Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

А.Н.Шерстнев - Математический анализ

..pdf
Скачиваний:
30
Добавлен:
12.03.2015
Размер:
2.83 Mб
Скачать

z A M E ^ A N I Q. 2. rAWENSTWO pARSEWALQ 161.3 PRIOBRETAET WID:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

Z0

2

+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jf (x)j2 dx = ,1X jckj2:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+1

 

 

ikx

 

 

 

 

 

w SOOTWETSTWII S WE]ESTWENNOJ FORMOJ RQDA fURXE RQD

 

 

 

 

 

 

 

3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,1 cke

 

NAZYWAETSQ SHODQ]IMSQ W TO^KE x,

ESLI SU]ESTWUET PREDEL lim

nP ckeikx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

k=

n

 

 

 

 

PREDEL

lim

n

cke

ikx MOVET NE SU]ESTWOWATX

!).

 

 

 

P,

 

 

 

 

(

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n;m!1 k=

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. kOMPLEKSNAQ FORMA RQDA fURXE UDOBNA DLQ PERENESENIQ PONQTIQ

RQDA fURXE NA MNOGOMERNYJ SLU^AJ. sISTEMA FUNKCIJ

(2 ),n=2eihk;xi :

k = (k1; :::; kn)

2

Zn

 

QWLQETSQ ORTONORMIROWANNOJ W

R

2(f ) S

=

f

x

=

 

 

1

 

 

 

n

 

g i

;

1 i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x

; : : : ; x )j ,

 

x

 

ng. tAKIM OBRAZOM, KAVDOJ FUNK-

CII

f

 

 

 

I DAVE FUNKCII

f 2 R1 ( ))

MOVNO SOPOSTAWITX RQD

 

 

 

 

2 R2 ( ) (

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

2

Zn ckeihk;xi, GDE ck = (2 ),nZ f (u)e,ihk;ui du. nA MNOGOMERNYE RQDY PERE-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NOSQTSQ OSNOWNYE TEOREMY ODNOMERNYH RQDOW fURXE.

 

 

 

 

 

 

 

 

x164. oPERACII NAD RQDAMI fURXE

dOKAVEM UTWERVDENIQ O WOZMOVNOSTI PO^LENNOGO DIFFERENCIROWA- NIQ I INTEGRIROWANIQ RQDA fURXE. nAM BUDET UDOBNO POLXZOWATXSQ KOMP- LEKSNOJ FORMOJ RQDA fURXE.

 

1.

pUSTX

f

2 C |

NEPRERYWNAQ KUSO^NO

GLADKAQ I

+1

ikx

EE RQD

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

cke

| •

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

 

+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,1

 

 

fURXE

 

tOGDA

 

 

 

 

 

 

ikx

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

.

f0 (x)

 

P

ikcke .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,1

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fUNKCIQ f0(x) KUSO^NO-NEPRERYWNAQ, I, SLEDOWATELXNO, EJ MOVNO SOPO-

STAWITX RQD fURXE f0

(x)

 

1 c0 eikx . nAJDEM WYRAVENIE DLQ KO\FFICI-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ENTOW c0

. s U^ETOM

2

 

 

,1 k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-PERIODI^NOSTI f :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c0

=

1

2 f0 (t) dt =

1

[f(2 )

 

f(0)] = 0;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

2 Z0

 

 

 

 

 

2

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c0

 

=

1

 

2 f0(t)e,iktdt =

1

[e,iktf(t)

2

+ ik

 

2 f(t)e,ikt dt]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

2 Z0

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

Z0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

= ikck: >

261

 

2.

pUSTX

' | KUSO^NO-NEPRERYWNAQ 2 -PERIODI^ESKAQ FUNKCIQ I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

'(x)

 

+1 c0 eikx; c0 = 0. tOGDA DLQ f (x) =

'(t) dt:

 

 

 

P

 

0

 

 

 

 

 

Z0

 

 

 

 

,1 k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

Z

 

2

+1

 

c0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k ikx

 

 

 

 

 

f(x) =

2

0

f (t)dt +

;k=0

ik e :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,1X6

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

fUNKCIQ f NEPRERYWNAQ KUSO^NO-GLADKAQ NA [0; 2 ] I 2 -PERIODI^ESKAQ,

 

 

 

 

,

 

Z0

 

 

 

 

