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

 

 

3. kAVDOJ FUNKCII f 2 R1loc

SOOTWETSTWUET OBOB]ENNAQ FUNKCIQ

f

2

O

0,

OPREDELENNAQ RAWENSTWOM

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( )

 

 

 

 

 

f (') Z

f(x)'(x) dx; ' 2 O:

 

 

 

 

 

pRI \TOM UKAZANNOE SOOTWETSTWIE IN_EKTIWNO.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

iNTEGRAL W PRAWOJ ^ASTI KORREKTNO OPREDELEN

 

(!!)

I

f |

LINEJNYJ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

FUNKCIONAL NA O. uSTANOWIM NEPRERYWNOSTX FUNKCIONALA f . pUSTX

'n

! ('n 2

O) I OTREZOK [a; b] TAKOW, ^TO supp('n ) [a; b] (n 2 N).

tOGDA f ('n )

! 0 W SILU OCENKI

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j f ('n)j Za jf(x)jj'n(x)j dx k'nk[a;b]Za jf(x)j dx

 

 

S U^ETOM TOGO

,

^TO W SILU B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( ) 'n =) .

 

 

 

 

 

! f LINEJNO PO

 

 

dOKAVEM IN_EKTIWNOSTX. tAK KAK SOOTWETSTWIE f

f , DOSTATO^NO PROWERITX, ^TO f = WLE^ET f

= 0. iTAK,

PUSTX =

f

 

 

loc

 

 

 

 

6

 

 

 

6

 

 

 

6

2 R1

 

. |TO OZNA^AET, ^TO SU]ESTWUET OTREZOK [a; b]

 

R TAKOJ, ^TO IN-

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

TEGRAL

Za f(x)dx NE IMEET OSOBENNOSTEJ NA [a; b] I

Za

jf (x)jdx > 0. sLE-

DOWATELXNO

, f

NEPRERYWNA P W

NA

[a; b],

I ZNA^IT

,

NAJDETSQ

x0 2 (a; b)

 

 

 

 

 

 

. .

 

 

 

 

 

|

TO^KA NEPRERYWNOSTI FUNKCII

f ,

W KOTOROJ

f (x0 ) = 0;

NAPRIMER

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

PUSTX f (x0) > 0. sLEDOWATELXNO, f STROGO POLOVITELXNA W NEKOTOROJ

OKRESTNOSTI

(x0

, "; x0 + ")

[a; b].

wOZXMEM

 

 

O

; ' 0;

^TOBY

 

 

 

 

 

 

 

• ' 2

 

 

 

supp(')

 

(x0

,

"; x0 + "); '(x0) = 1. w SILU 50.3 POLU^IM f (') =

x0+"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Zx0

 

f (x)'(x) dx > 0, TO ESTX f

= 0:

 

>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,tAKIM OBRAZOM, OSU]ESTWLENO WLOVENIE

loc

W O0. oKAZYWAETSQ, PRO-

STRANSTWO O0 [IRE,

^EM

 

loc

 

 

 

 

 

 

R1

 

 

 

 

 

 

R1

 

: SU]ESTWU@T OBOB]ENNYE FUNKCII, NE QW-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

loc

 

 

 

 

 

 

 

 

LQ@]IESQ FUNKCIONALAMI WIDA f (f 2 R1

).

 

 

 

 

 

 

 

 

4. [ -FUNKCIQ]. oPREDELIM FUNKCIONAL NA PROSTRANSTWE O FORMULOJ

(') = '(0) ('

2

 

O). tOGDA 0 =

 

2

O0 (!!). pOKAVEM, ^TO NE SU]ESTWUET

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (x)'(x)dx (' 2

f 2 R1loc TAKOJ, ^TO = f . pUSTX, NAPROTIW, '(0) = Z

O), GDE f

| NEKOTORAQ FUNKCIQ IZ

R1loc. pOKAVEM TOGDA, ^TO f(x) = 0

P.W. (\TO BUDET OZNA^ATX, ^TO f

= 0 W PROTIWORE^IE S TEM, ^TO = 0).

pUSTX x0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

(= 0) | TO^KA NEPRERYWNOSTI FUNKCII f . eSLI f(x0) = 0, TO

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

2

O TAK

 

^TOBY

 

 

 

 

 

 

 

,

 

6

 

LEGKO PODOBRATX

'

,

0

 

 

supp(')

(x0

"; x0 +"); '(x0) =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

62

 

 

 

 

 

 

271

x0+"

1, GDE " > 0 TAKOWO, ^TO sgnf(x) = sgnf(x0) (x 2 (x0 , "; x0 + ")). w \TOM SLU^AE 0 = '(0) = Zx0," f (x)'(x) dx 6= 0 | PROTIWORE^IE. tAKIM OBRAZOM, f (x) = 0 P.W.

