例1设函数f(x)在[a,b]上可积,则 在 上连续。
证明 对任何确定的 ,任何点列 ,由f(x)在[a,b]可积,得 f(x)在[a,b]上有界,于是有 在[a,b]上一致收敛,利用定理可得 ,即 ,从而有 ,这就证明了 在 处连续,故 在 上连续。{fn}一致收敛于f是 成立的充分条件,但不是必要条件。
定理2设二元函数 在闭矩形 上连续,则 是区间 上的连续函数。
证明 对任何确定的 ,任何点列 , 在 上一直连续,可得出 在[a,b]上是一致收敛的,于是 ,即 ,因此 在 处连续,故函数 在区间 上连续,所以得证。
2.2 黎曼积分下的控制收敛定理
定理3设函数列{fn}的每项都在区间[a,b]上可积,而且满足:
1) ;
3)函数f在[a,b]上黎曼可积;
2)存在常数 ,使得 ,对 ;
则 成立。
例2求极限
解:不妨设 ,显然有 ,对任意 ,函数列{fn(x)}在 上一致收敛于 ,而且 ,所以,
2.3 广义积分下的控制收敛定理
定理4设{fn(x)}是 上的一个函数列, 存在,{fn(x)}在 上收敛于f(x),如果满足:
1)对任意 A>a,{fn(x)}在[a,A]上一致收敛于f(x);
2)积分 对n一致收敛;
那么积分 收敛,而且
定理5设{fn(x)}是 上的一个函数列, 存在,{fn(x)}在 上收敛于f(x),如果满足:
1)对任意 A>a,{fn(x)}在[a,A]上一致收敛于f(x);
2)函数列 在 上一致收敛;
那么积分 收敛,{ }收敛,而且
证明 由条件2),得对任意ε>0,存在N,当m,n>N时,有 ,对 成立。
令 ,取极限可得 ,这表明{ }收敛,由 ,对任何A2>A1>a,有 ,由此可得 ,再由 存在,对上述 ,存在 A0>a,当 A2>A1>A0时,便有 ,于是 成立。
令 ,取极限可得 ,这表明 收敛;在 中令 ,取得极限, ,然后令 ,取得极限, ,结论得证。
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