 

 

TAK KAK f(2 )

 

f(0) =

 

'(t) dt = 2 c0

= 0. sLEDOWATELXNO, RQD fURXE

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

FUNKCII f SHODITSQ K f RAWNOMERNO. pRI \TOM k-J KO\FFICIENT fURXE FUNKCII f RAWEN

 

 

1

Z02 f (t)e,ikt dt

=

 

,

1

 

e,iktf (t) 02 +

1

 

 

1

 

Z02 f0 (t)e,ikt dt

 

 

2

 

2 ik

ik

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

k

:

 

>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ik

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nASKOLXKO BYSTRO SHODITSQ RQD fURXE K FUNKCII? pRIWEDEMOCENKU

OSTATKA PRI DOPOLNITELXNOM PREDPOLOVENII GLADKOSTI.

 

 

 

 

 

 

 

3.

pUSTX

f 2

C

NEPRERYWNAQ KUSO^NO

GLADKAQ FUNKCIQ I

Sn

 

EE

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

0k2,

 

| •

 

 

 

 

 

 

 

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

kf , Snk p nkf

 

 

k k |

^ASTNAQ SUMMA RQDA fURXE

 

 

 

 

tOGDA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

GDE

 

 

 

NORMA W PROSTRANSTWE C.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dLQ L@BOGO x

 

R IMEEM, ISPOLXZUQ OBOZNA^ENIQ P. 1,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+1

 

 

 

 

 

 

 

 

ikx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ikx

)j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jf (x) , Sn(x)j = j k=n+1(cke + c,ke,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ P

 

 

 

 

c0

 

 

 

 

 

 

c0

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

ikx

 

 

,

k

e,

ikx

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

( c0 + c0

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

ik

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j kj j ,kj

 

 

 

 

 

 

 

 

k=n+1 jik

 

 

 

 

 

 

 

j k=n+1 k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[

 

+

1

1

]1=2 [2

+

1

( c0 2 + c0

2)]1=2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1=2

 

P

 

 

j kj

 

j ,kj

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k=n+1 k2

 

 

 

 

 

 

k=n+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Zn

1

dx

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

p

 

kf

0k2 = p

n

kf0k2:

>

 

 

 

 

x165. wSPOMOGATELXNAQ LEMMA

dOKAVEM ODNU TEHNI^ESKU@ LEMMU, KOTORAQ NEODNOKRATNO BUDET IS- POLXZOWANA NIVE.

262

 

pUSTX f; ' 2 R1 (R), A FUNKCIQ DWUH PEREMENNYH (s; t) (s; t

2

R)

NEPRERYWNA I OGRANI^ENA. tOGDA (s) Z (s; t)f (t) dt (s 2 R) | NEPRE-

RYWNAQ I OGRANI^ENNAQ FUNKCIQ. pRI \TOM

 

 

(1)

Z '(s)ds Z (s; t)f (t)dt = Z f(t) dtZ (s; t)'(s)ds:

 

 

oTMETIM, ^TO W DANNOM SLU^AE OBY^NAQ TEOREMA O NEPRERYWNOSTI IN-

TEGRALA PO PARAMETRU NEPRIMENIMA.

 

 

 

 

 

 

pUSTX K > 0 TAKOWO, ^TO j (s; t)j K (s; t 2

R). o^EWIDNO, (s) |

OGRANI^ENNAQ FUNKCIQ. pUSTX " > 0 PROIZWOLXNO, f1

2

C00

(R) TAKOWA,

^TO kf , f1k1 < "=K (SM. 151.2). pOLOVIM (s) =

Z

[f (t)

, f1

(t)] (s; t)dt

I OTMETIM, ^TO

 

 

 

 

 

(2)

j (s)j Kkf , f1k1 < " (s 2 R):

 

 

 

 

dLQ DOSTATO^NO BOLX[OGO

N > 0 : supp(f1) [,N; N ]

I

 

 

 

 

 

 

 

(s) = Z N (s; t)f1 (t) dt + (s):

,N

1-E SLAGAEMOE W PRAWOJ ^ASTI \TOGO RAWENSTWA | NEPRERYWNAQ FUNKCIQ

s, OTKUDA SLEDUET NEPRERYWNOSTX (s). fdEJSTWITELXNO, PUSTX s0

2 R I

"1 > 0 PROIZWOLXNY. sNA^ALA WYBEREM f

2 C00(R) TAK, ^TOBY kf , f1k1 <

 

