中时, (1)如果() (1,2,3,)n u x n =连续,()S x 是否也连续,(2)如果() (1,2,3,)n u x n =在I 的一个区间[,]a b 可积,()S x 是否也在[,]a b 可积,且等式lim ()()n n a a S x dx S x dx b b→∞=⎰⎰, 即11() ()n n n n a a u x dx u x dx b b ∞∞==⎡⎤=⎢⎥⎣⎦∑∑⎰⎰ 是否成立?(3)如果() (1,2,3,)n u x n =可导,()S x 是否也可导?又等式lim ()()n n S x S x →∞''= 即11()(())n n n n u x u x ∞∞==''=∑∑ 是否成立?答案是:都不一定.请看下面的例子.例1 定义在区间[0,1]上的级数2321()()(),n n u x x x x x x ∞==+-+-+∑它的每一项在[0,1]上都连续,其部分和()n n S x x =,因此和函数为0, 01,()lim ()1, 1.n n x S x S x x →∞≤<⎧==⎨=⎩ 显然,和函数()S x 在1x =不连续.这个例子告诉我们,虽然级数的每一项都是连续函数,但和函数不一定连续;虽然级数的每一项都可导,但和函数不一定可导.例2 考察函数序列{()}n S x ,其中2()(1)n n S x nx x =-.对任何[0,1]x ∈有lim ()()0n n S x S x →==,故 1()00S x dx =⎰ 但是2111()(1)()002(1)2n n n S x dx nx x dx n n =-=→→∞+⎰⎰,这表明上述函数序列虽然有lim ()()n n S x S x →∞=,可是11lim ()()00n n S x S x →∞≠⎰⎰ 为了解决这类积分(或求导)运算与无限求和运算交换次序的问题,需要引进一个概念——一致收敛.而一个函数项级数是否一致收敛,该如何去判别?这个问题正是这篇文章的出发点和落脚点,下面从函数项级数的发展说起.函数项级数的一致收敛性主要是由无穷级数发展而来.下面简单介绍一下无穷级数的发展和函数项级数一致收敛的发展演化.1.1.1无穷级数的发展无穷级数的建立,开始于18世纪的古希腊,研究无穷数列的领军人物主要有欧拉(Leonhard Ealer, 1707—1783)、牛顿(Isaal Newton,1642—1727)、奥雷姆(Nicole oresme,约1320—1282)、莱布尼茨(Gottfried Wichelm Leibniz , 1646—1716)、泰勒(Brook Taylov,1685—1731)伯努利(Bernouli,1687-175)等[3]。
关于函数项级数一致收敛的判别法探讨 -毕业论文
【标题】关于函数项级数一致收敛的判别法探讨【作者】余成亮【关键词】函数项级数一致收敛判别法【指导老师】陈波涛【专业】数学与应用数学【正文】1 引言一致收敛是函数项级数的一个重要性质,有效地判别函数项级数的一致收敛对进一步研究函数项级数的性质起着重要作用。
判别函数项级数的一致收敛时,通常用到柯西准则、魏尔斯特拉斯判别法、阿贝尔判别法、狄利克雷判别法、莱布尼兹函数项级数一致收敛判别法或者直接根据一致收敛的定义进行判别。
而本文在给出这些判别法的同时并对函数项级数一致收敛的定义、柯西判别法、魏尔斯特拉斯判别法、阿贝尔判别法、莱布尼兹判别法加以补充和推广,从而给判别函数项级数一致收敛提供了便利。
2函数项级数及其一致收敛性判别定理设{u (x)}是定义在数集E上的一个函数列,表达式u (x)+ u (x)+ u (x)+ …,x E (2-1)称为定义在E上的函数项级数,简记为或.称S (x)= ,x E,n=1,2…(2-2)为函数项级数(1)的部分和函数列。
若X E,数项级数u (x )+ u ( x )+ u ( x )+ …(2-3)收敛,即部分和S ( x )= 当n 时极限存在,则称级数(2-1)在点x 收敛,x 称为级数(2-1)的收敛点,若级数(2-3)发散,则称级数(2-1)在点x 发散,若奇数(2-1)在E的某个子集D上每点都收敛,则称级数(2-1)在D上收敛,若D为级数(2-1)全体收敛点的集合,这时则称D为级数(2-1)的收敛域.函数项级数(2-1)的一致收敛性定义如下:2.1函数项级数的一致收敛性定义[1]定义 1设{ S (x)}是函数项级数的部分和函数列,若{ S (x)}在数集D上一致收敛于函数S (x),则称函数项级数在D上一致收敛于函数S (x),或称在D上一致收敛.推论1(必要条件)函数项级数在数集D上一致收敛,则函数列{ }在D上一致收敛于零.由于函数项级数的一致收敛性是由它的部分和函数列来确定,所以由前段中有关函数列一致收敛的定理,可推出下列相应的有关函数项级数的定理:2.2一致收敛的柯西准则定理1(一致收敛的柯西准则)函数项级数在数集D上一致收敛的充要条件为:对任给的正数,总存在某正整数N,使得n>N当时,对一切x D和一切正整数P,都有|S (x)-S (x)|<或| u (x)+ u ( x)+ u ( x)| <此定理中当P=1时,得到函数项级数一致收敛的一个必要条件.推论函数项级数在数集D上一致收敛的必要条件是函数列在D上一致收敛于零.设函数项级数在D上的和为,称为函数项级数的余项.定理1是函数项级数的一致收敛判别法,判别函数项级数的一致收敛性除了根据定义或定理1外,有些级数还可根据级数各项的特性来判别.2.3魏尔斯特拉斯判别法定理2(魏尔斯特拉斯判别法) 设函数项级数定义在数集D上,为收敛的正项级数,若对一切x D,有(2-4)则函数项级数在D上一致收敛.证由假设正项级数收敛,根据数项级数的柯西准则,任给正数,存在某正整数N,使得n>N当及任何正整数P,有又由(2-4)式对一切x D有.根据函数项级数一致收敛的柯西准则,级数在D上一致收敛.定理2也称为M判别法或优级数判别法,当级数与级数在区间[a,b]上成立关系式(2-4)时。
函数项级数一致收敛的几个判别法_数学与应用数学专业毕业论文 精品
分类号O174.1编号2012010743毕业论文题目函数项级数一致收敛的几个判别法学院数学与统计学院姓名郝金贵专业数学与应用数学学号281010743研究类型基础研究指导教师贾凤玲提交日期2012年5月22日原创性声明本人郑重声明:本人所呈交的论文是在指导教师的指导下独立进行研究所取得的成果.学位论文中凡是引用他人已经发表或未经发表的成果、数据、观点等均已明确注明出处.除文中已经注明引用的内容外,不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果.本声明的法律责任由本人承担.论文作者签名:年月日论文指导教师签名:函数项级数一致收敛的判别法的讨论郝金贵(天水师范学院数学与统计学院 ,甘肃,天水,741000)摘要:本文着重介绍函数项级数一致收敛的几种判别法,首先通过问题引入探讨函数项级数一致收敛的概念,然后进一步研究了几种判别方法,即对数判别法;积分判别法;有效充要判别法;加逼收敛判别法等,并对每种新方法给予严格证明.关键字:函数项级数;一致收敛性;积分判别法;有效充要判别法;加逼收敛判别法;比较判别法.The Discussion on Some Method for Uniform Convergence of FunctionSeriesHaoJinguiAbstract: the paper gives several discriminant method on uniform convergence of Function Series,firstly, discusses a series of function uniform convergence concepts by introducing a problem,and then further researches on several identifying method, such that logarithm discriminant method,integral discriminant method,effective sufficient discriminant method,and forced convergence test, etc,and new methods of each given strict proof. Keywords: function Series;uniform convergence;integral discriminant method;effective sufficient discriminant method;and forced convergence test;more discriminant method目录引言 (1)1.函数项级数一致收敛的定义 (1)1.1函数项级数一致收敛概念引入 (1)2.函数项级数一致收敛的判别方法 (2)2.1比式判别法 (2)2.2根式判别法 (2)2.3对数判别法 (3)2.4积分判别法 (3)2.4.1正项级数判别法的回顾 (3)2.4.2函数项级数一致收敛的积分判别法 (4)2.5利用确界条件把函数项级数转化为相应的数项级数进行判别 (5)2.6有效充要判别法 (8)2.7夹逼收敛判别法 (10)2.8比较判别法 (11)3.正项函数项级数一致收敛的几个新的判别法及证明 (12)参考文献 (16)函数项级数一致收敛的几个判别法的讨论引言众所周知,函数项级数作为数项级数的推广,在研究内容上同数项级数有许多及其相似的地方,对比数项级数的收敛性和函数项级数的一致收敛性判别法,不难发现他们在判别方法上极其相似,特别是在判别法的名称上,比如它们都有Cauchy 判别法,Abel 判别法,Dirichlete 判别法等,这里就是根据数项级数判别法探讨几个函数项级数一致收敛的判别法.1 函数项级数一致收敛的定义 1.1函数项级数一致收敛概念引入我们先来看一下下面这样一个例子:例1 设u 1(x) = x, u n (x) = x n -x n-1( n=2,3,……),x ∈[0,1]由上知,S n (x)=∑=nk u 1k (x) = x n , S(x) =⎩⎨⎧=≤≤1,11x 0,0x ,当x ∈(0,1) 时,| S n (x)-S(x) | = xn.),1(0<>∀ε | S n (x)- S(x) | = x n<⇔εn In x <InxIn n εε>⇔.当x()1,0∈时,x变,N也变,且当x-→1时,n+→∞,因此找不到公用的N*,使得(),1,0*,∈∀≥∀x N n 有|S n (x)- S(x)|<ε.不论n 多么大,总有离1很近的x,使得S n (x)离S(x)很远. 再来看这样一个例子: 例2 设u 1=21x x +,()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-+=2222111x n x x n x u n (),...3,2,1=n ,x R ∈,0)(lim )(==∞→x S x S n n ,所以|S n (x) -S(x)|=n x n x n n x n x 211||2211||2222≤+=+.,0>∀ε取N=[ε21]+1,R x N n ∈∀≥∀,,恒有| S n (x)-S(x)|≤ε.由上面的两个例子可以看出,并非所有的函数项级数对于给定的0>ε,都能找到一个公用的N*,使得ε≤-∈∀≥∀|)()(|,*,x S x S E x N n n 恒成立.由此,我们引出一致收敛的概念.定义 设函数项级数∑∞=1)(n n x u 在数集E 上收敛于S (x ).如果,))((,0N N N ∈=∃>∀εε使得E x N n ∈∀≥∀,,恒有ε<-∑=|)()(|1x S x u n k k ,则称∑∞=1)(n n x u 在E上一致收敛于S(x).2 函数项级数一致收敛的判别方法 2.1比式判别法定理2.1 设u n (x)为定义在数集D 上正的函数列,记)()()(1x u x u x q n n n +=,存在正整数N 及实数q 、M,使得:q n (x)≤q<1,M x u N ≤)(对任意的n>N,D x ∈成立,则函数项级数∑∞=1)(n n x u 在D 上一致收敛.定理1有极限形式:定理 2.2 设)(x u n 为定义在数集D 上正的函数列,记)()()(1x u x u x q n n n +=,若)()(lim x q x q nn =∞→ 0≤q<1,且)(x u n在D 上一致有界,则函数项级数)(1x u n n∑∞=在D 上一致收敛.2.2根式判别法定理 2.3 设u n (x)为定义在数集D 上的函数列,若存在正整数N,使得1|)(|<≤q x u nn ,对D x N n ∈>∀,成立,则函数项级数∑∞=1)(n n x u 在D 上一致收敛.注:当定理3条件成立时,级数)(1x u n n ∑∞=在D 上还绝对收敛.定理 2.4 设)(x u n 为定义在数集D 上的函数列,若1)(|)(|lim <≤=∞→q x q x u n n n 对D x ∈∀成立,则函数项级数)(1x u n n ∑∞=在D 上一致收敛.2.3对数判别法定理2.5 设)(x u n 为定义在数集D 上正的函数列,若Innx Inu n n )(lim-∞→=p(x)存在,那么:⑴若对1)(,>>∈∀p x p D x ,则函数项级数∑∞=1)(n n x u 在D 上一致收敛;⑵若对,D x ∈∀1)(<<p x p , 则函数项级数∑∞=1)(n n x u 在D 上不一致收敛.