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函数项级数的一致收敛性-概念

下一节:函数项级数的一致收敛性-判断

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函数项级数的一致收敛性-概念课程教案、知识点、字幕

好 对于函数项级数

我们讨论一种新的收敛性

就是一致收敛

那么我们先回顾一下

我们原来讲的逐点收敛

x0是一个点

我们讨论在这一点的收敛性

我们是这么讲的

如果对于任意的ε大于0

存在一个N 自然数

对于任意的n大于N

如果都有∑k从1到n

uk(x)减去和函数S(x)

在x0这一点小于ε

那我们就说在x0这一点

这个级数收敛到S(x0)

那你可以相信这么一件事情

对任意一个ε 我这N的选取

第一是和ε有关系的

ε通常取的小一点

我N一般来讲要取得大一点

实际上这个N还与什么有关系呢

是与x0有关系的

也就是我点不同的话

你肯定不能指望N可以取同一个数

不同的点 这个N同样也是不一样的

所以呢 我们N的选取

既依赖于ε这个值

实际上也依赖于x0这个点的位置

即便收敛的话

不同的点 N的选取也是不一样的

那么下面我们给出一致收敛的定义

如果对于任意的ε大于0

存在着一个正整数N

这个N只依赖于ε

使得对于任意的n>N

对于任意的x在你所讨论的区间I

如果∑k从1到n uk(x)减去S(x)的

绝对值如果小于ε

那么我们就称这个函数项级数

在I这个范围内一致收敛到和函数S(x)

我们回过头来再来看一下

一致收敛和逐点收敛它的区别

就在于

一致收敛的N对于任意的x都成立

而逐点收敛呢

N有可能跟x取那个点的位置

有可能有关系

那么对一致收敛来讲

我们说这个N 对x属于I这个范围内

这个N是一致有效 也就一致管用的

x无论在I这个集合里面取哪一点

这个N都可以用的

那么我们就说这种收敛性

叫做一致收敛 跟x无关的

那么上面那种收敛呢

区别于一致收敛

我们把它叫做逐点收敛

给一个点 我们来讨论它的收敛性

给一个点 来讨论它的收敛性

叫逐点收敛

这就是逐点收敛

和一致收敛它所不同之处

对级数的收敛性

我们知道有一个柯西准则

那么对一致收敛 我们也有柯西准则

函数项级数一致收敛的柯西准则

如果对任意的ε大于0

存在一个依赖于ε的正整数N

对于任意的n大于N

对任意的p 是一个正整数

对任意的x属于I

那么我们这么一个和式

∑k从n+1到n+p uk(x)的和式的

绝对值如果都小于ε

那么 这个函数项级数

在I这个集合上

一致收敛到S(x)

这也是我们判断一致收敛性的

一个很有用的工具

好我们来看一下例题

我们看这么一个函数项级数

-1的n次方 n加上sin x

n从2到正无穷

x 是整个实轴上都可以取到

我们来看一看

我们想用柯西准则来证

∑k从n+1到n+p

-1的k次方 k加上sin x

我们知道这个函数项级数

只要把x给固定了

那么它就是一个交错项级数

正负正负交错的

而且除了正负号之外

随着n的增长 这是单调下降的

所以交错项级数的性质告诉我们

这一定小于等于n+1加上sin x

一定小于等于n+1加上sin x

也就是说第一项和最后一项

取得大的那一项 小于等于它

既然小于等于它

那么对于任意的x来讲

这也一定小于等于n分之1

我让它小于ε

对于ε是大于0的一个数

我可以取到 我取到了就行了

取到N

就等于ε分之1的取整函数加上1

现在我们就可以讲了

对于任意的ε大于0

我都取到了这个N了 当然存在了

对任意的n>N

对任意的p是一个正整数

对任意的一个x属于实数

那么刚才那个和式k从n+1 到 n+p

uk(x)一定小于ε

那么我们把这句话

重新从头到尾念一遍的话 不就是

函数项级数一致收敛的柯西准则

结论就是这个级数

-1的n次方 n加上sin x

n从2到正无穷

这个函数项级数 是一致收敛的

好 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

k从n+1到n+p uk(x)