"1

, A ZATEM WYBEREM > 0 TAKOE, ^TO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3K

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

"1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

js , s0j < ) jZ,N f1(t)[ (s; t) , (s0; t)]dtj < 3

 

 

ZDESX

supp(f1 ) [,N; N ]).

s U^ETOM

 

IMEEM DLQ

js , s0j < :

 

(

 

(2)

 

 

N

j (s) , (s0 )j jZ,N f1 (t)[ (s; t) , (s0; t)] dtj + j (s)j + j (s0)j < "1:g

tEPERX MOVNO UTWERVDATX SU]ESTWOWANIE INTEGRALOW W LEWOJ I PRAWOJ ^ASTQH (1). dLQ DOKAZATELXSTWA (1) DOPUSTIM DLQ OPREDELENNOSTI• , ^TO

INTEGRALY Z f (t)dt; Z '(t)dt IME@T OSOBENNOSTI LI[X W TO^KAH 1. tREBUEMOE RAWENSTWO SLEDUET IZ WYKLADKI (ASIMPTOTIKA BERETSQPRI

263

N ! +1):

 

 

Z '(s) dsZ

 

N

 

N

 

 

 

(s; t)f (t)dt =

Z,N '(s)dsZ,N (s; t)f (t)dt + o(1)

 

 

 

 

N

 

N

 

 

 

 

=

Z,N f(t)dtZ,N (s; t)'(s)ds + o(1)

 

 

 

=

Z f (t)dtZ (s; t)'(s)ds:

zDESX PERWOE RAWENSTWO SPRAWEDLIWO W SILU OCENKI

 

j

Z

'(s)ds Z

(s; t)f (t) dt + Z

Z

+ Z

Z

j

jsj N

jtj N

jsj N jtj N

jsj N jtj N

 

 

 

K s ZN j'(s)j dst ZN jf(t)j dt + s ZN j'(s)j dst ZN jf(t)j dt

 

 

j j

j j

j j

 

j j

 

 

+s ZN j'(s)j dst ZN jf (t)j dt = o(1),

 

 

 

 

j j

j j

 

 

 

 

A PEREMENA PORQDKA INTEGRIROWANIQ WO 2-M RAWENSTWE WOZMOVNA ZA OT- SUTSTWIEM OSOBENNOSTEJ NA SOBSTWENNOM OTREZKE W R: >

x166. pONQTIE INTEGRALA fURXE

dLQ FUNKCIJ f 2 R1 (R) (ZAWEDOMO NEPERIODI^ESKIH, ESLI f 6= 0) BUDET POSTROIM KONTINUALXNYJ ANALOG RQDA fURXE | INTEGRAL fURXE.

1. pUSTX f 2 R1(R). tOGDA OPREDELENY INTEGRALY

 

1

Z f (t) cos t dt;

1

Z f (t) sin t dt;

(1)

a( )

 

b( )

 

 

 

c( ) 1 Z f(t)e,i t dt;

2

|KONTINUALXNYE ANALOGI KO\FFICIENTOW fURXE.

2.a( ); b( ); c( ) | NEPRERYWNYE FUNKCII I

lim

a( ) = lim

b( ) = lim c( ) = 0:

!1

!1

!1

1-E UTWERVDENIE | SLEDSTWIE x165, 2-E | SLEDSTWIE 158.1. >

264

 

3. iNTEGRAL

(2)

N (x) Z0N (a( ) cos x + b( ) sin x)d

NAZYWAETSQ PROSTYM INTEGRALOM fURXE FUNKCII f 2 R1 (R). |TO ANALOG ^ASTNOJ SUMMY RQDA fURXE PERIODI^ESKOJ FUNKCII. w SILU P. 2 INTEGRAL

(2) KORREKTNO OPREDELEN• . oTMETIM KOMPLEKSNU@ FORMU \TOGO INTEGRALA:

N(x) = Z c( )ei x d = p1 Z ei x d p1 Z f(t)e,i t dt:

N N

,N 2 ,N 2

nAS BUDET INTERESOWATX WOPROS O SHODIMOSTI PROSTOGO INTEGRALA fU- RXE K FUNKCII. dLQ \TOGO SNA^ALA POLU^IM UDOBNOE ASIMPTOTI^ESKOE WYRAVENIE DLQ PROSTOGO INTEGRALA fURXE.