证明 由定理条件知,对N n N >∀∃>∀使得对,,0ε,有ε-)(x p <-<Inn x Inu n )(ε+)(x p ,即εε+-<<)()(1)(1x p n x p nx u n ,则当D x p x p ∈∀>>对1)(成立时,有p n nx u 1)(<,而p 级数∑p n 1当p 大于1时收敛,由优级数判别法知函数项级数∑∞=1)(n nx u 在D 上一致收敛;而当1)(<<p x p 对D x ∈∀成立时,有∑>ppnn p nx u 1,1)(级数当p<1时发散,从而函数项级数∑∞=1)(n n x u 在D 上不一致收敛.例3 设 nn x n n x u )]1(41...[951)]1(32...[852)(-+⋅⋅-+⋅⋅=为定义在D=[0,1]上的函数列,由于:143434132lim )()(lim1<≤=++=∞→+∞→x x n n x u x u n nn n ,0≤)(x u n ≤2,由定理2知函数项级数∑∞=1)(n n x u 在[0,1]上一致收敛.例4 函数项级数∑nx n在()],[,+∞⋃-∞-r r 上一致收敛(其中r 为大于1的实常数).因为1||1||||<<→=r x x n x n nn n ,由定理4知结论成立. 2.4积分判别法2.4.1正项级数判别法的回顾定理 2.6 设f 为[1,+∞)上的非负减函数,那么正项级数∑)(n f 与反常积分⎰+∞1)(dx x f 同时收敛或同时发散.例5 讨论级数∑∞=2)(1n pInn n 的敛散性. 解 首先研究反常积分dx Inx x p⎰+∞2)(1的敛散性,由dx Inx x p ⎰+∞2)(1=du uInx Inx d In p p ⎰⎰+∞+∞=221)()(,当p>1时收敛,p ≤1发散.根据定理1知级数∑∞=2)(1n pInn n 在p>1时收敛,在p ≤1时发散. 2.4.2函数项级数一致收敛的积分判别法定理2.7 (函数项级数一致收敛的柯西准则)函数项级数∑∞=1)(n n x u 在数集D 上一致收敛的充要条件是:对任意给定的正数ε,总存在某一正整数N,使得当n>N 时对一切x D ∈和一切正整数p,都有ε<+++++|)(...)()(|1x u x u x u p n n n .定理2.8 (含参变量反常积分一致收敛的柯西准则)含参变量反常积分dy y x f c ⎰+∞),(在[a,b]上一致收敛的充要条件是:对任意给定的正数ε,总存在某一实数M>c,使得当21,A A >M 时,对一切x ∈[a,b]都有ε<⎰|),(|21dy y x f A A .定理 2.9 设f(x,y)为区域R={(x,y)|a ≤x ≤b,+∞<≤y 1}上的非负函数,如果f(x,y)在区间[1,∞+)上关于y 为单调减函数,那么函数项级数∑∞=1),(n n x f 与含参变量反常积分dy y x f ⎰+∞1),(在区间[a,b]上具有相同的一致收敛性.证明 由假设),(y x f 为区域R =(){}∞≤≤≤≤y b x a y x 1,|,上的非负函数,并且),(y x f 关于y 为),1[+∞上的减函数,对区间[a,b]上任意固定的x 以及任意n ≥2的自然数,我们有)1,(),(),(1-≤≤⎰-n x f dy y x f n x f nn ⑴①若含参变量反常积分dy y x f c⎰+∞),(在[a,b]上一致收敛,则由定理3可得,对任意给定的正数ε,总存在某一实数M>1,使得当n>M+1时,对一切x ∈[a,b]和一切正整数p,都有⎰+-<pn n dy y x f 1|),(|ε.由⑴式,对一切x ∈[a,b]有⎰+-<<+++++p n n dy y x f p n x f n x f n x f 1),(|),(...)1,(),(|ε.由定理2可知:函数项级数∑∞=1),(n n x f 在区间[a,b]上一致收敛.⑵若函数项级数∑∞=1),(n n x f 在区间[a,b]上一致连续,由定理3可得:对任意给定的正数ε,总尊在某一正数N,使得当n>N 时,对一切x D ∈和一切正整数p,都有ε<+++++|),(...)1,(),(|p n x f n x f n x f .而对任意的NA A >21,,令1][,1][2010+=++=A p n A n (这样的正整数0n 和p 总是存在的),由⑴式,对一切],[b a x ∈有ε<+++++<<⎰⎰+|),(...)1,(),(||),(||),(|0002100p n x f n x f n x f dy y x f dy y x f A A pn n .由定理4可知:含参变量反常积分⎰+∞1),(dy y x f 在[a,b]上一致收敛.例6 设)1(1),(223y x In yy x f +=,证明含参变量积分⎰+∞1),(dy y x f 在[0,1]上一致收敛.证明 令...2,1),1(1)(223=+=n x n In n x u n ,易见,对每个n,)(x u n 为[0,1]上的增函数,故有 )1(1)1()(23n In nu x u n n +=≤,n=1,2...又当t ≥1时,有不等式t t In <+)1(2,所以 ...2,1,1)1(1)(223=<+≤n nn In n x u n以收敛级数∑∑)(12x u nn 为为优级数,推得∑)(x u n 在[0,1]上一致收敛.另外,对任意的{}1,10|),(),(+∞≤≤≤≤=∈y x y x R y x 有0)1(1),(223≥+=y x In yy x f ,并且对任意固定,0),(],1,0[≤∈y x f x y 即),(y x f 是区间[1,+∞)上的减函数,因此由定理2知,含参变量积分⎰+∞1),(dy y x f 在[0,1]上一致收敛. 由此可见,以定理2为依据,我们既可以利用函数项级数的一致收敛性判别某些含参变量积分的性质,也可以利用积分的便利条件判断某些函数级数的一致收敛性.2.5利用确界条件把函数项级数转化为相应的数项级数进行判别定理 2.10 函数数列{})(x n Φ在数集D 上一致收敛于⇔Φ)(x 对任意给定的+∈∃>Z N ,0ε,使得当n>N 时,对一切D x ∈和任意的+∈Z p ,都有ε<Φ-Φ+|)()(|x x n pn .定理2.11 函数项级数∑∞=1)(k k x u 在数集D 上一致收敛⇔对任意的+∈∃>Z N ,0ε,使得当n>N 时,对一切D x ∈和任意的+∈Z p ,都有|)(|1∑++=pn n k kx u ε<++=++|)(...)(|1x u x up n n .由定理1和定理2容易看出,函数项级数一致收敛同他的部分和序列的一致收敛是等价的.虽然都是充要条件,但在实际应用上,要用这一原理判断一致收敛仍是困难的,因为函数的片段也是较难求和.从以上的定理可推出更为简单的M 判别法如下: 定理 2.12 设有函数项级数)(1x u k k ∑∞=,且D x ∈的每一项)(x u k 满足D x M x u k n ∈≤,|)(|,则函数项级数)(1x u k k ∑∞=在D 上一致收敛.由上可知,M 判别法也只是充分判别法,一般的函数项级数很难满足此充分条件,即使在满足的条件下,在寻求其相应的控制级数(或优级数)时也具有相当的难度. 定理 2.13 设级数)(x u n∑为函数项级数,Ix ∈若N N ∈∃,使n>N 时有)(|)()(|1x r x u x u n n ≤+,其中1)(sup <=∈r x r Ix ,且)(x u n 在I 上有界,则)(x u n ∑在I 上绝对收敛. 证明 不妨设n=1时就有)(|)()(|1x r x u x u n n ≤+,则可推的M r x u r x u n n n 111|)(||)(|--≤≤ n=2,3… M |)(|sup 1x u Ix ∈= 而∑∞=-11n n Mr收敛根据M 判别法|)(|1∑∞=n n x u 在I 上一致收敛.推论 设级数 |)(|1∑∞=n n x u 为函数项级数,)(|)()(|lim ,1x r x u x u I x n n n =∈+∞→若,1)(sup <=∈r x r I x 且)(x u n (n=1,2...)于I 上有界,则∑∞=1)(n n x u 在I 上绝对一致收敛.证明 由)(|)()(|lim 1x r x u x u n n n =+∞→且1)r 0(1)(sup <+>∀<=∈εε不妨取得r x r Ix ,N N ∈∃,当n>N 有1)(|)()(|1<+≤+<+εεr x r x u x u n n ,即当n>N 有|)(|)(|)(|)(|11N n n n r x u r x u -+++≤+≤εεN N n N M r x u -++≤1)(|)(|ε其中|)(|sup x u M N Ix n ∈=而N Nn Nn M r ∑∞=-++1)(ε收敛.根据M 判别法,∑)(x u n 于I 绝对一致收敛.定理 2.14 设级数∑∞=1)(n n x u 为函数项级数,N N .∈∃∈若I x 使n>N 时有)(|)(|x r x u nn ≤,且1)(sup <=∈r x r Ix ,则∑∞=1)(n n x u 在I 上绝对一致收敛.证明 据条件,n>N 时有成立。
函数列一致收敛的判别方法
函数列一致收敛的判别方法一致收敛是函数列中每个函数都在一些集合上趋于同一个极限的性质。
本文将介绍几种判别函数列一致收敛的方法,包括Cauchy准则、Weierstrass判别法、Dini定理以及一些常见的特殊函数列。
1. Cauchy准则Cauchy准则是函数列一致收敛的重要判别法之一、设函数列{f_n(x)}在集合E上定义,对于任意ε>0,存在N,使得当n,m>N时,对于任意的x∈E,有,f_n(x)-f_m(x),<ε。
当满足这个条件时,函数列{f_n(x)}在集合E上一致收敛。
2. Weierstrass判别法Weierstrass判别法是函数列一致收敛的常用方法之一、设函数列{f_n(x)}在集合E上定义,如果存在一个收敛的正数级数∑M_n,使得对于任意的n和x∈E,有,f_n(x),<M_n,则函数列{f_n(x)}在集合E上一致收敛。
3. Dini定理Dini定理是另一种判别函数列一致收敛的方法。
设函数列{f_n(x)}在集合E上定义,如果函数列逐点收敛于函数f(x),且对于集合E中的任意一个点x,以及任意的ε>0,存在函数列的一个有限子列{f_{n_k}(x)},使得,f_{n_k}(x)-f(x),≤ε,那么函数列{f_n(x)}在集合E上一致收敛。
4.常见特殊函数列除了上述常用的方法外,对于一些特殊函数列,也可以使用特定的方法来判别它们的一致收敛性。
(1)幂级数的一致收敛性:对于幂级数∑a_n(x-x_0)^n,其一致收敛域为该级数的收敛域。
(2)可导函数列的一致收敛性:如果函数列{f_n(x)}在集合E上的导函数都存在,且导函数的函数列{f_n'(x)}一致收敛于函数g(x),那么函数列{f_n(x)}在集合E上一致收敛于一些函数f(x),且f(x)可导,且导函数为g(x)。
(3)连续函数列的一致收敛性:如果函数列{f_n(x)}在集合E上的函数都连续,且函数列{f_n(x)}一致收敛于函数f(x),那么函数f(x)也连续。
函数项级数一致收敛的比较判别法与对数判别法 毕业论文
函数项级数一致收敛的比较判别法与对数判别法摘 要:函数项级数在级数理论中占有重要地位,研究函数项级数的一致收敛性至关重要。
本文将通过已有结论发现判断函数项级数一致收敛性的一些新的判别法。
(1)比较判别法:对已有结论做进一步的推广,得到比较判别法。
再结合确界知识得出比较判别法的极限形式。
另外,将函数项级数特殊化得出M 判别法。
在此基础上,将对比的级数换成具有相同的敛散性的级数,将M 判别法作进一步的推广。
(2)对数判别法:当比较判别法中的两级数均为正项级数时,不等式()()n n u x v x ≤的两边同时取对数可得到对数判别法。
而且,当级数()n v x ∑取特殊的级数1pn ∑时,可将对数判别法特殊化,得到新的判别法。