5. dLQ OBY^NYH FUNKCIJ f : R ! R PO SAMOMU OPREDELENI@ MOVNO

GOWORITX O ZNA^ENII f (x) FUNKCII f W TO^KE x. dLQ \LEMENTA f PRO- STRANSTWA Rloc1 \TO UVE NE TAK (WSPOMNIM, ^TO f | \TO KLASS FUNKCIJ,

OTLI^A@]IHSQ MEVDU SOBOJ NA MNOVESTWE LEBEGOWOJ MERY NULX). wY- BRAW FUNKCI@ | PREDSTAWITELQ KLASSA, MOVNO GOWORITX O EE ZNA^ENIQH W TO^KAH. dLQ OBOB]ENNYHFUNKCIJ UTRA^IWAETSQ I TAKOE PONIMANIE. oTMETIM, ODNAKO, ^TO PRI RASSMOTRENNOM WY[E WLOVENII Rloc1 W O0 PO OBOB]ENNOJ FUNKCII f MOVNO WOSSTANOWITX ZNA^ENIE f W EETO^KAH NEPRERYWNOSTI. dEJSTWITELXNO, PUSTX x0 | TO^KA NEPRERYWNOSTI f , I

POSLEDOWATELXNOSTX 'n 2 O OPREDELENA USLOWIQMI 'n 0; supp('n)

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x0 , n; x0

+ n);

R

'n (x) dx = 1.

tOGDA PO TEOREME O SREDNEM

50.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x0

+

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x0

+

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

f ('n ) =

 

 

 

 

 

 

f(x)'n

(x)dx =

n

 

 

 

'n(x) dx = n;

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Zx0, n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Zx0,n

 

 

 

GDE n

2

[

 

1

 

inf

 

 

 

 

1

 

f (x);

 

sup

 

 

 

f (x)]. tAK KAK f NEPRERYWNA W

 

 

x0,

x x0+

 

 

 

 

 

 

 

x0,

1

x x0+

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TO^KE x0, TO n , f (x0 +

1

) ! 0 (n ! +1). sLEDOWATELXNO,

 

n

 

f (x0) = lim f(x0 +

 

1

) = lim[f(x0

+

1

)

,

n ] + lim n = lim n

= lim f ('n ):

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

n

 

 

n

 

 

 

n

 

 

 

 

n

 

n

x170. pROSTRANSTWA OSNOWNYH FUNKCIJ D I S

wYBOR PROSTRANSTWA OSNOWNYH FUNKCIJ, KAK PRAWILO, DIKTUETSQ ZA- DA^AMI, KOTORYE PREDPOLAGAETSQ RE[ATX METODAMI TEORII OBOB]ENNYHFUNKCIJ. oBY^NO \TO PROSTRANSTWA BESKONE^NO DIFFERENCIRUEMYH, BYST- RO UBYWA@]IH NA BESKONE^NOSTI FUNKCIJ. rASSMOTRIM DWA HARAKTERNYH PROSTRANSTWA OSNOWNYH FUNKCIJ, OGRANI^IW[ISX SLU^AEM FUNKCIJ OD- NOGO PEREMENNOGO. tOPOLOGI^ESKIE STRUKTURY W NIH BUDEM OPISYWATX W TERMINAH SHODQ]IHSQ POSLEDOWATELXNOSTEJ. |TO WOZMOVNO, TAK KAK PRO- STRANSTWA OBLADA@T 1-J AKSIOMOJ S^ETNOSTI• (SM. 101.7).

1. pROSTRANSTWOM D NAZYWAETSQ KOMPLEKSNOE WEKTORNOE PROSTRAN- STWO FUNKCIJ, ZADANNYH NA ^ISLOWOJ PRQMOJ, NEOGRANI^ENNOE ^ISLO RAZ

272

R1(R); R2(R). bOLEE

DIFFERENCIRUEMYH I OBLADA@]IH KOMPAKTNYMI NOSITELQMI. sHODIMOSTX

W \TOM PROSTRANSTWE OPREDELENA USLOWIEM: POSLEDOWATELXNOSTX 'n ,!D , ESLI

(A)

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

(B)

'(k) = (n

+ ); k = 0; 1; 2; : : :,

 

n

)

! 1

TO ESTX POSLEDOWATELXNOSTX 'n STREMITSQ K NUL@ RAWNOMERNO WMESTE SO

WSEMI SWOIMI PROIZWODNYMI.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z A M E ^ A N I Q. 2. pROSTRANSTWO

D NETRIWIALXNO1

. nAPRIMER, W D

WHODIT FUNKCIQ '(x) =

(x)

 

exp

 

 

 

(x R) (!!).