它就可以写成是等于

x的n次方减去x的n+p次方 首项 末项

我们来看看它的收敛性

在什么地方呢

x属于[0,1]这个范围的收敛性

我取ε0就等于4分之1

对于任意的N是一个正整数

我取n就等于N+1

p也等于N+1

然后呢 我再取x0 2分之1的

N+1分之1次方

那么这时候 我们就可以发现

x0的n次方减去x0的n+p次方

我们把x0朝里面一代

把n朝里面一代

把p朝里面一代

实际上就等于4分之1

所以我们将存在着一个ε0

我取到了就是存在了

存在着一个ε0大于0

对于任意的N 都可以存在着一个n

存在着一个p 存在着一个x0

使得这个

∑k从n+1 到 n+p的这么一个绝对值

是大于等于ε0的

那么这就是我们表示

这么一个函数项级数

un(x) n从1到正无穷

在[0,1]这个区间上是不一致收敛

它就是不一致收敛

我们再来强调一下什么是不一致收敛

那么我们再来看 什么叫一致收敛

一致收敛就是

对于任意的ε大于0

存在着一个N 使得对于任意的n

对任意的p正整数

对于任意的x属于I

都有这个东西小于ε

这是一致收敛

那么不一致收敛怎么说呢

存在着一个ε0大于0

对于任意的N是正整数

存在着一个n大于N

存在着一个p是正整数

存在着一个x0属于I

使得这个绝对值大于等于ε0

那这就是不一致收敛

也就是我们把一致收敛这个论断给否定

这是不一致收敛

我们再来看看这道例题

你看 存在着一个ε0

这不就是存在吗

我取到就是存在了

对于任意的N

存在着一个n

存在着一个p

存在着一个x0

使得这个差的绝对值就等于它

是大于等于ε0

这不就不一致收敛

所以呢这个函数项级数

在[0,1]这个闭区间上是不一致收敛的

微积分——极限理论与一元函数课程列表:

序言

-序言

--序言

第一章 实数与函数

-第一节 实数集的界与确界

--实数集的界

--实数集的确界

-第一节思考与练习

--思考题

--练习题

-第二节 函数的概念

--函数定义与函数图形

--分段函数与隐函数

-第二节思考与练习

--思考题

--练习题

-第三节 函数的运算

--函数的四则运算与复合运算

--函数的反函数

-第三节思考与练习

--思考题

--练习题

-第四节 函数的初等性质

--函数的有界性,奇偶性

--函数的周期性,单调性

--函数的凸性

-第四节思考与练习

--思考题

--练习题

-第五节 初等函数

--初等函数

-第五节思考与练习

--思考题

--练习题

-第六节 极坐标方程与参数方程表示的几种曲线

--极坐标系与点的极坐标,极坐标方程表示的几种曲线

--参数方程表示的几种曲线

第二章 极限论

-第一节 数列极限的概念与性质

--数列的概念,数列极限的概念(1)

--数列极限的概念(2)

--数列极限的性质及四则运算法则

--无穷大量

-第一节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第一节思考与练习

-第二节 数列极限存在的充分条件

--数列极限存在的充分条件

--单调有界收敛定理

-第二节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第二节思考与练习

-第三节 Bolzano定理与Cauchy收敛准则

--Bolzano定理与Cauchy收敛准则

--区间套定理与Bolzano定理

--Cauchy收敛准则

-第三节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第三节思考与练习

-第四节 函数极限的概念与性质

--函数极限的概念

--函数极限的性质

-第四节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第四节思考与练习

-第五节 函数极限的运算

--函数极限的四则运算与复合函数的极限

--夹逼定理与重要极限

-第五节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第五节思考与练习

-第六节 无穷小量及其(阶的)比较

--无穷小量与无穷大量的概念与性质

--无穷小量的比较

-第六节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第六节思考与练习

第三章 连续函数

-第一节 连续函数的概念与性质

--函数在一点连续的概念

--间断点的分类

--连续函数的性质

--连续函数的运算与初等函数的连续性

-第一节 思考与练习

--思考题

--第三章 连续函数--第一节 思考与练习

-第二节 闭区间上连续函数的性质

--闭区间上连续函数的性质

-第二节 思考与练习

--思考题

--第三章 连续函数--第二节 思考与练习

-第三节 函数的一致连续性

--一致连续的概念

--一致连续的必要条件

--闭区间上连续与一致连续的等价性

-第三节 思考与练习

--思考题

--第三章 连续函数--第三节 思考与练习

第四章 导数与微分

-第一节 导数与微分的概念

--导数的概念

--单侧导数、可导与连续的关系

--导数的几何意义

--微分概念

-第一节 思考与练习

--思考题

--第四章 导数与微分--第一节 思考与练习

-第二节 导数与微分的运算

--导数的四则运算

--复合函数的求导法(链导法则)