关键词:函数项级数 ;一致收敛;比较判别法 ;对数判别法The Comparison criterion and logarithm criterion of theuniform convergence of Functions SeriesAbstract: Functional Series plays an important role in the series theory, it ’s very important to study the uniform convergence of Functions Series. This article will found some new criterion about the uniform convergence of Functions Series through the some results that already founded Series.(1) Comparison criterion : Made the results that already know more further promotion in order to get new criterion. Combined with knowledge obtained supremum,get the limit form of Comparison Tests. In addition, made Functional Series special to get M criterion. On this basis, comparison of the series will be replaced with series of the same convergence and divergence , let the M criterion gets further promotion. (2) Logarithm criterion: When the two series in the comparison criterion are both in positive terms, made a logarithm transform on the both sides of the inequality()()n n u x v x ≤ on the same time, then we get logarithm criterion. Moreover, when theseries()n v x ∑ be replaced by a special series logarithm criterion specialization ,and will get a new identification method.Keywords: Functions Series ;Uniform convergence ;Comparison criterion ;Logarithm criterion引言目前关于数项级数敛散性的研究很多,也已经得到了很多有价值的成果。
函数项级数一致收敛的几种判定及相应推广毕业论文
函数项级数一致收敛的几种判定及相应推广摘要函数项级数一致收敛的判别法是数学中的一个重点也是一个难点,一个函数项级数是收敛还是发散,数学上建立了一系列的判别法可以来进行判别.我们比较熟悉的判别法有:柯西(Cauchy)一致收敛准则、魏尔斯特拉斯判别法(M 判别法)、阿贝耳(Abel)判别法、狄利克雷(Dirichlet)判别法、积分判别法、还有更为精细的狄尼(Dini)定理、确界判别法、数列判别法等等.这些判别法虽然对我们研究函数项级数一致收敛的问题上带来了很大的方便,但是对于更深层次的研究函数项级数一致收敛仍然是不够的,因此函数项级数判别法推广的研究也是研究函数可微性至关重要的一部分.本文将分为三个部分研究:第一个部分主要介绍函数项级数一致收敛的相关概念;第二个部分介绍柯西(Cauchy)一致收敛准则、魏尔斯特拉斯判别法(M判别法)、阿贝耳(Abel)判别法、狄利克雷(Dirichlet)判别法、积分判别法的定理及相应的详细证明,最后给出典型例题对这几种判别法的简单应用,又简单介绍了狄尼(Dini)定理、确界判别法的定理;第三个部分就是简单介绍以上几种判别法的相应的推广,主要包括判别法推广的定理、定理的证明及在解题中的应用.其中定理3.4的结论与课本内容相符,但条件有所减弱,通过引入有界变差的定义从而得到了与课本内容相一致的结论.关键词:函数项级数;一致收敛;判别及推广AbstractJudging method of uniform convergence of the series of functional is a key point as well as a difficult point in mathematics .A series criterion is established in mathematics to judge whether a series of a function is convergent or divergent. We are more familiar with criterions such as Cauchy (Cauchy) uniform convergence criterion ,Weierstrass Criterion (M Criterion), Abel (Abel) Criterion, Dirichlet (Dirichlet) Criterion, points Criterion, and more subtle Dini(Dini)theorem, Supremum Criterion, Criterion Series and so on .Although these methods to study about the approximate convergence of series of functions is a big issue of convenience for us , it is still not enough for a deeper study of the function of approximate convergence. So the research about the promotion of discriminant function series is a critical part for exploring differentiability of function.Therefore ,this paper will focus on three parts to research: the first part focuses on related concepts of the approximate convergence of series of functions; the second part introduces the Cauchy (Cauchy) uniform convergence criterion、Weierstrass Criterion (M Criterion), Abel (Abel) Criterion, Dirichlet (Dirichlet) Criterion, theorem of integration criterion and the corresponding detailed proof ;the third part simply introduces the corresponding expansion of above-mentioned criterions, including theorem of the promotion criterion as well as its proof and the application in the title. The conclusions in 3.4 correspond with the textbook’s contents, but the conditions become a little weaker. By introducing the definition of bounded variables, we get the same conclusions with contents of the textbook.Keywords: Series of functions; Uniform convergence;Discrimination and promote目录摘要 (I)Abstract (II)1引言 (1)1.1 研究现状 (1)1.2 本文决所要解的问题 (1)1.3 本文结构及所做的工作 (1)2 函数项级数一致收敛的判别法 (2)2.1 预备知识 (2)2.2 函数项级数的柯西判别法 (2)2.3 函数项级数的M判别法 (3)2.4 函数项级数的阿贝耳判别法 (3)2.5 函数项级数狄利克雷判别法 (4)2.6 函数项级数的柯西积分判别法 (5)2.7函数项级数其他判别法 (8)3 函数项级数判别法的推广 (11)3.1 函数项级数柯西判别法的推广 (11)3.2 函数项级数M判别定理的推广 (16)3.3 函数项级数阿贝尔判别法的推广 (18)3.4 函数项级数柯西积分判别法的推广 (19)3.5 函数项级数优级数判别法的推广 (21)4总结与展望 (23)参考文献 (24)致谢...............................................................................................错误!未定义书签。
数学毕业论文:一致连续和一致收敛
烈专乡.报(自然科学版)______一九八四年第三期本文通过揭示一致连续与一致收敛概念之间的内在联系,导出了利用连续性判定一致收敛的方法。
此方法对于通常的初等函数及函数列一致收敛与非一致收放的判定非常有效,且很简便,可说是一目了然。
它不仅限于在指一致连续与一致收敛定区间上的讨论,还便于作全面的研究。
彭厚富一、一致收敛概念的推广设:f(x ,y)在区域G 上有定义,点集D ⊂G.定义1, 0lim y y →f(x, y)= ϕ ( x, yo)在D 上一致,当且仅当:对ε∀>0 , δ∃>0对∀(x ,y) ∈G, ∀(x, yo) ∈D ,只要︱y 一yo ︱<δ,则有︱f(x ,y)一ϕ(x ,y0)︱<.ε特殊地,若D 为曲线1 : y=y ( x ) , a ≤x ≤b ,则在曲线1上一致收敛,即是()lim y y x → f ( x, y)= ϕ( x)在[a, b]上一致。
更特殊地,若D 为线段1:y=yo, a ≤x ≤b ,则lim y y →f(x, y)= ϕ (x)在[a, b]上一致,即通常所谓对参量x 在【a, b ]上,一致收敛。
定义2. (,)(0,0)lim x y x y →f (x , y) =ϕ(x0, y0)在G 上一致,当且仅当:对ε∀> 0, δ∃>0.对∀(x, y),(xo ,yo) ∈G ,只要∣x-x 0∣<δ,∣y-y 0∣<δ,则有∣ f(x,y).- ϕ(x0,y0)∣< ε二、一致收敛与一致连续的关系将定义2与一致连续的ε--δ定义对照,不难看出:命题1, f (x,y)在区域G 上一致连续,当且仅当:(,)(0,0)lim x y x y →f(x,y)=f(x0,y0)在区域G 上一致。
常的教科书上未明确这一点,使一致连续的概念颇费理解,实际上它可以分解成连.续性和一致性来理解。
毕业论文《一致收敛判别方法的探讨》
一致收敛判别方法的探讨摘要一致收敛理论是数学分析的一个重要的研究分支.一致收敛概念及判定的掌握是学习数学分析的重点和难点,而且一致收敛在泛函分析、偏微分方程等学科中也有广泛而深入的应用.本文首先简单阐述函数列、函数项级数及含参量反常积分一致收敛的概念,然后从函数列、函数项级数及含参量反常积分三方面着手,分别列出常用的判别一致收敛的方法,并由常用的方法推出一些定理.本文在判别函数列一致收敛的方法探索中,由函数列的两边夹判别法推得一种比式判别法;并利用L条件,给出函数列一致L条件的定义,研究满足一致L条件的函数列的一致收敛性;研究在函数列可微条件下,它的导函数列在一致有界时,函数列的一致收敛性.在判别函数项级数一致收敛的方法探索中,给出函数项级数一致L条件的定义,研究满足一致L条件的函数项级数的一致收敛性.在文献[2]中一些未给出证明的定理,在本文中也将给出简单的证明.关键词:函数列;函数项级数;含参量反常积分;一致收敛Investigate on the Criterion of Uniform ConvergenceMathematics and Applied Mathematics 2006-2 Jiang Su-pingSupervisor Liang Zhi-qingAbstractUniform Convergence theory is an important research branch of mathematical analysis. The understanding and judging of this conception are the key as well as difficult point of mathematical analysis. Further more, Uniform Convergence has been widely used in the subjects of Functional Analysis and Partial Differential Equations.This article will first briefly explain the Function Column, Series of Functions and Parameter Improper concept of uniform convergence. Then, out from three aspects, namely the function, the function parameters of the Series and the infinite integration with parameter, it will list some methods commonly used in the identification of Uniform Convergence from which some theorem will be deduced. In the research of the methods of identifying Uniform Convergence, another kind of identifying method called Ratio method is deduced through between discriminant