 

 

 

 

 

 

 

 

(0;1)

 

 

f,x(1 , x)g

2

 

 

 

 

 

3. fUNKCII

 

 

 

 

 

 

( )

k'kk xsup2Rj'(k)(x)j

(k = 0; 1; 2; : : :)

 

 

 

QWLQ@TSQ POLUNORMAMI W D

I USLOWIE (B) P. 1 \KWIWALENTNO TOMU, ^TO

k'nkk ! 0 (n ! +1) PRI L@BOM k = 0; 1; 2; : : : .

 

 

 

 

 

 

 

4. pROSTRANSTWOM S (PROSTRANSTWOM BYSTRO UBYWA@]IH NA BESKO-

NE^NOSTI FUNKCIJ) NAZYWAETSQ KOMPLEKSNOE WEKTORNOE PROSTRANSTWO NE-

OGRANI^ENNOE ^ISLO RAZ DIFFERENCIRUEMYH FUNKCIJ ', ZADANNYH NA ^I-

SLOWOJ PRQMOJ I UDOWLETWORQ@]IH TREBOWANI@:

 

 

 

 

 

 

 

k'kk;m xsup(1R

+ jxjm)j'(k) (x)j < +1 (k; m = 0; 1; 2; : : :):

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sHODIMOSTX W PROSTRANSTWE OPREDELENA USLOWIEM

 

 

S

 

ESLI

k'kk;m !

 

 

 

 

 

 

 

 

: 'n ,! ,

 

0 (n ! +1); k; m = 0; 1; 2; : : : .

5. z A M E ^ A N I E. sPRAWEDLIWO WKL@^ENIE D S, KOTOROE SOGLASU-

D S

ETSQ SO STRUKTURAMI SHODIMOSTI: 'n ,! ) 'n ,! .

u P R A V N E N I Q. 6. pOKAVITE, ^TO POLUNORMY ( ) W PROSTRANSTWE D QWLQ@TSQ NORMAMI.

7. pOKAVITE, ^TO IME@T MESTO WKL@^ENIQ S TOGO, ' 2 S WLE^ET• '(k) 2 R1 (R) \ R2(R) (k 2 N).

8. sHODIMOSTX W PROSTRANSTWAH OSNOWNYH FUNKCIJ D I S, OPREDELENNAQ

W PP. 1 I 4, ESTESTWENNO SWQZANA S PODHODQ]IMI TOPOLOGIQMI W \TIH PRO- STRANSTWAH. oPI[ITE BAZIS OKRESTNOSTEJ TO^KI ' 2 D (SOOTWETSTWENNO

273

' 2 S ) W SOOTWETSTWU@]EJ TOPOLOGII PROSTRANSTWA D (SOOTWETSTWENNO

PROSTRANSTWA S ).

x171. lINEJNYE OTOBRAVENIQ W PROSTRANSTWAH OSNOWNYH

FUNKCIJ

1. wS@DU NIVE ^EREZ O OBOZNA^AETSQ ODNO IZ PROSTRANSTW OSNOWNYH FUNKCIJ D ILI S. oTOBRAVENIE A : O ! O NAZYWAETSQ NEPRERYWNYM,

O O

ESLI 'n ,! ' WLE^ET A('n) ,! A(').

lINEJNOE OTOBRAVENIE A : O ! O NEPRERYWNO TTOGDA A NEPRERYWNO W TO^KE (!!). rASSMOTRIM OSNOWNYE PRIMERY LINEJNYH NEPRERYWNYH

OTOBRAVENIJ.

2. oPERACIQ DIFFERENCIROWANIQ. oTOBRAVENIQ

D(N)(') '(N) (' 2 O; N 2 N)

| NEPRERYWNYE LINEJNYE OTOBRAVENIQ W PROSTRANSTWE O.

 

 

rASSMOTRIM, NAPRIMER, SLU^AJ PROSTRANSTWA S. s U^ETOM

170.3 IME-

EM

 

S

 

 

 

 

(N)

 

 

'n

,!

 

) k'nkk;m

 

! 0 (k; m = 0; 1; 2; : : :) ) kD

'nkk;m =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k'nkk+N;m !

0 (n ! +1):

 

>

 

 

 

 

 

 

 

 

rASSMOTRIM TEPERX OPERACI@ UMNOVENIQ NA FUNKCI@.