4. dLQ WSQKOJ FUNKCII f 2 R1(R) I L@BOGO > 0

 

 

1

 

sinNt

 

(3)

N (x) =

Z, f (x + t)

dt + o(1) (N ! +1):

 

 

 

t

pRI \TOM OSTATOK o(1) STREMITSQ K NUL@ RAWNOMERNO NA L@BOM OT- REZKE [a; b].

iZ PREDSTAWLENIQ (2) MY IMEEM S U^ETOM• (1)

 

N (x) =

1

 

Z0N d Z f (t) cos (t , x)dt

 

 

 

=

1

Z f (t)dtZ0N

cos (t , x) d

 

 

 

=

1

 

 

f (t)sin N(t , x) dt =

1

 

f (x + t) sin Nt dt

Z

Z

 

t , x

t

(ZDESX 2-E RAWENSTWO SPRAWEDLIWO W SILU x165). wZQW PROIZWOLXNOE > 0

I POLOVIW h(t) = t1f (x + t) (;+1) (t) (t 2 R), POLU^IM jh(t)j 1jf(x + t)j,

OTKUDA h 2 R1 (R), I PO LEMME 158.1

(4) J = Z

+1 f(x + t)

sin Ntdt = Z h(t) sin Ntdt = o(1) (N ! +1):

t

Z , f(x + t)

aNALOGI^NO t sin Nt dt = o(1) (N ! +1). tAKIM OBRAZOM,

,1

IMEET MESTO (3).

265

PROIZWOLXNO I > TAKOWO, ^TO

dLQ DOKAZATELXSTWA POSLEDNEGO UTWERVDENIQ POKAVEM, NAPRIMER, ^TO

INTEGRAL (4) STREMITSQ K NUL@ RAWNOMERNO NA OTREZKE [a; b]. pUSTX " > 0

1Z +1jf (u)j du < ". tOGDA

+a

 

 

 

 

 

 

 

f(x + t)

 

 

 

+1 f (x + t)

 

 

 

 

 

J = Z

 

 

t

sin Nt dt + Z

 

t

 

sin Nt dt:

pOLAGAQ g(t) =

1

[;]

W FORMULE (5) x159, ZAKL@^AEM, ^TO DLQ DOSTATO^-

t

NO BOLX[IH N

 

f(x + t)

sin Nt dt < "

(a

 

 

x

 

b). wMESTE S \TIM

 

jZ

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+1

f (x + t)

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

+1

 

 

 

1

 

+1

 

jZ

 

t

 

 

sinNt dtj Z

jf (x + t)j dt

Z +a

jf(u)j du < ". oTS@-

DA SLEDUET TREBUEMOE.

 

>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x167. sHODIMOSTX INTEGRALA fURXE

 

 

 

 

 

 

1. pUSTX f

2 R1 (R) NEPRERYWNAQ KUSO^NO-GLADKAQ NA KAVDOM OT-

REZKE [a; b] R FUNKCIQ. tOGDA PROSTOJ INTEGRAL fURXE \TOJ FUNKCII

SHODITSQ K NEJ RAWNOMERNO NA KAVDOM OTREZKE ^ISLOWOJ PRQMOJ.

nE OGRANI^IWAQ OB]NOSTI, MOVNO S^ITATX, ^TO b,a < 2 . pUSTX [a; b]

( ; + 2 ) I ' 2 R1 TAKOWA, ^TO '(x) = f(x)( x < + 2 ). oBOZNA^AQ

^EREZ SN (x) ^ASTNU@ SUMMU RQDA fURXE FUNKCII ', ZAPI[EM PROSTOJ

INTEGRAL fURXE fN (x) FUNKCII f W WIDE N (x) = SN (x)+[ N (x),SN (x)].

w SILU 160.2 DOSTATO^NO USTANOWITX, ^TO

 

 

 

 

(1)

N (x) , SN (x) ! 0 (N ! +1) RAWNOMERNO NA [a; b]:

wYBEREM > 0 TAKIM, ^TOBY [a ,

; b + ] ( ; + 2 ). tOGDA

(2)

'(x + t) = f (x + t) PRI x 2 [a; b] I jtj :