method. Besides, taking advantage of L condition, this paper will define Uniform L condition and discusses Convergence under L condition. Besides, it will discusse the Uniform Convergence of function when its derived functions are uniformly bounded under micro-conditions. In the research of the methods of identifying Uniform Convergence of Series, this paper will give the definition of L condition of Uniform Convergence of Series and discusses Uniform Convergence of Series under L condition. Theorems that has not been proved in document 2 will also be briefly proved in this paper.Key words: function column; series of functions;infinite integration with parameter;uniform convergence目录0 前言 (1)1预备知识 (2)2 一致收敛的判别方法 (6)2.1函数列一致收敛的判别方法 (6)2.1.1常用方法 (6)2.1.2两边夹判别法 (10)2.1.3单调判别法 (11)2.1.4 一致L条件判别法 (13)2.1.5导数判别法 (14)2.1.6点列判别法 (15)2.2函数项级数一致收敛的判别方法 (16)2.2.1常用方法 (16)2.2.2两边夹判别法 (20)2.2.3比较判别法 (21)2.2.4单调判别法 (22)2.2.5一致L条件判别法 (23)2.2.6导数判别法 (24)2.2.7点列判别法 (26)2.3含参量反常积分一致收敛的判别方法 (27)2.3.1常用方法 (27)2.3.2两边夹判别法 (29)2.3.3比较判别法 (29)2.3.4单调判别法 (31)2.3.5点列判别法 (31)结束语 (31)致谢 (31)参考文献 (32)0 前言一致收敛的理论是数学分析的重要组成部分之一,也是学好后继课程,如泛函分析、偏微分方程等的必备基础.一致收敛是数学分析教学中的难点之一,尤其是涉及到函数列、函数项级数与含参量反常积分的一致收敛性问题.数学分析中的积分运算与其它运算的可交换性,我们就需要探讨它们的一致收敛性来作为保证.目前,已有许多文献对一致收敛进行了研究.如在文献[1]中编者介绍了函数列、函数项级数及含参量反常积分一致收敛的概念,并介绍了判别函数列、函数项级数及含参量反常积分一致收敛的充要条件;文献[2]对一致收敛分别从定义、充要条件、一般性质、运算法则、判别方法等方面做了讨论;文献[3]给出了判别函数列一致收敛性的一种方法,这种方法与Dini定理的区别在于:Dini定理是数列单调,而作者所给的是函数单调.文献[4]介绍了函数项级数中的Dini定理.文献[5]则是对函数项级数的导数所需满足怎样的条件才能使级数一致收敛进行探讨,从而得到了函数项级数一致收敛的导数判别法.虽然已有诸多文献对一致收敛进行了研究,但多数只是就某单一方面进行研究.本文试图从函数列、函数项级数以及含参量反常积分一致收敛的判别方法进行探索.在文献[2]中未给出证明的定理,本文也将给出简单的证明.本文可分为两大部分,第一部分简单阐述函数列、函数项级数及含参量反常积分一致收敛的概念,同时给出函数列一致L条件及函数项级数一致L条件.第二部分是本文的主要内容,从函数列、函数项级数以及含参量反常积分三方面着手,分别列出常用的判别一致收敛的方法,并由常用的方法推出一些定理.本文在判别函数列一致收敛的方法探索中,由函数列的两边夹判别法推得一种比式判别法;探讨函数列分别在函数列单调及函数单调条件下的一致收敛性;利用L条件,给出函数列一致L条件的定义,研究满足一致L条件的函数列的一致收敛性;研究在函数列可微条件下,它的导函数列在一致有界时,函数列的一致收敛性;把函数列所在点集归结为点列来探讨函数列的一致收敛性.而在判别函数项级数一致收敛的方法探索中,先介绍两边夹判别法,然后介绍比较判别法,对魏尔斯特拉斯M判别法的条件进行改变得到一种新的比较判别法;探讨在级数的和函数单调条件下,推出函数项级数的Dini;利用L条件,给出函数项级数一致L条件的定12义,研究满足一致L 条件的函数项级数的一致收敛性;探讨在函数列{()n u x }可微条件下,当1()n n u x ∞='∑在[,]a b 上一致收敛时,函数项级数1()n n u x ∞=∑的一致收敛性;把函数项级数所在点集归结为点列来探讨函数项级数的一致收敛性.在判别含参量反常积分一致收敛的方法探索中,先介绍两边夹判别法及比较判别法,然后探讨在积分单调的条件下,积分的一致收敛性,之后把含参量反常积分所在点集归结到点列来探讨含参量反常积分的一致收敛性.1 预备知识在这个部分我们将介绍本文所需要用到的概念及引理.首先我们介绍函数列、函数项级数及含参量反常积分一致收敛的概念,并给出函数列、函数项级数的一致L 条件的定义.定义1[]1设1f ,2f ,…,n f … ① 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.①也可以简单地写作:{n f }或n f , 1,2,n =….定义2[]1设函数列{n f }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n N >时,对一切x D ∈,都有)()(x f x f n -<ε,则称函数列{n f }在D 上一致收敛于f .定义3[]1设{)(x u n }是定义在数集E 上的一个函数列,表达式E x x u x u x u n ∈⋯++⋯++,)()()(21 ② 称为定义在E 上的函数项级数,简记为∑∞=1)(n n x u 或∑)(x u n .称)(x S n =∑=nk k x u 1)(, E x ∈,1,2,n =….3为函数项级数②的部分和函数列.设函数项级数∑)(x u n 在D 上的和函数为)(x S ,称)(x R n =)(x S —)(x S n为函数项级数∑)(x u n 的余项.定义4[]1 设{)(x S n }是函数项级数∑)(x u n 的部分和函数列.若{)(x S n }在数集D 上一致收敛于函数)(x S ,则称函数项级数∑)(x u n 在D 上一致收敛于函数)(x S ,或称∑)(x un在D 上一致收敛.定义5[]1设函数(,)f x y 定义在无界区域{(,)|,}R x y a x b c y =≤≤≤<+∞上,若对每一个固定的[,]x a b ∈,反常积分dy y x f c ),(+∞⎰ ③都收敛,则它的值是x 在[,]a b 上取值的函数,当记这个函数为)(x I 时,则有)(x I =dy y x f c ),(+∞⎰,[,]x a b ∈称③式为定义在[,]a b 上的含参量x 的无穷限反常积分,或简称含参量反常积分.定义6[]1若含参量反常积分③与函数)(x I 对任给的正数ε,总存在某一实数N c >,使得当M N >时,对一切[,]x a b ∈,都有)(),(x I dy y x f M c -⎰ε<即dy y x f M ),(+∞⎰ε<,则称含参量反常积分③在[,]a b 上一致收敛于)(x I ,或简单地说含参量积分③在[,]a b 上一致收敛.定义7(函数列的一致L 条件) 若存在常数0L >,使得对于任意两点1x ,2x I ∈,∀n ∈N +,都有1212()()n n f x f x L x x -≤-.4则称函数()n f x 在区间I 上满足一致L 条件.定义8(函数项级数的一致L 条件) 若存在常数0L >,使得对于任意两点12,x x I ∈,n N +∀∈,都有1212()()()n nnnu x u x L x x -≤-∑∑.则称函数n u ∑在区间I 上满足一致L 条件. 1.2 引理为了本文的需要,在这部分将把文献中的一些定理作为引理罗列出来.引理1[]1(函数列一致收敛的柯西准则) 函数列{n f }在数集D 上一致收敛的充要条件是:对任给正数ε,总存在正数N ,使得当,n m N >时,对一切x D ∈,都有)()(x f x f m n -ε<引理2[]1(函数列确界准则) 函数列{n f }在区间D 上一致收敛于f 的充要条件是:)()(sup lim x f x f n Dx n -∈∞→=0引理3[]1(函数项级数一致收敛的柯西准则) 函数项级数∑)(x u n 在数集D 上一致收敛的充要条件为:对任给的正数ε,总存在某正整数N ,使得当n N >时,对一切x D ∈和一切正整数p ,都有)()(x S x S n p n -+ε<或)(u )()(21x x u x u p n n n ++++⋯++ε<引理4[]1(函数项级数余项准则) 函数项级数∑)(x u n 在数集D 上一致收敛于)(x S 的充要条件是)(sup lim x R n Dx n ∈∞→=)()(sup lim x S x S n Dx n -∈∞→=0.引理5[1](阿贝耳判别法) 设5(1)()n u x ∑在I 上一致收敛;(2)对于每一个x I ∈,{()n v x }是单调的;(3){()n v x }在I 上一致有界,即对一切x I ∈和正整数n ,存在正数M ,使得()n v x M ≤,则级数()()n n u x v x ∑在I 上一致收敛.引理6[1](狄利克雷判别法) 设 (1)()n u x ∑的部分和函数列1()()nn k k U x u x ==∑ (1,2,)n =…在I 上一致有界;(2)对于每一个x I ∈,{()n v x }是单调的; (3) 在I 上()n v x 一致收敛于0 (n →∞), 则级数()()n n u x v x ∑在I 上一致收敛.引理7[]1(含参量反常积分一致收敛的柯西准则) 含参量反常积分③在[,]a b 上一致收敛的充要条件是:对任给正数ε,总存在某一实数M c >,使得当1A ,2A M >时,对一切[,]x a b ∈,都有dy y x f A A ),(21⎰<ε.引理8[]1 含参量反常积分③在[,]a b 上一致收敛的充要条件是:对任一趋于+∞的递增数列}{n A (其中1A =c ),函数项级数∑∞=+⎰1),(1n A A dy y x f n n=∑∞=1)(n n x u在[,]a b 上一致收敛.引理9[1](狄利克雷判别法) 设 (1)对一切实数N c >,含参量正常积分6(,)N c f x y dy ⎰对参量x 在[,]a b 上一致有界,即存在正数M ,对一切N c >及一切x ∈[,]a b ,都有(,)N c f x y dy M ⎰≤;(2)对每一个x ∈[,]a b ,函数(,)g x y 关于y 是单调递减且当y →+∞时,对参量x ,(,)g x y 一致地收敛于0,则含参量反常积分(,)(,)c f x y g x y dy +∞⎰在[,]a b 上一致收敛.定理10[1](阿贝耳判别法) 设(1)(,)c f x y dy +∞⎰在[,]a b 上一致收敛;(2)对每一个x ∈[,]a b ,函数(,)g x y 为y 的单调函数,且对参量x ,(,)g x y 在[,]a b 上一致有界,则含参量反常积分(,)(,)c f x y g x y dy +∞⎰在[,]a b 上一致收敛.2 一致收敛的判别方法在这部分,将分别对判别函数列、函数项级数及含参量反常积分一致收敛的方法进行探讨.2.1函数列一致收敛的判别方法下面从常用方法、两边夹判别法、单调判别法、一致L 条件判别法、导数判别法、点列判别法这几方面来介绍函数列一致收敛的判别方法.2引理1[]1(函数列一致收敛的柯西准则) 函数列{n f }在数集D 上一致收敛的充要条件是:对任给正数ε,总存在正数N ,使得当,n m N >时,对一切x D ∈,都有)()(x f x f m n -ε<引理2[]1(函数列确界准则) 函数列{n f }在区间D 上一致收敛于f 的充要条件是:)()(sup lim x f x f n Dx n -∈∞→=0引理3[]1(函数项级数一致收敛的柯西准则) 函数项级数∑)(x u n 在数集D 上一致收敛的充要条件为:对任给的正数ε,总存在某正整数N ,使得当n N >时,对一切x D ∈和一切正整数p ,都有)()(x S x S n p n -+ε<或)(u )()(21x x u x u p n n n ++++⋯++ε<引理4[]1(函数项级数余项准则) 函数项级数∑)(x u n 在数集D 上一致收敛于)(x S 的充要条件是)(sup lim x R n Dx n ∈∞→=)()(sup lim x S x S n Dx n -∈∞→=0.引理5[1](阿贝耳判别法) 设 (1)()n u x ∑在I 上一致收敛;(2)对于每一个x I ∈,{()n v x }是单调的;(3){()n v x }在I 上一致有界,即对一切x I ∈和正整数n ,存在正数M ,使得()n v x M ≤,则级数()()n n u x v x ∑在I 上一致收敛.