 

 

 

 

3. pUSTX

 

: R ! R | PROIZWOLXNAQ BESKONE^NO DIFFERENCIRUEMAQ

FUNKCIQ. oTOBRAVENIE T

 

: D ! D, ZADANNOE RAWENSTWOM (T ')(x)

(x)'(x); '

2 D, ESTX LINEJNOE NEPRERYWNOE OTOBRAVENIE PROSTRAN-

STWA D (!!).

 

 

 

 

 

 

 

 

~TOBY KORREKTNO OPREDELITX ANALOGI^NU@ OPERACI@ W PROSTRANSTWE

S NAM PONADOBITSQ NEKOTORAQ PODGOTOWKA.

4. bESKONE^NO DIFFERENCIRUEMU@ FUNKCI@ : R ! R NAZOWEMFUNK-

CIEJ POLINOMIALXNOGO ROSTA, ESLI DLQ L@BOGO k = 0; 1; 2; : : : NAJDUTSQ m = m(k) 2 N I KONSTANTA C > 0 TAKIE, ^TO j (k) (x)j C(1+jxjm); x 2 R.

5. p R I M E R. wSQKIJ POLINOM QWLQETSQ FUNKCIEJ POLINOMIALXNOGO ROSTA.

dOSTATO^NO USTANOWITX OCENKU ja0 + a1x + : : : + anxnj C(1 + jxjn ). uTWERVDENIE WERNO PRI n = 0. pUSTX ONO WERNO DLQ POLINOMOW STEPENI

274

n ,

1: tOGDA DLQ p(x) = a0 + a1x + : : : + anxn IMEEM

 

j

p(x)

a0 + a1x + : : : + an

1xn,1

nj

+

an

x

n

 

C (1 + x n,1)

j j

n

,

 

 

j

 

jj j

 

j j

 

+ janj(1 + jxj

) C1 (1 + jxj

 

);

 

 

 

 

 

 

GDE C1 = maxfjanj; 2Cg: >

6. pUSTX | FUNKCIQ POLINOMIALXNOGO ROSTA. tOGDA OTOBRAVENIE

(T ')(x)

 

(x)'(x); ' 2 S, QWLQETSQ LINEJNYM NEPRERYWNYM OTOBRA-

VENIEM PROSTRANSTWA

S.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pUSTX k; m | PROIZWOLXNYE NEOTRICATELXNYE CELYE ^ISLA. tOGDA PRI

PODHODQ]IH KONSTANTAH C1; C2 I CELYH mj

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x m )( (x)'(x))(k)

 

= (1 + x m )

 

k

 

k

 

(j) (x)'(k,j)(x)

 

 

(1 +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

kj j

j jP=0 j

 

 

 

 

 

 

 

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C1 j=0(1 + jxjm)(1 + jxjmj )j'(k,j) (x)j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C2

 

P (1 +

j

x

m+mj )

'(k,j)(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j=0

 

j

 

 

 

 

j

 

 

 

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C2

j=0 k k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P ' k,j;m+mj :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

:

 

 

 

pUSTX TEPERX

'n ,!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s U^ETOM DOKAZANNOGO NERAWENSTWA

 

 

 

 

 

 

 

 

kT ('n )kk;m

=

sup(1 + jxjm)j(

(x)'n (x))(k)j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2Rk

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j=0 k

 

 

k

 

 

 

 

!

 

 

 

 

 

!

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C2

P

 

'n

 

k,j;m+mj

 

 

0 (n

 

+ ):

>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. pREOBRAZOWANIE fURXE ]) | LINEJNOE NEPRERYWNOE OTOBRAVENIE,

BIEKTIWNO OTOBRAVA@]EE

S NA

S.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pUSTX ' 2 S . tOGDA OPREDELENO EEPREOBRAZOWANIE fURXE '](x) =

 

1

 

 

ixt

 

PRI^EM

 

]

 

NEPRERYWNAQ FUNKCIQ TAK KAK

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p2 Z '(t)e,

 

 

 

 

 

 

 

2 R1

 

 

 

dt,

 

• '

 

|

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

 

'

( ),

SM. 170.7). pOKAVEM, ^TO '] 2 S. fORMALXNO DIFFERENCIRUQ POD ZNAKOM

INTEGRALA, IMEEM DLQ k 2 N:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1)

 

'](k)(x) = Z

(t)e,ixt dt;

 

GDE

(t) =

p

1

(,it)k'(t):

 

 

 

 

 

2

 

 

 

275

w SILU P. 6 2 S, I ZNA^IT, 2 R1 (R), OTKUDA INTEGRAL W PRAWOJ ^ASTI

(1) SHODITSQ RAWNOMERNO, TAK ^TO RAWENSTWO (1) SPRAWEDLIWO. iTAK, OBLADAET PROIZWODNYMI WSEH PORQDKOW. pOSLEDOWATELXNO INTEGRIRUQ PO ^ASTQM W (1), IMEEM