 

sLEDOWATELXNO ((4) x159),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

sin Nu

2

 

 

 

 

 

SN (x) =

'(x) +

 

 

 

u

 

u('(x))du + o(1)

 

 

 

 

 

 

 

1

Z0

sin Nu

['(x + u) + '(x

,

u)] du

 

= '(x) +

 

 

 

u

 

 

,

 

 

 

2

 

Zsin0 Nu

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'(x) Z0

 

u

 

 

 

 

du + o(1)

 

 

 

 

 

=

 

1

Z0

sin Nu

['(x + u) + '(x

,

u)]du

 

 

 

 

 

 

u

 

 

 

 

 

 

2

 

N

sint

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

[1 ,

 

 

 

 

 

dt]'(x) + o(1):

 

 

 

 

Z0

 

 

t

 

 

 

 

 

266

iZ 136.3 I NEPRERYWNOSTI ' NA [a; b] 1-E SLAGAEMOE W POSLEDNEM RAWEN- STWE STREMITSQ K NUL@ RAWNOMERNO, OSTATOK TAKVE STREMITSQ K NUL@ RAWNOMERNO NA [a; b] (SM. 159.4). s U^ETOM (2) IMEEM PRI N ! +1

 

 

1

 

sin Nu

 

1

 

sin Nu

 

 

 

SN(x) =

 

Z0

u

f (x + u) du + Z00

u

f(x , u)du + o(1)

 

 

1

 

sin Nu

 

1

 

 

sinNu

 

=

 

Z0

u

f (x + u) du + Z,

u

 

f(x + u)du + o(1)

=

N (x) + o(1);

 

 

 

 

GDE NOWYJ OSTATOK o(1) STREMITSQ K NUL@ RAWNOMERNO W SILU SKAZANNOGO WY[E I 166.4. >

 

2. s L E D S T W I E. w USLOWIQH P. 1

 

 

 

 

 

 

(3)

f (x) = v:p:

1

 

ei x d

1

 

f(t)e,i t dt

!

:

 

 

 

 

 

 

p2 Z

p2 Z

 

 

 

 

 

3. u P R A V N E N I E. uTWERVDENIE P. 1 DOKAZANO NA SAMOM DELE LI[X DLQ SLU^AQ, KOGDA N ! +1, PROBEGAQ NATURALXNYE ^ISLA. zAWER[ITE DOKAZATELXSTWO W OB]EM SLU^AE.

x168. pREOBRAZOWANIE fURXE

1. wWEDEM KLASS Rloc1 LOKALXNO INTEGRIRUEMYH FUNKCIJ NA ^ISLOWOJ

PRQMOJ: \TOT KLASS SOSTOIT IZ FUNKCIJ f, OBLADA@]IH SWOJSTWOM 8a; b 2 R(a < b) ) f 2 R1[a; b]. o^EWIDNO, R1(R) Rloc1 . dLQ KAVDOJ FUNKCII f 2 R1loc I TO^KI x 2 R OPREDELENY INTEGRALY

fN] (x)

1

N

f(t)e,ixt dt; fN[ (x)

1

N

f(t)eixt dt:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p2 Z,N

p2 Z,N

 

 

 

2.z A M E ^ A N I E. fN[ (x) = fN] (,x).

3.pREOBRAZOWANIEM fURXE (SOOTWETSTWENNO OBRATNYM PREOBRAZOWA- NIEM fURXE) FUNKCII f 2 Rloc1 NAZYWAETSQ INTEGRAL (ESLI ON SU]ESTWUET)

(1)

f](x) v.p.

p

1

Z f (t)e,ixt dt:

2

267

(SOOTWETSTWENNO

 

(2)

f[(x) v.p. p12 Z f (t)eixt dt):

z A M E ^ A N I Q. 4. eSLI OPREDELENO f], TO OPREDELENO f[ (I OBRATNO),

PRI^EM

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f[(x) = f](

,

x); f](x) =

lim

f

]

(x); f[(x) =

lim

f[

(x):

 

 

N!+1

 

N

 

N!+1

N

 

5.eSLI f 2 R1(R), TO f]; f [ OPREDELENY, PRI^EM INTEGRALY (1) I (2) SHODQTSQ W OBY^NOM SMYSLE (A NE W SMYSLE v.p.).

