当前课程知识点:微积分——极限理论与一元函数 > 第八章 级数 > 第四节 函数级数 > 函数项级数的概念、逐点收敛性
好我们来看看 现在看函数项级数
我们首先讨论 逐点收敛及和函数
假如说有一系列的函数un(x)
n从1到正无穷
每个函数 它们有公共的定义域
那么我们现在讨论的是函数项级数
就是每一项 都是函数
n从1到正无穷 un(x) x属于D
这就牵扯到第一个问题
可不可以做无穷加法
我们知道 只有当
收敛的级数才可以做无穷加法
不收敛的级数是不允许做无穷加法的
那么我们对任意的x0属于D这个区域
我们讨论∑n从1到正无穷
un在x0这一点的级数
我们把x0给定的带进去之后
un(x0)就是一个数
所以这就是一个常数项级数
我们学过的 常数项的级数
对常数项级数 我们就有两种情况
第一种是收敛的
第二种 不收敛 就是发散的
如果说在这点 作为常数项级数时
如果是收敛 那么我们把x0这点
称为这个级数的
我们把它叫做收敛点
发散的话当然我们就扔掉了
我们做一个记号
我们把I呢叫做一个集合
这些集合是由那些x构成的
x属于D x是这个级数的收敛点
也就是说 我们把这个级数的
所有的收敛点都收集到一块
构成这么一个集合
我们把这个集合
就叫做这个级数的收敛域
那么在收敛域上 我们讨论
∑n从1到正无穷 un(x)
x属于收敛域
我们知道给一个x 代进去之后
它是一个收敛的
既然是收敛的
就有一个收敛值
或者说是一个无穷和在里面
给一个x就有一个收敛值
给一个x就有一个收敛值
给一个x实际上
只有唯一的一个收敛值和它对应
那么它也构成一种对应关系
我们把这个对应关系 用一个记号
我们把它叫做S(x)
这个S(x) 我们把它叫做
这个级数的和函数
我们把这个 拿一个点
看这个函数项级数在这点收敛不收敛
拿一个看它收敛不收敛
拿一个看它收敛不收敛
我们不就是在
逐点讨论函数项级数的收敛性
所以我们把这种收敛性的讨论
叫做逐点收敛
有了逐点收敛
我们就可以得到一个所谓的收敛域
有了收敛域 在收敛域内
我们就可以定义一个和函数
我们函数项级数所讨论的问题
就是这么一些问题
和函数的分析性质
什么分析性质呢
S(x)连续不连续
可积不可积
可导不可导
我们下面呢
要逐一来讨论这些分析性质
我们举几个例子来看一下
我们知道∑n从0到正无穷
x的n次方
这也构成一个函数项级数
每一项呢就是x的n次方
那么跟刚才写的函数项级数
有一点点不一样
n 是可以从0开始
我们可以马上就知道
这个函数项级数就是1-x分之1
在什么地方收敛的呢
在-1到1 这一点是收敛的
你把-1到1开区间中
每一个点朝里面一放
都收敛到后面那个数上去
所以 这个函数项级数的和函数
就是1-x分之1
收敛域 就是从-1到1的开区间
我们再来看看∑n从1到正无穷
x的n次方 n的p次方
对一般的p大于0
p当然是一个大于0的一个数
对一般的p大于0来讲
我们要求这个和函数
非常非常困难
没有很好的方法来求
但是收敛性我们可以讨论的
在什么地方收敛呢
我们可以把一个一个点拿进来讨论
当p在0和1之间 那么它的收敛域
就是从-1的闭的到1的开区间
那么当p是大于1的时候
它的收敛域是从-1到1 左右都是闭的
我们再来看一道例题
u1(x)就等于x
u2(x)就等于x平方减x
一直下去
un(x)就等于x的n次方减x的n-1次方
这样的话也构成一个
n从1到正无穷un(x)这么一个级数
如果说对于函数项级数
我们同样可以定义所谓的部分和
所谓的Sn(x)就等于∑k从1到n uk(x)
我们可以简单算一下
Sn(x)它就等于x的n次方
那么我们来讨论 和函数
就是S(x)实际上就是
lim n趋向于正无穷 Sn(x) 或者说呢
lim n趋向于正无穷∑k从1到n uk(x)
这是一样的 这也就是等于
lim n趋向于正无穷 x的n次方
等于什么呢
等于0
我们则让x在[0,1]范围吧
x是属于[0,1]范围
那x是在0 正1的开区间的时候
这个极限就等于0
当x取1的时候这个极限当然就是1
我们突然发现一个很奇怪的现象
大家来看一下
所有的un(x)都是多项式
非常非常好的函数
无论什么样的光滑性它都可以满足
很好的函数
最后我们可以发现
做了无穷和之后
它的和函数
这个函数是一个间断的函数
它不连续的
所以呢 我们从此也可以知道
即便是函数项级数的每一项都很好
但最后的和函数的分析性质未必很好
那么这就告诉我们一件事情
就是这个收敛性 逐点
我们现在讨论的都是逐点收敛
逐点收敛对函数项级数的
和函数的研究好像不太够用
因为刚才我们的例子告诉我们
很好的un(x)都是多项式
那么在[0,1]的闭区间上
逐点收敛到S(x)
而最后发现S(x)给断开了
那只能说 逐点收敛对核函数的研究
并不是一种很好的收敛方式
-序言
--序言
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--实数集的界
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--思考题
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--分段函数与隐函数
-第二节思考与练习
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--函数的凸性
-第四节思考与练习
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-第五节 初等函数
--初等函数
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--无穷大量
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-第二节 数列极限存在的充分条件
--单调有界收敛定理
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-第三节 Bolzano定理与Cauchy收敛准则
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-第四节 函数极限的概念与性质
--函数极限的概念
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--无穷小量的比较
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--连续函数的性质
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--导数的概念
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--微分概念
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--函数的单调性
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--第八章 级数--第二节 思考与练习
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--幂级数求和
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--第八章 级数--第六节思考与练习