引理6[1](狄利克雷判别法) 设 (1)()n u x ∑的部分和函数列1()()nn k k U x u x ==∑ (1,2,)n =…在I 上一致有界;(2)对于每一个x I ∈,{()n v x }是单调的;(3) 在I 上()n v x 一致收敛于0 (n →∞), 则级数()()n n u x v x ∑在I 上一致收敛.2.2.7 点列判别法下面,把1()n n u x ∞=∑在点集X 归结到点列的情况下来确定函数项级数的一致收敛性.定理251()nn u x ∞=∑在点集X 上一致收敛于()S x 的充分必要条件是对任意点列{nx }X ⊂.都有1lim ()()0nk n n n k u x S x →∞=-=∑证 必要性,若1()n n u x ∞=∑在点集X 上一致收敛于()S x ,则11()()sup ()()0nnk k x Xk k u x S x u x S x ∈==-=-→∑∑()n →∞.于是对任意点列{n x } X ⊂,都有1()()nk n n k u x S x =-≤∑1()()nk k u x S x =-∑0→()n →∞.充分性,用反证法,假设1()n n u x ∞=∑在点集X 上不一致收敛于()S x ,则00ε∃>,N ∀,n N ∃>,及x X ∈,使得1()()nk k u x S x ε=-≥∑.于是,取1N =,11n ∃>与1n x X ∈,使111101()()n n nk n n k ux S x ε=-≥∑;取2N =,21n n ∃>与2n x X ∈,使222201()()n n nk n n k ux S x ε=-≥∑;……取N m =,1m m n n -∃>与k n x X ∈,使111101()()n m m m n m nk n n k u x S x ε----=-≥∑;…….这样就得到一点列{}k n x X ⊂,使1lim ()()0nk n n n k u x S x →∞=-≠∑,与已知条件相矛盾.2.3含参量反常积分一致收敛的判别方法下面从常用方法、两边夹判别法、比较判别法、单调判别法、点列判别法这几方面来介绍含参量反常积分一致收敛的判别方法. 2.3.1 常用方法判别函数列一致收敛的常用方法有定义判别法,柯西准则判别法,上确界法,阿贝耳判别法,狄利克雷判别法.下面举例说明.例13 确定积分0ax xe dx +∞-⎰在区间0[,)α+∞(00α>)的一致收敛性.解 因为,0A ∀>,有210ax ax t AAAxe dx xe dx x tte dt ααα+∞+∞+∞---≤==⎰⎰⎰令=21[|]t t A Ate e dt ααα+∞-+∞--+⎰=00220AaAAaAAe Ae eeαααααα----+≤+而002lim()0AAA Ae eαααα--→∞+=,故0ε∀>,00()0A A ε∃=>,当0A A >时,0[,)αα∀∈+∞,有ax Axe dx ε+∞-<⎰,由定义知0ax xe dx +∞-⎰在0[,)α+∞上一致收敛.例14确定积分2x dx α-⎰当0α≤<+∞时的一致收敛性.解 取0ε=221102t e dt ->⎰,0N ∀>,取0212Nα=,A '=,A ''=,则A ',A ''N >,0[0,)α∈+∞,而22201A x x A dx e dx αε'--'=≥⎰⎰,因此2x d x α-⎰在0α≤<+∞时不一致收敛.例15 确定221ydx x y+∞+⎰关于y 在[,)c +∞(0c >)上和(0,)+∞内的一致收敛性. 解 显然221ydxx y +∞+⎰关于y 在(0,)+∞内收敛于2π. 220[,)lim sup12y c y dx x y ξξπ→+∞∈+∞-+⎰=[,)lim sup (arc )2y c tg ξπξ→+∞∈+∞-=lim (arc )2tg ξπξ→+∞-=0, 220(0,)lim sup12y y dx x y ξξπ→+∞∈+∞-+⎰=(0,)lim sup (arc )2y tg ξπξ→+∞∈+∞-=lim2ξπ→+∞=2π. 由上确界判别法知221ydx x y +∞+⎰关于y 在[,)c +∞(0c >)上一致收敛于2π,在(0,)+∞内的不一致收敛.例16 证明含参量反常积分2sin 1px dx x +∞+⎰关于[0,)p ∈+∞一致收敛. 证 由于20sin x dx +∞⎰收敛,又1(0)1pp x≥+在0x ≥对x 单调下降且一致有界,即101(0,0)1p p x x <≤≥≥+,由阿贝耳判别法知,20sin 1p x dx x+∞+⎰在0p ≥时一致收敛. 例17 证明含参变量反常积分1cos xy pe ydy y-+∞⎰(0)p >在[0,)x ∈+∞一致收敛. 证1cos sin sin12Aydy A =-≤⎰,当0x ≤<+∞时,函数xyp e y-在1y ≥时关于y 单调下降,且当y →+∞时关于(0)x x ≤<+∞一致趋于0,由狄利克雷判别法知1cos xy pe ydy y-+∞⎰在[0,)x ∈+∞一致收敛.由以上常用方法,可推出一下定理: 定理26 设(,)af x y dx +∞⎰与(,)ag x y dx +∞⎰关于y 在点集Y 上分别一致收敛于()y Φ与()y ψ,则[(,)(,)]af x yg x y dx +∞±⎰关于y 在Y 上一致收敛于()()y y Φ±ψ.证 由题设知,0ε∀>,1()N N ε∃∈,当1()N a ε>时,∀y Y ∈,有(,)()af x y dx y +∞⎰-Φ2ε<,∀同一0ε>,2()N N ε∃∈,当2()N a ε>时,∀y Y ∈,有(,)()a g x y dx y +∞⎰-ψ2ε<.于是,关于[(,)(,)]af x yg x y dx +∞+⎰,0ε∀>,取12()min{(),()}N N N εεε=N ∈,当()N a ε>时,∀y Y ∈,恒有{[(,)(,)]}{()()}a f x y g x y dx y y +∞+-Φ+ψ⎰={(,)()}{(,)()}aaf x y dx yg x y dx y +∞+∞-Φ+-ψ⎰⎰<(,)()(,)()aaf x y dx yg x y dx y +∞+∞-Φ+-ψ⎰⎰22εεε<+=.所以,[(,)(,)]af x yg x y dx +∞+⎰在Y 上一致收敛于()()y y Φ+ψ.类似可证,[(,)(,)]af x yg x y dx +∞-⎰在X 上一致收敛于()()y y Φ-ψ.定理27[2] 设(,)af x y dx +∞⎰关于y 在点集Y 上一致收敛于()y Φ,()g y 在Y 上有界,则(,)()af x yg y dx +∞⎰关于y 在Y 上一致收敛于()()y g y Φ.2.3.2 两边夹判别法下面介绍两边夹判别法.定理 28[2] 设当x a ≥和y Y ∈时,恒有(,)(,)(,)f x y g x y h x y ≤≤成立,且(,)af x y dx +∞⎰与(,)ah x y dx +∞⎰均关于y 在点集Y 上一致收敛于()y Φ,则(,)ag x y dx +∞⎰关于y 在Y 上一致收敛于()y Φ.2.3.3 比较判别法下面介绍比较判别法.定理29[1](魏尔斯特拉斯M 判别法) 设有函数()g y ,使得(,)()f x y g y ≤,a x b ≤≤,c y ≤<+∞.若()c g y dy +∞⎰收敛,则(,)c f x y dy +∞⎰在[,]a b 上一致收敛.现对魏尔斯特拉斯M 判别法的条件改变,来讨论含参量反常积分1(,)af x y dx +∞⎰的一致收敛性.可推出定理30.定理30[2](,)ag x y dx +∞⎰关于y 在点集Y 上一致收敛,又存在L 0>,使当x a ≥与y Y ∈时,恒有(,)(,)f x y Lg x y ≤成立,且当a ξ>时,对任意y Y ∈,(,)f x y 均关于x 在[,]a ξ上可积,则(,)af x y dx +∞⎰关于y 在点集Y 上一致收敛.再对定理30条件进行加强,可推出定理31. 定理31[6]若12(,)(,)f x y f x y ≤,(,)x y ∈∆ 且2(,)af x y dx +∞⎰对于y D ∈是一致收敛的,则1(,)af x y dx +∞⎰对于y D ∈也是一致收敛的.证 对任给0ε>,由2(,)af x y dx +∞⎰一致收敛,所以存在A a ≥,使得只要12,A A A >时,对任意y D ∈有212(,)A A f x y dx ⎰ε<于是,当12,A A A >时,对任意y D ∈有221111(,)(,)A A A A f x y dx f x y dx ≤⎰⎰ 212(,)A A f x y dx ε≤<⎰这就表示1(,)af x y dx +∞⎰对于y D ∈是一致收敛的.证毕.2.3.4单调判别法在(,)af x y dx +∞⎰单调的条件下,加上若干条件,可推出含参量反常积分的Dini 定理.定理32[2](Dini 定理) 设(,)af x y dx +∞⎰关于y 在[,]c d 上收敛于()y Φ,()y Φ在[,]c d 上连续,又当x a ≥和c y d ≤≤时,恒有(,)()0f x y ≥≤或成立,且对任意a ξ>,(,)af x y dx ξ⎰均关于y 在[,]c d 上连续,则(,)af x y dx +∞⎰关于y 在[,]c d 上一致收敛于()y Φ.2.3.4点列判别法下面把(,)c f x y dy +∞⎰在点集X 归结到点列的情况下来确定含参量反常积分的一致收敛性.定理33[2] (,)c f x y d y +∞⎰关于x 在点集X 上一致收敛于()I x 的充分必要条件是对任意{n ξ}:lim n n ξ→∞=+∞,{n x }:n x ∈X (n =1,2…),都有lim(,)()0nn n cn f x y dx I x ξ→∞-=⎰结束语一致收敛的概念及判定的掌握是学习数学分析的重点和难点,贯穿始终,而函数列、函数项级数及含参量反常积分的一致收敛性更是数学分析的重点、难点.本文从函数列、函数项级数及含参量反常积分三方面着手,对它们的一致收敛进行探讨和研究,得到一些判别方法.可根据函数列、函数项级数及含参量反常积分的具体结构,而选择恰当的判别一致收敛的方法,以达到简便、快速求解的目的.致谢值此论文完成之际,谨在此向多年来给予我关心和帮助的老师、同学和家人表示衷心地感谢.我能顺利完成学业,首先要感谢系领导及各科老师对我的关心和帮助.特别感谢梁教授给我的无私帮助,梁老师渊博的专业知识,严谨的治学态度,扎实的理论功底,精益求精的工作作风,诲人不倦的高尚师德,严于律己、宽以待人的高尚风范,都为我以后的治学态度和做人标准树立了楷模.在论文的选题、写作和修改过程中都得到了梁老师热情的指导和细致的审阅,再次表示深深的感谢!最后,感谢我的家人在各方面一直给予我的全力支持,我能完成学业与他们的无私奉献是分不开的.参考文献[1] 华东师范大学数学系.数学分析(第三版)[M].北京:高等教育出版社,2006.[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] 林荣斐.关于函数列一致收敛性的一点注记[J].台州学院报,2005,27(3):32-33.[4] 何琛.数学分析(第三册)(无穷级数和广义积分)[M].北京:高等教育出版社,1985.[5] 杨琼芬.函数级数一致收敛的判别法[J].科技资讯,2007(32) :49-50.[6] 朱正佑.数学分析(下册)[M].上海:上海大学出版社,2001.[7] 孙清华等.数学分析内容、方法与技巧(下)[M].武汉:华中科技大学出版社,2003.[8] 吴传生.数学分析(下册)习题精解[M].合肥:中国科学技术大学出版社,2004.[9] 裴礼文.数学分析中的典型问题与方法[M].北京:高等教育出版社,1993.[10] 王莉萍,刘红运.函数列一致收敛的性质与判定[J].商丘职业技术学院学报,2007,6(5):7-9.S x在区间I非一致收敛性问题研究[J].广西民族[11] 钟建林,梁元星.函数列{()}n学院学报(自然科学版),2005,11(2):65-68.[12] 钱吉林.数学分析解题精粹[M].武汉:崇文书局,2003.[13] 王晓敏等.数学分析学习方法与解题指导[M].沈阳:东北大学出版社,2005.[14] 滕加俊.数学分析辅导与习题精解[M].大连:大连理工大学出版社,2006.[15] 赵显曾等.数学分析的方法与题解[M].西安:陕西师范大学出版社,2005.。
函数项级数的收敛判别法探究毕业论文
函数项级数的收敛判别法探究毕业论文学号:200921140207200222200X2XX40XXX论文题目: 函数项级数的收敛判别法探究作者:院系: 数学与计算机科学学院专业: 数学与应用数学(或计算机科学与技术、信息与计算科学、软件工程)班级: 200902 指导教师:2013 年 5 月日NO.:2009211402072008200X2XX40XXX200X2XX40XXXHuanggang Normal UniversityThesis GraduatesTopic :The convergence criterion of series expressed by function termsAuthor : Dai LeCollege : College of Mathematics and Computer ScienceSpecialty : Mathematics and Applied Mathematics(or Computer Science and Technology,or Information andComputing Science,or Software Engineering) Class : 200902Tutor : Xia DanMay Xth, 2013郑重声明本人所呈交的毕业论文(设计)是本人在指导教师夏丹的指导下独立研究并完成的。
