定理6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)存在 上的非负连续函数F(x),使得 收敛,并且对所有足够大的x及所有的n,都有 ,那么积分 收敛,而且
例3 设 ,试证明
证明
利用定理4也能对含参变量广义积分的连续性、可微性进行证明。
定理7 设函数 在 上连续, 关于u在 上一致收敛,则函数 在 上连续。
证明 对任何确定的 ,任何点列 , ,对任意 A>a,由f(x,u)在 上一致连续,可得出 在[a,A]上是一致收敛的,又积分 对 n 一致收敛,利用定理3得, ,即 ,从而有 ,这就证明了 在u0处连续。由于u0是 中任意一点,故函数 在区间 上连续。
例4 设函数f(x)在 有定义,且 收敛,则 在 上连续, 在 上连续。
证明 因为 收敛,又 关于x单调递减,且 ,利用阿贝尔判别法可得 在上一致收敛,再利用定理4,结论得证。
定理8设函数 在 上连续, I是一个区间,若对任意 ,积分 关于u在 上一致收敛,那么对 , 成立。
证明 对任何 ,令 ,显然 在 上连续,当 时 在 上一致收敛于函数
由极限与积分号的可交换次序的性质,可得 ,又 ,故
定理9设函数 满足:
1)函数 在 上连续;
2)对任何 ,积分 关于u在区间 上一致收敛;对任意b>a,积分 关于x在[a,b]上一致收敛;
3)积分 , 中至少有一个存在;
则有, , 都存在且相等,即 =
证明 为了证明结论,不妨假设 存在,则有 存在,那就还需要证明 ,由于 关于u在 上一致收敛,所以 成立,记 , ,显然 ,由条件可知 , 且在任何区间[a,b]上一致收敛,最后由控制收敛定理得, 成立,结论得证。
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