--反函数求导法

-第二节 思考与练习

--思考题

--第四章 导数与微分--第二节 思考与练习

-第三节 几种特殊函数的求导法、高阶导数

--几种特殊函数的求导法

--参数方程求导法与对数求导法

--高阶导数

-第三节 思考与练习

--思考题

--第四章 导数与微分--第三节 思考与练习

第五章 导数应用

-第一节 微分中值定理

--Fermat定理

--Rolle定理

--Lagrange中值定理

--Cauchy中值定理

-第一节 思考与练习

--思考题

--第五章 导数应用--第一节 思考与练习

-第二节 L'Hospital 法则

--0/0型不定式

--∞/∞型不定式

--其他形式的不定式

-第二节 思考与练习

--思考题

--第五章 导数应用--第二节 思考与练习

-第三节 函数的单调性与极值

--函数的单调性

--函数的极值

--函数最值的求法

-第三节 思考与练习

--思考题

--第五章 导数应用--第三节 思考与练习

-第四节 函数的凸性与拐点

--函数凸性的判别法

--拐点

--曲线的渐近性

-第四节 思考与练习

--思考题

--第五章 导数应用--第四节 思考与练习

-第五节 Taylor 公式

--带有Peano型余项的Taylor 公式

--带有Lagrange型余项的Taylor公式

--Maclaurin公式

--Taylor公式的应用(一)

--Taylor公式的应用(二)

-第五节 思考与练习

--思考题

--第五章 导数应用--第五节 思考与练习

第六章 原函数与不定积分

-第一节 概念与性质

--原函数的概念

--原函数存在的充分条件

--6-1视频纠正

--原函数存在的必要条件

--不同原函数之间的关系

--不定积分的概念与性质

--简单函数求不定积分

-第一节思考与练习

--思考题

--第六章 原函数与不定积分--第一节思考与练习

-第二节 换元积分法

--第一换元法

--第二换元法

-第二节思考与练习

--思考题

--第六章 原函数与不定积分--第二节思考与练习

-第三节 分部积分法

--分步积分法

-第四节 有理函数的积分

--四个特殊函数的不定积分

--有理分式函数的化简

--html

--有理分式函数的不定积分

--三角有理函数化成分式有理函数

--三角有理函数的不定积分

--第六章 原函数与不定积分--第四节思考与练习

-第五节 简单无理式的积分

--无理函数的有理化

--第六章 原函数与不定积分--第五节思考与练习

第七章 定积分

-第一节 积分概念与积分存在条件

--定积分的概念

-- 函数的可积性

--第七章 定积分--第一节思考与练习

-第二节 定积分的性质

--定积分的性质

--定积分性质的应用

-第三节 变上限积分与Newton—Leibniz公式

--变上限积分

--复合变限积分

--变限积分所定义的函数

--Newton-Leibniz公式

--定积分的计算

--第七章 定积分--第三节思考与练习

-第四节 定积分的换元积分法与分部积分法

--定积分的计算-换元法

--定积分的计算-分部积分法

--分段函数定积分的计算

--第七章 定积分--第四节思考与练习

-第五节 定积分的几何应用

--平面区域的面积

--曲线的弧长

--平面曲线的曲率

--旋转体体积与表面积

--第七章 定积分--第五节思考与练习

-第六节 定积分的物理应用

--物理应用简介

-第七节 反常积分

--反常积分

--非负函数无穷积分的收敛性

--一般函数无穷积分的收敛性

--其他无穷积分

--无界函数的反常积分---瑕积分

--无界函数、无界区间上的反常积分

--第七章 定积分--第七节思考与练习

第八章 级数

-第一节 数项级数的概念与性质

--8-1 数项级数的概念

--8-2 级数收敛的概念

--8-3 级数收敛的性质

--8-4 级数收敛的Cauchy准则

--8-5 正项级数的概念

--8-6 正项级数的比较判别法

--8-7 正项级数的比阶判别法

--8-8 正项级数的比值判别法

--第八章 级数--第一节 思考与练习

-第二节 正项级数的收敛判别法

--正项级数的根式判敛法

--正项级数的积分判别法

--第八章 级数--第二节 思考与练习

-第三节 任意项级数

--交错项级数

--交错项级数判敛举例

--绝对值判敛法

--绝对收敛与条件级数收敛的性质

--绝对收敛级数的交换律

--条件收敛级数的Riemann定理

--第八章 级数--第三节 思考与练习

-第四节 函数级数

--函数项级数的概念、逐点收敛性

--函数项级数的一致收敛性-概念

--函数项级数的一致收敛性-判断

--一致收敛的函数项级数和函数的分析性质(1)

--一致收敛的函数项级数和函数的分析性质(2)

--一致收敛的函数项级数和函数的分析性质(3)

--第八章 级数--第四节 思考与练习

-第五节 幂级数

--Abel判别法

--收敛半径与收敛域

--幂级数的分析性质

--无穷可导函数的幂级数展开

--幂级数求和

--第八章 级数--第五节思考与练习

-第六节 傅里叶级数

--三角函数的正交性

--奇函数与偶函数的形式Fourier展开和周期开拓

--其他函数的周期函数的形式Fourier展开

--Fourier级数的收敛性

--第八章 级数--第六节思考与练习

函数项级数的一致收敛性-概念笔记与讨论

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