除了文中特别加以标注引用的内容外,没有剽窃、抄袭、造假等违反学术道德、学术规范和侵权行为,本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
特此郑重声明~指导老师(签名):论文作者(签名):2013年5月X日摘要函数项级数在数学科学本身和工程技术领域都有重要应用. 函数项级数和函数列的一致收敛性问题往往是数学分析的重点,又是难点,不易理解和掌握。
而函数项级数的一个基本问题就是研究其一致收敛性,但是一致收敛的判别比较, Unx()在区间上的一致收敛性与部分和函数列的一困难,函数项级数ISx(),,,nn,1致收敛性是等价的。
数学与应用数学-函数序列一致收敛的判别及MATLAB在其上的应用论文
摘要函数序列的一致收敛性理论是数学分析的一个重要内容。
在众多数学分析讲义中给出了函数序列一致收敛的一些判别方法,但是这些方法仍不够全面,并不能解决大多数函数序列的一致收敛问题。
因此,文章简要地阐述了函数序列一致收敛的研究背景以及研究意义,归纳总结了比较实用的六种函数序列一致收敛的判别方法,并对它们的应用做了相应的说明与举例,以便于读者更好的理解这些判别方法,为今后处理函数序列一致收敛的判别提供便利。
同时文章提出MATLAB在函数序列一致收敛判别上的应用,给出解题的程序代码步骤,并通过几个例子说明,实现了信息技术在数学分析中的有效融合,并得到实验的验证。
这对于研究函数序列一致收敛及其收敛区间具有较大的作用。
关键词:函数序列;一致收敛;MATLAB编程AbstractThe theory of uniform convergence of function sequence is an important content of mathematical analysis. In many lecture notes of mathematical analysis, some methods to judge the uniform convergence of function sequences are given, but these methods are still not comprehensive enough to solve the problem of uniform convergence of most function sequences. Consequently,the research background and significance of uniform convergence of function sequences are briefly described in this paper, summarizes six practical methods for judging the uniform convergence of function sequences, and gives corresponding explanations and examples for their applications, so as to facilitate the readers to better understand these methods and provide convenience for dealing with the uniform convergence of function sequences in the future. At the same time, the paper puts forward the application of MATLAB in the judgment of uniform convergence of function sequence, gives the procedure code steps of solving problems, and through several examples, realizes the effective integration of information technology in mathematical analysis, and is verified by experiments. It is important to study the uniform convergence and the convergence interval of function sequences.Key words:Function sequences; Uniform convergence; MATLAB programme and picture.目录1 引言 (1)2 函数序列一致收敛的相关概念 (2)2.1 函数序列的定义 (2)2.2 函数序列收敛的定义 (2)2.3 函数序列一致收敛的定义 (2)3 函数序列一致收敛的判别 (3)3.1 柯西准则 (3)3.2 余项准则 (4)3.3 狄尼(Dini)定理 (5)3.4 海涅定理推广的一致收敛判别 (6)3.5 利普希兹(lipschitz)条件的一致收敛判别 (7)3.6 逐项连续序列的一致收敛判别 (8)4 MATLAB在函数序列一致收敛上的应用 (9)4.1 MATLAB在函数序列一致收敛上的应用举例 (9)4.2 MATLAB在函数序列一致收敛上的编程步骤 (10)4.3 MATLAB在函数序列一致收敛上的几个例子 (11)5 总结 (13)参考文献 (15)致谢 (16)이函数序列一致收敛的判别及MATLAB在其上的应用1 引言古往今来,众多数学家都在函数序列一致收敛方法的研究方面做出了巨大贡献,这些性质早在百多年前就已经研究清楚了。
函数项级数一致收敛性的研究-毕业论文
【标题】函数项级数一致收敛性的研究【作者】陈正祥【关键词】函数级数柯西收敛准则一致收敛的M判别法费马定理运用极值的思想和M判别法证明了新的判别法【指导老师】郑莲【专业】数学与应用数学【正文】1 引言与预备知识目前通用的数学分析教册(如华东师范大学、复旦大学、吉林大学、北京师范大学等)其介绍的主要内容如下:M辨别法、狄利克雷判别法、阿贝尔判别法、柯西收敛准则等,用来判别一些级数的一致收敛性问题,其他一些数学方面的工作者对某些特殊级数的收敛性进行了讨论.然而一些特殊级数作以上的这些方法难于求解,故需进一步的讨论.定义1.1 设,,…,,…是一列定义在数集上的函数,把这些函数的各项用加号连接起来的表达式+ +…++…或称为函数项级数.设数集为函数项级数的收敛域,则对每个,记称为函数项级数的和函数.定义1.2:设,( =1,2,…)都是在数集上有定义的函数,若存在一个在上有定义的函数,对任意的,存在自然数,使得当时,对一切,均有| |则称函数项级数在数集上一致收敛于.定理1.1 函数项级数一致收敛的柯西收敛准则:函数项级数在数集上一致收敛的充要条件是:对任意的,存在自然数,使时,对任意自然数及一切,均有| |定理1.2 费马定理:设函数在点的某邻域内有定义,且在点可导,若点为的极值点,则必有 .定理1.3 魏尔斯特拉判别法:设函数项级数定义在数集D上,为收敛的正项级数,若对一切,有则称函数项级数在D上一致收敛.注:定理1.3也称为M判别法或优级数判别法.定理1.4 阿贝尔判别法:设(1) 在区间I上一致收敛;(2)对于每一个,{ }是单调的;(3) { }在I上一致有界,即对一切和正整数,存在正数M,使得,则级数在I上一致收敛我们在学习导数和微分的概念的时候已经知道,如果函数在可导,则有即在点的附近,用一次多项式逼近函数时,其误差为的高阶无穷小量.虽然在许多场合,取一次多项式逼近是不够的,往往需要用二次或更高的次的多项式逼近,并要求误差为,其中为多项式的次数,为此,我们考察任一次多项式逐次求它在点处的各阶导数,得到由此可见,多项式的各项系数由其在点的各阶导数值唯一确定.对于一般函数,设它在点处存在直到阶的导数.由这些导数构造一个次多项式称为函数在点处的泰勒(TALOY)多项式,的各项系数称为泰勒多项式系数.由上面对多项式系数的讨论,易知与其泰勒多项式在点有相同的函数值和相同的直至阶导数值,即定理1.5 若函数在点存在直至阶导数,则有即2 主要结果本文将运用极值的思想和书上函数项级数一致收敛的辨别法给出函数项级数一致收敛的一些新的判别方法.定理2.1 设函数,( =1,2,…)在上可微(其中为有限数,且满足如下条件:函数项级数在上收敛;存在常数,使得对任意的自然数,任意的实数,恒有| | ,则函数项级数在上一致收敛.证明:对任意,因为为有限数,所以存在自然数,使得我们在闭区间上插入分点,,(,,…,),于是,闭区间被分成个小区间(,,…,).从而有又因为函数项级数在上时收敛的,故对任意(,,…,),存在自然数,使得时,对任意,有| |于是,对任意,在自然数,使得时,对任意,有| |=| || |+| || || || || |(| | | |)| |() .(利用已知条件)因此,对任意,存在自然数,使得当时,任意,任意自然数,均有| |即,函数项级数在上一致收敛.对于函数序列,有类似的结论:定理2.2:设函数序列,在上可微,且满足如下条件:在上收敛;存在,使得对任意,任意,均有.则:函数序列在上一致收敛.证明:假定,(), .对任意,由对任意的>0,当时,就有,又因为{}在上一致有界,即对任意任意有,,当时,因在上可导,由拉格朗日中值定理知:对一切,在与之间. 当及时,就有由于开区间列{(x- (x),x+ (x))|x [a,b]}构成闭区间[a,b]的一个无限开覆盖,而覆盖了区间,取N=则对上述的,对任意的正整数,及设 .则有由此可得依函数列一致收敛的柯西收敛准则,可得定理2.3 设函数在闭区间上连续,可微,且存在一点,使得在点收敛;在上一致收敛.则函数项级数在上一致收敛.证明:对任意,,又已知条件知在上可积,于是有(1)因为收敛,故对任意,存在,使得当时,对任意自然数,有| | (2)又因为在上一致收敛,显然在上也一致收敛,于是存在,使得当时,有| | (3)对(1)进行求和的运算得于是,取,当时,有| | | |+| || |+| |(利用(2),(3))即,函数级数在上一致收敛.类似地,我们可以证明函数级数在上一致收敛.从而,函数级数在上一致收敛.对于函数序列,我们有类似结果:定理2.4:设函数序列,在上连续,可微,且满足如下条件:存在,使得收敛;函数序列在上一致收敛则函数序列在上一致收敛.证明:设,(n )及,(n ). (n ), .其中,对,当时,对一切,有得证例 1:证明级数在区间(0,1)上的一致收敛性.(重庆大学05年考研试题)常用解法:可以判断在区间(0,1)上收敛,但不能得出其一致收敛性.还得用柯西收敛准则来判断,故比较麻烦.现在用以上的方法来做.解:首先令 = ,再求其导数,得进而求解可得而,,且收敛,故一致收敛.原命题得证例2:证明在[0,1]上一致收敛.证明:首先令,对其进行求导,可得进而求解,可得因;又因为为的最大值;因为收敛,故级数一致收敛.原命题得证.例3:已知,请根据定理2.4证明的一致收敛性.证明:由题意,可得,对求导得 = , .对任意的取N= ,则当时,对一切由定理2.5可得,在区间[0,b]上一致收敛故原命题得证例4:讨论级数在区间(0,1)上的一致收敛性.解:令,对其进行求导可得:对于任意的正整数M,总存在,使得在区间(0,1)上 >M运用定理2.3可得级数在区间(0,1)上不一致收敛.例5:判断函数列在区间(0,1)上的一致收敛性并证明.证明:很显然,由连续性可知在区间(0,1)上的每一点均收敛对函数进行求导,得,而在区间(0,1)上一致收敛,故运用定理2.4可得函数列在区间(0,1)上一致收敛.结束语:当前对级数的收敛性的讨论研究已经到达比较高级阶段,分枝也较细、发展也相对较完善,我这里只是对该部分细枝未节的修补.我这里也是对一些特殊级数的讨论,但在许多实际解题过程中,往往不是特定特殊的级数,用特殊的方法不能解决,故需对众多特殊情况总结及其发展.。
关于函数项级数一致收敛性判定的讨论
∑
x ∈D
un ( x ) 的余项 , 即 R n ( x ) =
sup R n ( x )
∑u ( x) , 若 lim = 0 , 则函数项级数 ∑ u ( x ) 在 D 上一
k k = n+1 n
n →∞
0 ) 上一致收敛 , 由于 qn ( x ) = sup qn ( x ) = lim
∑x
n
n
在 ( - ∞, - r) ∪
( r, + ∞ ) , 其中 r > 1 上一致收敛 , 因为 qn ( x ) =
n
得知函数项级数 数 S ( x) .
∑
un ( x ) 在 D 上一致收敛于函
| un ( x ) | =
n , 设 D = ( - ∞, - r) ∪ ( r , + | x|
证明 由假设lim an = 0 , 对任给ε > 0 , 存在 正整数 N , 使得当 n > N 时 , 有 | an | < ε . 因为对于一切 x ∈ D , 总有 | S n ( x ) - S ( x ) | ≤ an , 故对任给ε > 0 , 存在正整数 N , 使得当 >
N 时 , 对一切 x ∈ D , 都有 | S n ( x ) - S ( x ) | ≤ an <ε .