6.eSLI f 2 R1 (R) | NEPRERYWNAQ KUSO^NO-GLADKAQ NA KAVDOM OT- REZKE ^ISLOWOJ PRQMOJ FUNKCIQ, TO f(x) = f][(x) = f[](x).

s U^ETOM• 167.2, PP. 4 I 5

f(x) =

 

lim

 

1

 

N ei x d (

 

1

 

 

f (t)e,i t dt)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p2 Z

 

N!+1 p2 Z,NN

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

]

i x

 

 

 

 

 

] [

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

lim

 

 

 

 

f

 

( )e

 

d = lim (f

) (x)

 

N!+1 p2 Z,N

 

 

 

 

 

 

 

N!+1

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= f][(x):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dALEE,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f[](x)

=

 

lim

1

 

 

N e,i x d

Z

f (t)ei t dt

 

 

 

 

 

 

 

N!+1

2 Z,NN

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

lim

1

 

 

ei x d

 

Z

f (t)e,i t dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N!+1

2 Z,N

 

 

 

 

 

 

 

=

f][(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2-E RAWENSTWO POLU^AETSQ ZAMENOJ NA , ). >

7. w ZAKL@^ENIE USTANOWIM INTERESNU@ FORMULU, POKAZYWA@]U@, ^TO PREOBRAZOWANIE fURXE SWODIT OPERACI@ DIFFERENCIROWANIQ K OPE- RACII UMNOVENIQ NA NEZAWISIMU@ PEREMENNU@. dLQ UDOBSTWA OBOZNA- ^IM ^EREZ x) OPERACI@ UMNOVENIQ NA NEZAWISIMU@ PEREMENNU@ W KLASSE

Rloc1 : fx(t) tf(t) (t 2 R).

268

8. pUSTX f

2 R1 (R) | NEPRERYWNAQ KUSO^NO-GLADKAQ NA KAVDOM OT-

REZKE ^ISLOWOJ PRQMOJ FUNKCIQ I f]x 2 R1(R). tOGDA f GLADKAQ (NA KAVDOM OTREZKE ^ISLOWOJ PRQMOJ) I

(3)

 

 

f0

= if]x[:

 

 

 

tAK KAK f 2 R1(R), IZ x165 SLEDUET, ^TO f] NEPRERYWNA I PRINADLEVIT

KLASSU

R1

R

POSKOLXKU

]

R

oTS@DA S U^ETOM NEPRE

-

 

( n(,1; 1)),

 

f x 2 R1

( ).

RYWNOSTI f] SLEDUET, ^TO f] 2 R1(R). iZ PP. 6

I 5

 

f (x) = f][(x) = p12 Z f](u)eixu du:

iNTEGRAL W PRAWOJ ^ASTI POLU^ENNOGO RAWENSTWA MOVNO DIFFERENCIRO- WATX PO PARAMETRU:

(4) f0(x) = pi2 Z f](u)ueixu du:

dEJSTWITELXNO, PODYNTEGRALXNAQ FUNKCIQ W (4) NEPRERYWNA PO PEREMEN-

NYM

x

I

u,

PRI^EM

jf

]

 

 

 

 

ixu

j = jf

]

 

 

 

 

 

 

R

I PO PRIZNAKU wEJER

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(u)ue

 

 

x(u)j 2 R1 ( ),

 

 

 

 

 

[TRASSA INTEGRAL W PRAWOJ ^ASTI (4) SHODITSQ RAWNOMERNO; f0(x) NEPRE-

RYWNA PO x W SILU x165.

 

 

>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9. z A M E ^ A N I E. uTWERVDENIE P. 6 OSTAETSQ

SPRAWEDLIWYM (WY-

^ISLENIQ OPU]ENY) DLQ KUSO^NO-GLADKIH (NE OBQZATELXNO NEPRERYWNYH)

FUNKCIJ f , IME@]IH KONE^NOE ^ISLO TO^EK RAZRYWA:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

[f (x+) + f(x

)] = v:p:

1

 

 

 

ei x d

1

 

f (t)e,i t dt

 

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p2 Z

p2 Z

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10. p R I M E R. pUSTX

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (x) = 8

1;

 

 

 

ESLI

 

x

 

a < ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1=2;

 

ESLI jx

, aj = ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

 

,

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0;

 

 

 

ESLI

 

x

 

a > .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<

 

 

 

j

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

]

 

 

 

 

2

 

1=2

e,

ixa

sin: x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tOGDA f

 

 

(x) = (

 

)

 

 

 

 

 

x

 

 

, TAK ^TO IZ P. 6 S U^ETOM

P. 9 f (x) =

 

2

 

1=2

e,

ixa

sin x

 

 

[

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f( )

 

 

x

 

 

g

 

. w DANNOM PRIMERE f FINITNA (TO ESTX supp(f ) KOM-

PAKTEN), NO f] UVE NE FINITNA I f] 2 R2(R)nR1(R).

