plik


Cigi funkcyjne Niech X  zbir, Y , d  przestrzeD metryczna. " n"! f : X Y , oraz niech n f n"!. czyli okre[lony jest cig funkcyjny n Niech f : X Y. Definicja f n"! zmierza punktowo do funkcji na zbiorze X , Mwimy, |e cig funkcyjny f n f xn"! zmierza do f x je[li dla ka|dego x " X cig w przestrzeni Y n z metryk d, tzn. X f f :! " x" X lim d f x , f x=0 ! n n n " ! " x" X " 0 "n0 "! " nn0 d f x , f x n Funkcj f nazywamy funkcj graniczn. Definicja f n"! zmierza jednostajnie do na zbiorze , gdy: Cig f X n X f f :! " 0 "n0 "! " nn0 " x" X d f x , f x n n Niech X ,Y  przestrzenie metryczne, f : X Y , n f : X Y . Definicja f n"! zmierza niemal jednostajnie do funkcji f na zbiorze X, gdy: Cig n E Comp X f f :! " E "Comp X f f n n Uwaga f n"! - zbie|ny jednostajnie ! f n"! - zbie|ny niemal jednostajnie ! f n"! - n n n zbie|ny punktowo. - 1 - PrzykBad Niech X =[0;1] oraz niech f x=xn dla n"!. n y f(x)=x 1.2 y f(x)=x^2 f(x)=x^3 1 f(x)=x^4 f(x)=x^5 f(x)=0.15 0.8 f(x)=-0.15 Series 1 0.6 f 1 f 2 f 3 1 f 0.4 f 5 f 2 f f f 5 f3 4 4 0.2  x x -1.2 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.2 0.4 0.6 0.8 11 1.2 - - - -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 Poniewa| -1 0 dla x"[ 0,1) lim xn= n " { 1 dla x=1 -1.2 f n"! jest zbie|ny punktowo. Natomiast nie jest zbie|ny jednostajnie, bo dla wic cig n x"[ 0,1) f wykres |adnej z funkcji nie znajduje si w caBo[ci w pasie n [ 0,1)-,. f n"!. Zbadajmy teraz w X =[ 0,1) zbie|no[ niemal jednostajn cigu funkcyjnego n Niech E " Comp X . Std na podstawie twierdzenia charakteryzujcego zbiory zwarte w przestrzeni standardowej, zbir E jest domknity i ograniczony, tzn. E=[a ; b], gdzie 0d"ad"b1 . Poniewa| oraz zatem z twierdzenia o 3 cigach wynika, |e 0d"d xn,0d"bn1 lim bn=0 n " E f a std wynika, |e f . lim d xn, 0=0, n n " f n"! jest zbie|ny niemal jednostajnie w Zatem X =[ 0,1). n - 2 - y f(x)=x y f(x)=x^2 1.5 f(x)=x^3 f(x)=x^4 f(x)=x^5 Series 1 Series 2 1 0.5 a b x -0.4 -0.2 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 E b a x - -0.5 Twierdzenie (o cigBo[ci funkcji granicznej) " n"! f "C X n ! f "C X X } f f n Wniosek Je[li funkcja graniczna cigu funkcyjnego funkcji cigBych nie jest cigBa, to cig nie jest zbie|ny jednostajnie. - 3 - PrzykBad c.d. 0 dla x"[0;1 , Je|eli f x=xn, X =[0;1], to f x= n { 1 dla x=1, f "C X a wtedy i f "C X n zatem X X f f . n Twierdzenie f n"!"B ( X ,Y ), gdzie B ( X ,Y )={ f | f : X Y , f -funkcja graniczna }. Niech n Wtedy X f ! lim dsup f , f =0 f n n n " PrzykBad 2 f :! ! Zbada zbie|no[ jednostajn cigu , gdzie f x=nxe-nx n n Dp Dj oraz okre[li obszary zbie|no[ci punktowej i jednostajnej . x"!. I. Aby zbada zbie|no[ punktow, wybierzmy Wtedy 2 0 , gdy x=0, lim f x=lim nxe-nx = n { n " n " 0 , gdy x`"0, bo dla x`"0 mamy: nx H x 1 " lim = =lim =lim =0. 2 [ ] 2 2 " n " n " enx x2enx n " xenx Zatem " x"! lim f x=0 ! f a"0 ! Dp=!. n n " f II. Sprawdzamy, czy f . n f "C n f -x=- f x, tzn. f jest funkcj nieparzyst n n ! f "B! ,! n nx H n } lim f x=lim =lim =0 2 2 n x " x " x " enx 2 nxenx Dla dowolnego n"! mamy dsup f , f =sup#" f x- f x#"=sup#" f x#"= sup f x n n n n x"! x"! x"[0 ;" ) - 4 - f , Aby wyznaczy kres grny warto[ci funkcji zbadajmy jej ekstrema lokalne. n Poniewa| 2 2 2 f ' x=ne-nx -2 n2 x2e-nx =n1-2 nx2e-nx =0 n 1-2 nx2 =0 1 x= 2 n min max min max x x 1 1 11 - - 2 n 2 n 22nn zatem 1 n f max= f = . n n 2 n 2 e Std n n sup#" f x#"=max{ f max, lim f x}=max , 0 = , n n n { } 2e 2e x"! x " wic n f f lim dsup f , f =lim ="`"0 ! n n 2e n " n " Wyka|emy, |e Dj=(-" ; a ]*"[ b ;"), gdzie a0b. - 5 - y f(x)=x e^(-x^2) y y f(x)=2x e^(-2x^2) f(x)=3x e^(-3x^2) 2 1.5 1 f 3 f f3 1 f2 0.5 f f12 f 2 f 3 xx x -2 -1.5 -1 -0.5 0.5 1 1.5 2 -0.5 -1 -1.5 -2 Poniewa| "nb: " nnb 1 b 1 2 n " 0 ! n { 2 n 1 "na : " nna - a 2 n n>max{na , nb} Niech . Wtedy 2 2 dsup f , f =max{ f b ,| f a|, 0 }=max{nbe-nb ,-nae-na }. n n n Std lim dsup f , f =0. n n " Zatem Dj=(-" ; a ]*"[ b ;"), gdzie a0b. Twierdzenie (o przej[ciu do granicy przy r|niczkowaniu cigu funkcyjnego) Niech przedziaB I "! f : I ! , n"! n ! lim f ' x= f x f "D I " n"! n n n [lim ]' n " n " f n"!-zbie|ny punktowo na I n } f ' n"!-zbie|ny jednostajnie na I n - 6 - Twierdzenie (o przej[ciu do granicy przy caBkowaniu cigu funkcyjnego) Niech przedziaB I "! f : I ! , n"! n x x x0 "I ! " x"I lim f t dt= +" +" n n lim f t dt n " x0 x0 n " f -caBkowalna " n"! n } f n"!-zbie|ny jednostajnie n PrzykBad c.d. 2 Je[li f x=nxe-nx , to funkcja graniczna f a"0 . n x0 =0 . Niech Wtedy x x +" n lim f t dt=+"0 dt=0 n " 0 0 f ! f n x x x 2 2 2 1 1 1 } f t dt= nte-nt dt=- e-nt = 1 -e-nx n" +" +" n 2 2 2 0 0 0 - 7 -

Wyszukiwarka