定义 2 设{ S n ( x ) } 是函数项级数
∑u
n
( x)
的部分和函数列 , 函数列{ S n ( x ) } 和函数 S ( x ) 都 是定义在同一数集 D 上 , 若对于任给的正数ε, 总 存在某一正整数 N , 使得当 n > N 时 , 对一切 x ∈
D , 都有 | S n ( x ) - S ( x ) | < ε,
一致收敛判别法
一致收敛判别法
稳定性一致收敛判别法是一种监督学习方法,它结合了一致性收敛和稳定性测试,以提高分类准确率。
该方法是建立在Model-Agnostic Meta-Learning(MAML)框架上的。
当训练一个由其他数据学习的模型时,反馈获得的一致性是一种有效的测试稳定性的方法,并且可以提高分类任务的准确度。
整个算法主要包括3个步骤。
首先,在训练中执行模型训练,对每一个样本执
行反馈,通过奖励机制达到稳定的收敛状态。
其次,将每一个样本的反馈结果的稳定性度量统计在一起,估算模型的稳定性。
最后,根据稳定性度量,判断是否训练成功,并依据判断结果来进行最优化解码。
稳定性一致收敛判别方法能够有效地对模型稳定性进行评估,从而提高模型的
准确率。
该方法使用了奖励函数,以便于强调稳定的优势,并且可以在训练过程中快速收敛。
基于稳定性统计,判断模型训练是否达到一致性,从而知道解码器是否有效。
因此,稳定性一致收敛判别法可以有效提升模型的准确率,并在实践中发挥重要作用。
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一致收敛判别方法的探讨摘要一致收敛理论是数学分析的一个重要的研究分支.一致收敛概念及判定的掌握是学习数学分析的重点和难点,而且一致收敛在泛函分析、偏微分方程等学科中也有广泛而深入的应用.本文首先简单阐述函数列、函数项级数及含参量反常积分一致收敛的概念,然后从函数列、函数项级数及含参量反常积分三方面着手,分别列出常用的判别一致收敛的方法,并由常用的方法推出一些定理.本文在判别函数列一致收敛的方法探索中,由函数列的两边夹判别法推得一种比式判别法;并利用L条件,给出函数列一致L条件的定义,研究满足一致L条件的函数列的一致收敛性;研究在函数列可微条件下,它的导函数列在一致有界时,函数列的一致收敛性.在判别函数项级数一致收敛的方法探索中,给出函数项级数一致L条件的定义,研究满足一致L条件的函数项级数的一致收敛性.在文献[2]中一些未给出证明的定理,在本文中也将给出简单的证明.关键词:函数列;函数项级数;含参量反常积分;一致收敛Investigate on the Criterion of Uniform ConvergenceMathematics and Applied Mathematics 2006-2 Jiang Su-pingSupervisor Liang Zhi-qingAbstractUniform Convergence theory is an important research branch of mathematical analysis. The understanding and judging of this conception are the key as well as difficult point of mathematical analysis. Further more, Uniform Convergence has been widely used in the subjects of Functional Analysis and Partial Differential Equations.This article will first briefly explain the Function Column, Series of Functions and Parameter Improper concept of uniform convergence. Then, out from three aspects, namely the function, the function parameters of the Series and the infinite integration with parameter, it will list some methods commonly used in the identification of Uniform Convergence from which some theorem will be deduced. In the research of the methods of identifying Uniform Convergence, another kind of identifying method called Ratio method is deduced through between discriminant method. Besides, taking advantage of L condition, this paper will define Uniform L condition and discusses Convergence under L condition. Besides, it will discusse the Uniform Convergence of function when its derived functions are uniformly bounded under micro-conditions. In the research of the methods of identifying Uniform Convergence of Series, this paper will give the definition of L condition of Uniform Convergence of Series and discusses Uniform Convergence of Series under L condition. Theorems that has not been proved in document 2 will also be briefly proved in this paper.Key words: function column; series of functions;infinite integration with parameter;uniform convergence目录0 前言 (1)1预备知识 (2)2 一致收敛的判别方法 (6)2.1函数列一致收敛的判别方法 (6)2.1.1常用方法 (6)2.1.2两边夹判别法 (10)2.1.3单调判别法 (11)2.1.4 一致L条件判别法 (13)2.1.5导数判别法 (14)2.1.6点列判别法 (15)2.2函数项级数一致收敛的判别方法 (16)2.2.1常用方法 (16)2.2.2两边夹判别法 (20)2.2.3比较判别法 (21)2.2.4单调判别法 (22)2.2.5一致L条件判别法 (23)2.2.6导数判别法 (24)2.2.7点列判别法 (26)2.3含参量反常积分一致收敛的判别方法 (27)2.3.1常用方法 (27)2.3.2两边夹判别法 (29)2.3.3比较判别法 (29)2.3.4单调判别法 (31)2.3.5点列判别法 (31)结束语 (31)致谢 (31)参考文献 (32)0 前言一致收敛的理论是数学分析的重要组成部分之一,也是学好后继课程,如泛函分析、偏微分方程等的必备基础.一致收敛是数学分析教学中的难点之一,尤其是涉及到函数列、函数项级数与含参量反常积分的一致收敛性问题.数学分析中的积分运算与其它运算的可交换性,我们就需要探讨它们的一致收敛性来作为保证.目前,已有许多文献对一致收敛进行了研究.如在文献[1]中编者介绍了函数列、函数项级数及含参量反常积分一致收敛的概念,并介绍了判别函数列、函数项级数及含参量反常积分一致收敛的充要条件;文献[2]对一致收敛分别从定义、充要条件、一般性质、运算法则、判别方法等方面做了讨论;文献[3]给出了判别函数列一致收敛性的一种方法,这种方法与Dini定理的区别在于:Dini定理是数列单调,而作者所给的是函数单调.文献[4]介绍了函数项级数中的Dini定理.文献[5]则是对函数项级数的导数所需满足怎样的条件才能使级数一致收敛进行探讨,从而得到了函数项级数一致收敛的导数判别法.虽然已有诸多文献对一致收敛进行了研究,但多数只是就某单一方面进行研究.本文试图从函数列、函数项级数以及含参量反常积分一致收敛的判别方法进行探索.在文献[2]中未给出证明的定理,本文也将给出简单的证明.本文可分为两大部分,第一部分简单阐述函数列、函数项级数及含参量反常积分一致收敛的概念,同时给出函数列一致L条件及函数项级数一致L条件.第二部分是本文的主要内容,从函数列、函数项级数以及含参量反常积分三方面着手,分别列出常用的判别一致收敛的方法,并由常用的方法推出一些定理.本文在判别函数列一致收敛的方法探索中,由函数列的两边夹判别法推得一种比式判别法;探讨函数列分别在函数列单调及函数单调条件下的一致收敛性;利用L条件,给出函数列一致L条件的定义,研究满足一致L条件的函数列的一致收敛性;研究在函数列可微条件下,它的导函数列在一致有界时,函数列的一致收敛性;把函数列所在点集归结为点列来探讨函数列的一致收敛性.而在判别函数项级数一致收敛的方法探索中,先介绍两边夹判别法,然后介绍比较判别法,对魏尔斯特拉斯M判别法的条件进行改变得到一种新的比较判别法;探讨在级数的和函数单调条件下,推出函数项级数的Dini;利用L条件,给出函数项级数一致L条件的定12义,研究满足一致L 条件的函数项级数的一致收敛性;探讨在函数列{()n u x }可微条件下,当1()n n u x ∞='∑在[,]a b 上一致收敛时,函数项级数1()n n u x ∞=∑的一致收敛性;把函数项级数所在点集归结为点列来探讨函数项级数的一致收敛性.在判别含参量反常积分一致收敛的方法探索中,先介绍两边夹判别法及比较判别法,然后探讨在积分单调的条件下,积分的一致收敛性,之后把含参量反常积分所在点集归结到点列来探讨含参量反常积分的一致收敛性.1 预备知识在这个部分我们将介绍本文所需要用到的概念及引理.首先我们介绍函数列、函数项级数及含参量反常积分一致收敛的概念,并给出函数列、函数项级数的一致L 条件的定义.定义1[]1设1f ,2f ,…,n f … ① 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.①也可以简单地写作:{n f }或n f , 1,2,n =….定义2[]1设函数列{n f }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n N >时,对一切x D ∈,都有)()(x f x f n -<ε,则称函数列{n f }在D 上一致收敛于f .定义3[]1设{)(x u n }是定义在数集E 上的一个函数列,表达式E x x u x u x u n ∈⋯++⋯++,)()()(21 ② 称为定义在E 上的函数项级数,简记为∑∞=1)(n n x u 或∑)(x u n .称)(x S n =∑=nk k x u 1)(, E x ∈,1,2,n =….3为函数项级数②的部分和函数列.设函数项级数∑)(x u n 在D 上的和函数为)(x S ,称)(x R n =)(x S —)(x S n为函数项级数∑)(x u n 的余项.定义4[]1 设{)(x S n }是函数项级数∑)(x u n 的部分和函数列.若{)(x S n }在数集D 上一致收敛于函数)(x S ,则称函数项级数∑)(x u n 在D 上一致收敛于函数)(x S ,或称∑)(x un在D 上一致收敛.定义5[]1设函数(,)f x y 定义在无界区域{(,)|,}R x y a x b c y =≤≤≤<+∞上,若对每一个固定的[,]x a b ∈,反常积分dy y x f c ),(+∞⎰ ③都收敛,则它的值是x 在[,]a b 上取值的函数,当记这个函数为)(x I 时,则有)(x I =dy y x f c ),(+∞⎰,[,]x a b ∈称③式为定义在[,]a b 上的含参量x 的无穷限反常积分,或简称含参量反常积分.定义6[]1若含参量反常积分③与函数)(x I 对任给的正数ε,总存在某一实数N c >,使得当M N >时,对一切[,]x a b ∈,都有)(),(x I dy y x f M c -⎰ε<即dy y x f M ),(+∞⎰ε<,则称含参量反常积分③在[,]a b 上一致收敛于)(x I ,或简单地说含参量积分③在[,]a b 上一致收敛.定义7(函数列的一致L 条件) 若存在常数0L >,使得对于任意两点1x ,2x I ∈,∀n ∈N +,都有1212()()n n f x f x L x x -≤-.4则称函数()n f x 在区间I 上满足一致L 条件.定义8(函数项级数的一致L 条件) 若存在常数0L >,使得对于任意两点12,x x I ∈,n N +∀∈,都有1212()()()n nnnu x u x L x x -≤-∑∑.则称函数n u ∑在区间I 上满足一致L 条件. 1.2 引理为了本文的需要,在这部分将把文献中的一些定理作为引理罗列出来.引理1[]1(函数列一致收敛的柯西准则) 函数列{n f }在数集D 上一致收敛的充要条件是:对任给正数ε,总存在正数N ,使得当,n m N >时,对一切x D ∈,都有)()(x f x f m n -ε<引理2[]1(函数列确界准则) 函数列{n f }在区间D 上一致收敛于f 的充要条件是:)()(sup lim x f x f n Dx n -∈∞→=0引理3[]1(函数项级数一致收敛的柯西准则) 函数项级数∑)(x u n 在数集D 上一致收敛的充要条件为:对任给的正数ε,总存在某正整数N ,使得当n N >时,对一切x D ∈和一切正整数p ,都有)()(x S x S n p n -+ε<或)(u )()(21x x u x u p n n n ++++⋯++ε<引理4[]1(函数项级数余项准则) 函数项级数∑)(x u n 在数集D 上一致收敛于)(x S 的充要条件是)(sup lim x R n Dx n ∈∞→=)()(sup lim x S x S n Dx n -∈∞→=0.引理5[1](阿贝耳判别法) 设5(1)()n u x ∑在I 上一致收敛;(2)对于每一个x I ∈,{()n v x }是单调的;(3){()n v x }在I 上一致有界,即对一切x I ∈和正整数n ,存在正数M ,使得()n v x M ≤,则级数()()n n u x v x ∑在I 上一致收敛.引理6[1](狄利克雷判别法) 设 (1)()n u x ∑的部分和函数列1()()nn k k U x u x ==∑ (1,2,)n =…在I 上一致有界;(2)对于每一个x I ∈,{()n v x }是单调的; (3) 在I 上()n v x 一致收敛于0 (n →∞), 则级数()()n n u x v x ∑在I 上一致收敛.引理7[]1(含参量反常积分一致收敛的柯西准则) 含参量反常积分③在[,]a b 上一致收敛的充要条件是:对任给正数ε,总存在某一实数M c >,使得当1A ,2A M >时,对一切[,]x a b ∈,都有dy y x f A A ),(21⎰<ε.