А.Н.Шерстнев - Математический анализ
..pdfz 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 . nAJD•EM 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? pRIWEDEM• OCENKU |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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 BERETSQ• PRI
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
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. wWED•EM 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
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]ENNYH• FUNKCIJ NA BAZE TOPOLOGI^ESKIH LINEJNYH PROSTRANSTW I UKAZAL RQD WAVNYH PRI- MENENIJ \TOJ TEORII.
tEHNIKA OBOB]ENNYH• FUNKCIJ DAET• UDOBNYJ 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]ENNOJ• FUNKCII, I SOWSEM NE ZATRONUTY WOPROSY IH PRIMENENIJ.
1. s CELX@ LU^[EGO USWOENIQ IDEI OBOB]ENNOJ• FUNKCII NA^NEM• SO 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) NAZOW•EM 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 PRIWED•ENNAQ KONSTRUKCIQ W OPREDELENNOM• SMYS- LE RAS[IRQET KLASS FUNKCIJ Rloc1 .
270