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一致收敛的函数项级数和函数的分析性质(1)

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一致收敛的函数项级数和函数的分析性质(1)课程教案、知识点、字幕

好 我们现在来讨论

和函数的分析性质

第一部分 关于连续性的问题

我们有如下的定理

如果函数项级数

在区间I上一致收敛于和函数S(x)

并且对于每一个下标n来讲

un(x)在I上都是连续的 那么

和函数S(x)在I上也是一个连续函数

我们来解释一下这个定理

在两个条件下

第一个条件是每一项都是连续函数

第二个条件 函数项级数是一致收敛

我们最后可以得到结论

就是和函数是个连续函数

我们来证明这件事情

对于任意的一个ε大于0

因为函数项级数是一致收敛的

所以我们可以知道

存在着一个N是正整数

对于任意的n大于N

那么对于任意的x属于I这个范围

都有∑k从n+1到正无穷 uk(x)

是小于ε的

这是一致收敛告诉我们的

那么不妨假设 这个n我就取N+1

取这N+1之后 我们可以知道

∑k从N+2到正无穷 uk(x)

一定是小于ε的

这个东西呢

对任意的x属于I这个范围内

都是成立的

这是一致收敛告诉我们的

因为所有的un(x)都是连续函数

所以这么一个有限和

k从1到N+1 uk(x) 也是连续函数

那么假如说x0是属于I 是内点

我们假设它是内点

如果是边界点的话

我们通过讨论左右极限

一样可以得到我们想要的结果

既然它是连续函数

对于任意的这么一个ε大于0

我一定存在着一个δ大于0

只要x减x0的绝对值小于δ

就有∑k从1到N+1 uk(x)

减去∑k从1到N+1 uk(x0)的绝对值

一定小于ε

连续函数 那么δ取得足够小的话

这两个连续函数一定可以做到的

我们知道两个连续的和是连续函数

有限个连续函数的和仍然是连续函数

这是连续函数的性质可以告诉我们的

那我们现在来讨论 考虑这么一个

S(x)减去S(x0)

我们来讨论S(x)的连续性

我们把S(x)减去S(x0)写开的话就等于

∑k从1到正无穷 uk(x)

减去∑k从1到正无穷 uk(x0)

我们把这个无穷的和式 分成几块

它一定小于等于 绝对值

∑k从1到N+1 uk(x)

减去∑k从1到N+1 uk(x0)

这是有限和

因为无穷和还有两个尾巴

利用不等式的性质

我们可以知道

它小于等于它加上

∑k从N+2到正无穷 uk(x)

再加上∑N+2从1到正无穷 uk(x0)

这儿呢 我们用了不等式的性质

a加b加c的绝对值 小于等于

a的绝对值 加 b的绝对值

加 c的绝对值

好 我们可以发现

对于这个ε大于0

我一定存在着一个δ

使得只要当x减x0的小于δ的时候

我取这个N满足这个性质

那么我们可以知道

前面第一项的绝对值

由于这个关系 它是小于ε的

第二项的绝对值由于一致收敛性

它也是小于ε的

第三项的绝对值由于一致收敛性

仍然是小于ε的

所以它最后小于三倍的ε

那有的同学就说了这三倍的ε不好看

我们可以通过一点点修正

把它做得好看

你想这个除以三

这个如果说我让它除以三

这个不就是小于一倍的ε了

完全就是定义

所以我们把要要的话

我们把它摘出来说清楚

对于任意的ε大于0

我存在着一个δ大于0

只要x减x0的绝对值小于δ

就有S(x)减去S(x0)的绝对值小于ε

所以就有S(x)

是在x0是连续的一个函数

而x0呢 我随便取的

如果内点的话 这就够了

如果是边界点的话

我们只要讨论左右极限

同样可以证明 所以呢

S(x)在I这个区间上点点连续

S(x)是I上的一个连续函数

那么这就是我们无穷和

和有限和的区别

有限和 有限个连续函数的和

一定是连续函数

不需要任何加条件的

但是无穷个连续函数的和

构成的是一个级数

那么要使得这个和函数连续

必须要加一个一致收敛性才可以

我们再回过头去想一下

我们原来讲过的那个例题

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次方减去x的n-1次方

一直下去 那么我们可以知道

∑ n从1到正无穷 un(x)

它是一个和函数

我们当时写过了

它是等于0 当x属于[0,1)的时候

等于1 当x等于1的时候

我们可以发现 和函数不连续

为什么导致和函数不连续

只有一个原因

就是这么一个级数在[0,1]这个范围内

它是不一致收敛的

因为一致收敛一定要保证和函数连续

而现在我们知道和函数是间断的

在1这一点不连续的

所以呢 只能说 它是不一致收敛的

好 我们再来研究一下

和函数的连续性所告诉我们的本意

S(x)是连续函数

指的就是lim x趋于x0

S(x)就等于S(x0)

我们来看一下S(x0)就等于什么东西

S(x0)就等于

∑ n从1到正无穷 un(x0)

而左边那个等于什么东西呢

等于lim x趋于x0

∑ n从1到正无穷 un(x)

这两个要相等

实际上本意就是lim x趋于x0

∑ n从1到正无穷 un(x)

就等于 ∑ n从1到正无穷

lim x趋于x0 un(x)

也很简单 因为un(x)是个连续函数

所以呢 这两个是相等的

我们来看看这个等式的左边和右边

那么对于un(x)来讲

左边做了两次运算

一次是无穷求和运算

一次是极限运算

右边对于un来讲

先做的是极限运算

再做的是无穷求和运算

这个等号告诉我们

un的这个两种运算

无穷求和和极限运算

可以交换运算顺序

这就是S(x)作为和函数

是连续函数告诉我们的

我们原来知道 有限和和极限

这在连续函数的情况下

有限和 和极限总是可以交换次序的

那么在一致收敛的意义下 情况下

那么无穷和 和极限运算

也可以交换次序

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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

一致收敛的函数项级数和函数的分析性质(1)笔记与讨论

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