 

 

 

 

 

269

|lementy teorii obob}ennyh funkcij

x169. wWEDENIE

oSNOWY MATEMATI^ESKOJ TEORII OBOB]ENNYH FUNKCIJ ZALOVENY W 30-E GODY s. l. sOBOLEWYM W SWQZI S RE[ENIEM ZADA^I kO[I DLQ GI- PERBOLI^ESKIH URAWNENIJ. fRANCUZSKIJ MATEMATIK l. {WARC W NA^ALE 50-H GODOW DAL SISTEMATI^ESKOE IZLOVENIE TEORII OBOB]ENNYHFUNKCIJ NA BAZE TOPOLOGI^ESKIH LINEJNYH PROSTRANSTW I UKAZAL RQD WAVNYH PRI- MENENIJ \TOJ TEORII.

tEHNIKA OBOB]ENNYHFUNKCIJ DAETUDOBNYJ APPARAT DLQ OPISANIQ RASPREDELENIJ FIZI^ESKIH WELI^IN, WKL@^AQ TAKIE IDEALIZIROWANNYE PONQTIQ, KAK PLOTNOSTX TO^E^NOGO ZARQDA, INTENSIWNOSTX SILY, PRILO- VENNOJ K TO^KE I T. D. w DANNOM RAZDELE BUDUT PRIWEDENY LI[X PERWO- NA^ALXNYE PONQTIQ, SWQZANNYE S IDEEJ OBOB]ENNOJFUNKCII, I SOWSEM NE ZATRONUTY WOPROSY IH PRIMENENIJ.

1. s CELX@ LU^[EGO USWOENIQ IDEI OBOB]ENNOJFUNKCII NA^NEMSO SLU^AQ, PREDSTAWLQ@]EGO LI[X METODI^ESKIJ INTERES. w \TOM PARAGRA- FE O = C00 (R) | WEKTORNOE PROSTRANSTWO WE]ESTWENNYH NEPRERYWNYH FUNKCIJ NA ^ISLOWOJ PRQMOJ S KOMPAKTNYMI NOSITELQMI. bUDEM NAZY-

WATX O PROSTRANSTWOM OSNOWNYH FUNKCIJ. oPREDELIM SHODIMOSTX W O

SLEDU@]IM OBRAZOM: 'n ! ' ('n; ' 2 O), ESLI

(A)

9[a; b] 8n 2 N (supp('n) [a; b]),

 

B

'n =) '.

 

 

 

 

 

 

 

( )

 

 

 

 

!

 

 

lINEJNYJ FUNKCIONAL : O

R (SM. 71.1) NAZOWEM NEPRERYWNYM, ESLI

'n !

' ('n; ' 2

O

)

WLE^ET

 

 

wSQKIJ TAKOJ FUNKCIONAL

 

• ('n ) ! (').

 

BUDEM NAZYWATX OBOB]ENNOJ

FUNKCIEJ NAD O, A WEKTORNOE PROSTRANSTWO

WSEH LINEJNYH NEPRERYWNYH FUNKCIONALOW NA PROSTRANSTWE O NAZOWEM

PROSTRANSTWOM OBOB]ENNYH

FUNKCIJ NAD O. oNO OBOZNA^AETSQ SIMWOLOM

O0.

 

 

 

 

 

 

 

 

2. z A M E ^ A N I E. lINEJNYJ FUNKCIONAL : O ! R NEPRERYWEN TTOGDA ON NEPRERYWEN W , T. E. 'n ! WLE^ET• ('n) ! 0.

pOQSNIM TEPERX, ^TO PRIWEDENNAQ KONSTRUKCIQ W OPREDELENNOMSMYS- LE RAS[IRQET KLASS FUNKCIJ Rloc1 .

270