引理8[]1 含参量反常积分③在[,]a b 上一致收敛的充要条件是:对任一趋于+∞的递增数列}{n A (其中1A =c ),函数项级数∑∞=+⎰1),(1n A A dy y x f n n=∑∞=1)(n n x u在[,]a b 上一致收敛.引理9[1](狄利克雷判别法) 设 (1)对一切实数N c >,含参量正常积分6(,)N c f x y dy ⎰对参量x 在[,]a b 上一致有界,即存在正数M ,对一切N c >及一切x ∈[,]a b ,都有(,)N c f x y dy M ⎰≤;(2)对每一个x ∈[,]a b ,函数(,)g x y 关于y 是单调递减且当y →+∞时,对参量x ,(,)g x y 一致地收敛于0,则含参量反常积分(,)(,)c f x y g x y dy +∞⎰在[,]a b 上一致收敛.定理10[1](阿贝耳判别法) 设(1)(,)c f x y dy +∞⎰在[,]a b 上一致收敛;(2)对每一个x ∈[,]a b ,函数(,)g x y 为y 的单调函数,且对参量x ,(,)g x y 在[,]a b 上一致有界,则含参量反常积分(,)(,)c f x y g x y dy +∞⎰在[,]a b 上一致收敛.2 一致收敛的判别方法在这部分,将分别对判别函数列、函数项级数及含参量反常积分一致收敛的方法进行探讨.2.1函数列一致收敛的判别方法下面从常用方法、两边夹判别法、单调判别法、一致L 条件判别法、导数判别法、点列判别法这几方面来介绍函数列一致收敛的判别方法.2引理1[]1(函数列一致收敛的柯西准则) 函数列{n f }在数集D 上一致收敛的充要条件是:对任给正数ε,总存在正数N ,使得当,n m N >时,对一切x D ∈,都有)()(x f x f m n -ε<引理2[]1(函数列确界准则) 函数列{n f }在区间D 上一致收敛于f 的充要条件是:)()(sup lim x f x f n Dx n -∈∞→=0引理3[]1(函数项级数一致收敛的柯西准则) 函数项级数∑)(x u n 在数集D 上一致收敛的充要条件为:对任给的正数ε,总存在某正整数N ,使得当n N >时,对一切x D ∈和一切正整数p ,都有)()(x S x S n p n -+ε<或)(u )()(21x x u x u p n n n ++++⋯++ε<引理4[]1(函数项级数余项准则) 函数项级数∑)(x u n 在数集D 上一致收敛于)(x S 的充要条件是)(sup lim x R n Dx n ∈∞→=)()(sup lim x S x S n Dx n -∈∞→=0.引理5[1](阿贝耳判别法) 设 (1)()n u x ∑在I 上一致收敛;(2)对于每一个x I ∈,{()n v x }是单调的;(3){()n v x }在I 上一致有界,即对一切x I ∈和正整数n ,存在正数M ,使得()n v x M ≤,则级数()()n n u x v x ∑在I 上一致收敛.引理6[1](狄利克雷判别法) 设 (1)()n u x ∑的部分和函数列1()()nn k k U x u x ==∑ (1,2,)n =…在I 上一致有界;(2)对于每一个x I ∈,{()n v x }是单调的;(3) 在I 上()n v x 一致收敛于0 (n →∞), 则级数()()n n u x v x ∑在I 上一致收敛.2.2.7 点列判别法下面,把1()n n u x ∞=∑在点集X 归结到点列的情况下来确定函数项级数的一致收敛性.定理251()nn u x ∞=∑在点集X 上一致收敛于()S x 的充分必要条件是对任意点列{nx }X ⊂.都有1lim ()()0nk n n n k u x S x →∞=-=∑证 必要性,若1()n n u x ∞=∑在点集X 上一致收敛于()S x ,则11()()sup ()()0nnk k x Xk k u x S x u x S x ∈==-=-→∑∑()n →∞.于是对任意点列{n x } X ⊂,都有1()()nk n n k u x S x =-≤∑1()()nk k u x S x =-∑0→()n →∞.充分性,用反证法,假设1()n n u x ∞=∑在点集X 上不一致收敛于()S x ,则00ε∃>,N ∀,n N ∃>,及x X ∈,使得1()()nk k u x S x ε=-≥∑.于是,取1N =,11n ∃>与1n x X ∈,使111101()()n n nk n n k ux S x ε=-≥∑;取2N =,21n n ∃>与2n x X ∈,使222201()()n n nk n n k ux S x ε=-≥∑;……取N m =,1m m n n -∃>与k n x X ∈,使111101()()n m m m n m nk n n k u x S x ε----=-≥∑;…….这样就得到一点列{}k n x X ⊂,使1lim ()()0nk n n n k u x S x →∞=-≠∑,与已知条件相矛盾.2.3含参量反常积分一致收敛的判别方法下面从常用方法、两边夹判别法、比较判别法、单调判别法、点列判别法这几方面来介绍含参量反常积分一致收敛的判别方法. 2.3.1 常用方法判别函数列一致收敛的常用方法有定义判别法,柯西准则判别法,上确界法,阿贝耳判别法,狄利克雷判别法.下面举例说明.例13 确定积分0ax xe dx +∞-⎰在区间0[,)α+∞(00α>)的一致收敛性.解 因为,0A ∀>,有210ax ax t AAAxe dx xe dx x tte dt ααα+∞+∞+∞---≤==⎰⎰⎰令=21[|]t t A Ate e dt ααα+∞-+∞--+⎰=00220AaAAaAAe Ae eeαααααα----+≤+而002lim()0AAA Ae eαααα--→∞+=,故0ε∀>,00()0A A ε∃=>,当0A A >时,0[,)αα∀∈+∞,有ax Axe dx ε+∞-<⎰,由定义知0ax xe dx +∞-⎰在0[,)α+∞上一致收敛.例14确定积分2x dx α-⎰当0α≤<+∞时的一致收敛性.解 取0ε=221102t e dt ->⎰,0N ∀>,取0212Nα=,A '=,A ''=,则A ',A ''N >,0[0,)α∈+∞,而22201A x x A dx e dx αε'--'=≥⎰⎰,因此2x d x α-⎰在0α≤<+∞时不一致收敛.例15 确定221ydx x y+∞+⎰关于y 在[,)c +∞(0c >)上和(0,)+∞内的一致收敛性. 解 显然221ydxx y +∞+⎰关于y 在(0,)+∞内收敛于2π. 220[,)lim sup12y c y dx x y ξξπ→+∞∈+∞-+⎰=[,)lim sup (arc )2y c tg ξπξ→+∞∈+∞-=lim (arc )2tg ξπξ→+∞-=0, 220(0,)lim sup12y y dx x y ξξπ→+∞∈+∞-+⎰=(0,)lim sup (arc )2y tg ξπξ→+∞∈+∞-=lim2ξπ→+∞=2π. 由上确界判别法知221ydx x y +∞+⎰关于y 在[,)c +∞(0c >)上一致收敛于2π,在(0,)+∞内的不一致收敛.例16 证明含参量反常积分2sin 1px dx x +∞+⎰关于[0,)p ∈+∞一致收敛. 证 由于20sin x dx +∞⎰收敛,又1(0)1pp x≥+在0x ≥对x 单调下降且一致有界,即101(0,0)1p p x x <≤≥≥+,由阿贝耳判别法知,20sin 1p x dx x+∞+⎰在0p ≥时一致收敛. 例17 证明含参变量反常积分1cos xy pe ydy y-+∞⎰(0)p >在[0,)x ∈+∞一致收敛. 证1cos sin sin12Aydy A =-≤⎰,当0x ≤<+∞时,函数xyp e y-在1y ≥时关于y 单调下降,且当y →+∞时关于(0)x x ≤<+∞一致趋于0,由狄利克雷判别法知1cos xy pe ydy y-+∞⎰在[0,)x ∈+∞一致收敛.由以上常用方法,可推出一下定理: 定理26 设(,)af x y dx +∞⎰与(,)ag x y dx +∞⎰关于y 在点集Y 上分别一致收敛于()y Φ与()y ψ,则[(,)(,)]af x yg x y dx +∞±⎰关于y 在Y 上一致收敛于()()y y Φ±ψ.证 由题设知,0ε∀>,1()N N ε∃∈,当1()N a ε>时,∀y Y ∈,有(,)()af x y dx y +∞⎰-Φ2ε<,∀同一0ε>,2()N N ε∃∈,当2()N a ε>时,∀y Y ∈,有(,)()a g x y dx y +∞⎰-ψ2ε<.于是,关于[(,)(,)]af x yg x y dx +∞+⎰,0ε∀>,取12()min{(),()}N N N εεε=N ∈,当()N a ε>时,∀y Y ∈,恒有{[(,)(,)]}{()()}a f x y g x y dx y y +∞+-Φ+ψ⎰={(,)()}{(,)()}aaf x y dx yg x y dx y +∞+∞-Φ+-ψ⎰⎰<(,)()(,)()aaf x y dx yg x y dx y +∞+∞-Φ+-ψ⎰⎰22εεε<+=.所以,[(,)(,)]af x yg x y dx +∞+⎰在Y 上一致收敛于()()y y Φ+ψ.类似可证,[(,)(,)]af x yg x y dx +∞-⎰在X 上一致收敛于()()y y Φ-ψ.定理27[2] 设(,)af x y dx +∞⎰关于y 在点集Y 上一致收敛于()y Φ,()g y 在Y 上有界,则(,)()af x yg y dx +∞⎰关于y 在Y 上一致收敛于()()y g y Φ.2.3.2 两边夹判别法下面介绍两边夹判别法.定理 28[2] 设当x a ≥和y Y ∈时,恒有(,)(,)(,)f x y g x y h x y ≤≤成立,且(,)af x y dx +∞⎰与(,)ah x y dx +∞⎰均关于y 在点集Y 上一致收敛于()y Φ,则(,)ag x y dx +∞⎰关于y 在Y 上一致收敛于()y Φ.2.3.3 比较判别法下面介绍比较判别法.定理29[1](魏尔斯特拉斯M 判别法) 设有函数()g y ,使得(,)()f x y g y ≤,a x b ≤≤,c y ≤<+∞.若()c g y dy +∞⎰收敛,则(,)c f x y dy +∞⎰在[,]a b 上一致收敛.现对魏尔斯特拉斯M 判别法的条件改变,来讨论含参量反常积分1(,)af x y dx +∞⎰的一致收敛性.可推出定理30.定理30[2](,)ag x y dx +∞⎰关于y 在点集Y 上一致收敛,又存在L 0>,使当x a ≥与y Y ∈时,恒有(,)(,)f x y Lg x y ≤成立,且当a ξ>时,对任意y Y ∈,(,)f x y 均关于x 在[,]a ξ上可积,则(,)af x y dx +∞⎰关于y 在点集Y 上一致收敛.再对定理30条件进行加强,可推出定理31. 定理31[6]若12(,)(,)f x y f x y ≤,(,)x y ∈∆ 且2(,)af x y dx +∞⎰对于y D ∈是一致收敛的,则1(,)af x y dx +∞⎰对于y D ∈也是一致收敛的.证 对任给0ε>,由2(,)af x y dx +∞⎰一致收敛,所以存在A a ≥,使得只要12,A A A >时,对任意y D ∈有212(,)A A f x y dx ⎰ε<于是,当12,A A A >时,对任意y D ∈有221111(,)(,)A A A A f x y dx f x y dx ≤⎰⎰ 212(,)A A f x y dx ε≤<⎰这就表示1(,)af x y dx +∞⎰对于y D ∈是一致收敛的.证毕.2.3.4单调判别法在(,)af x y dx +∞⎰单调的条件下,加上若干条件,可推出含参量反常积分的Dini 定理.定理32[2](Dini 定理) 设(,)af x y dx +∞⎰关于y 在[,]c d 上收敛于()y Φ,()y Φ在[,]c d 上连续,又当x a ≥和c y d ≤≤时,恒有(,)()0f x y ≥≤或成立,且对任意a ξ>,(,)af x y dx ξ⎰均关于y 在[,]c d 上连续,则(,)af x y dx +∞⎰关于y 在[,]c d 上一致收敛于()y Φ.2.3.4点列判别法下面把(,)c f x y dy +∞⎰在点集X 归结到点列的情况下来确定含参量反常积分的一致收敛性.定理33[2] (,)c f x y d y +∞⎰关于x 在点集X 上一致收敛于()I x 的充分必要条件是对任意{n ξ}:lim n n ξ→∞=+∞,{n x }:n x ∈X (n =1,2…),都有lim(,)()0nn n cn f x y dx I x ξ→∞-=⎰结束语一致收敛的概念及判定的掌握是学习数学分析的重点和难点,贯穿始终,而函数列、函数项级数及含参量反常积分的一致收敛性更是数学分析的重点、难点.本文从函数列、函数项级数及含参量反常积分三方面着手,对它们的一致收敛进行探讨和研究,得到一些判别方法.可根据函数列、函数项级数及含参量反常积分的具体结构,而选择恰当的判别一致收敛的方法,以达到简便、快速求解的目的.致谢值此论文完成之际,谨在此向多年来给予我关心和帮助的老师、同学和家人表示衷心地感谢.我能顺利完成学业,首先要感谢系领导及各科老师对我的关心和帮助.特别感谢梁教授给我的无私帮助,梁老师渊博的专业知识,严谨的治学态度,扎实的理论功底,精益求精的工作作风,诲人不倦的高尚师德,严于律己、宽以待人的高尚风范,都为我以后的治学态度和做人标准树立了楷模.在论文的选题、写作和修改过程中都得到了梁老师热情的指导和细致的审阅,再次表示深深的感谢!最后,感谢我的家人在各方面一直给予我的全力支持,我能完成学业与他们的无私奉献是分不开的.参考文献[1] 华东师范大学数学系.数学分析(第三版)[M].北京:高等教育出版社,2006.[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] 林荣斐.关于函数列一致收敛性的一点注记[J].台州学院报,2005,27(3):32-33.[4] 何琛.数学分析(第三册)(无穷级数和广义积分)[M].北京:高等教育出版社,1985.[5] 杨琼芬.函数级数一致收敛的判别法[J].科技资讯,2007(32) :49-50.[6] 朱正佑.数学分析(下册)[M].上海:上海大学出版社,2001.[7] 孙清华等.数学分析内容、方法与技巧(下)[M].武汉:华中科技大学出版社,2003.[8] 吴传生.数学分析(下册)习题精解[M].合肥:中国科学技术大学出版社,2004.[9] 裴礼文.数学分析中的典型问题与方法[M].北京:高等教育出版社,1993.[10] 王莉萍,刘红运.函数列一致收敛的性质与判定[J].商丘职业技术学院学报,2007,6(5):7-9.S x在区间I非一致收敛性问题研究[J].广西民族[11] 钟建林,梁元星.函数列{()}n学院学报(自然科学版),2005,11(2):65-68.[12] 钱吉林.数学分析解题精粹[M].武汉:崇文书局,2003.[13] 王晓敏等.数学分析学习方法与解题指导[M].沈阳:东北大学出版社,2005.[14] 滕加俊.数学分析辅导与习题精解[M].大连:大连理工大学出版社,2006.[15] 赵显曾等.数学分析的方法与题解[M].西安:陕西师范大学出版社,2005.。