 

 

 

'](k)(x) =

1

Z

0(t)e,ixt dt = : : : =

1

Z

(m)(t)e,ixt dt;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ix

(ix)m

 

OTKUDA DLQ L@BYH k; m

 

 

 

 

 

 

 

(2)

k

']

k

k;m = sup(1 +

x m )

'](k)(x)

(t) dt +

Z j

(m) (t)

dt < +

:

 

 

x

R

 

j j j

j Z j

j

j

1

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

iTAK, '] 2 S. uSTANOWIM TEPERX, ^TO ]) | NEPRERYWNOE LINEJNOE OTO-

 

.

 

 

 

 

 

'n ,! ,

 

 

 

 

k'nkk;m

 

! 0 (n ! +1)

 

 

 

 

BRAVENIE

 

pUSTX

S

 

 

TO ESTX

 

 

 

 

 

 

DLQ L@BYH

k; m. tOGDA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3)

 

 

 

 

 

 

k'n]kk;m Z j

n (t)j dt + Z j

 

n(m)(t)j dt;

 

 

 

 

GDE n(t) =

p

1

(,it)k'n (t). dOSTATO^NO POKAZATX, ^TO INTEGRALY W PRA-

2

WOJ ^ASTI (3) STREMQTSQ K NUL@. dEJSTWITELXNO,

 

 

 

 

 

 

 

 

(m)

(t)j dt = Z j

(m)

 

2

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

Z j n

n

 

(t)j(1 + t

)1 + t2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k nkm;2 Z 1 + t2

 

! 0 (n ! +1):

 

 

 

oSTALOSX UBEDITXSQ W BIEKTIWNOSTI OTOBRAVENIQ ]). s U^ETOM

168.6

'] = )

' = '][ = [ = , TO ESTX ]) IN_EKTIWNO. pUSTX ' 2 S PROIZ-

WOLXNO. pOLAGAQ

 

= '[, IMEEM

2 S; ' = ], TAK ^TO ]) S@R_EKTIWNO.

 

>

 

 

 

 

8. u P R A V N E N I E. pUSTX '0

2 S TAKOWA, ^TO '0(0) = 1. pOKAZATX,

^TO OTOBRAVENIE A0 : S ! S, ZADANNOE RAWENSTWOM

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

['(t) , '(0)'0(t)]; ESLI t 6= 0,

 

 

 

 

 

 

 

 

(A0

')(t) =

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( '0 (0)

,

'(0)'0 (0);

 

ESLI t = 0,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

QWLQETSQ LINEJNYM NEPRERYWNYM OTOBRAVENIEM. fuKAZANIE: POKAZATX SNA^ALA, ^TO ' 2 S ) A0' 2 S . dLQ PROWERKI NEPRERYWNOSTI DOSTATO^NO

276

n

POLU^ITX OCENKU WIDA kA0'kk;m C P k'kkj ;mj . pUSTX, NAPRIMER, k = 0.

j=1

zAFIKSIRUEM > 0. tOGDA PRI jtj :

(1 + jtjm)j 1t ['(t) , '(0)'0 (t)]j 1(k'k0;m + j'(0)jk'0k0;m) C1k'k0;m;

PRI jtj < :

(1 + jtjm)j

1

['(t) ,

'(0)'0 (t)]j = (1 + jtjm)j

1

['(t) , '(0)

t

t

+

'(0)(1 , '0 (t))]j C2[k'k1;0 + k'k0;0];

TAK ^TO kA0'k0;m C(k'k0;m + k'k1;0 + k'k0;0). g

x172. oPREDELENIE OBOB]•ENNOJ FUNKCII

1. pUSTX O | PROSTRANSTWO OSNOWNYH FUNKCIJ. wS@DU NIVE O = D ILI S. oBOB]ENNOJ FUNKCIEJ (NAD O) NAZYWAETSQ NEPRERYWNYJ LINEJ- NYJ FUNKCIONAL : O ! C . pRI \TOM NEPRERYWNOSTX ESTESTWENNO OZNA-

O

^AET, ^TO 'n ,! ) ('n ) ! 0.

nAM BUDET UDOBNO NESKOLXKO IZMENITX OBOZNA^ENIQ: WMESTO (') BUDEM PISATX h ; 'i. nA 1-M MESTE W FORME h ; i STAWITSQ OBOB]ENNAQFUNKCIQ, A NA 2-M | OSNOWNAQ FUNKCIQ, ZNA^ENIE W KOTOROJ WY^ISLQETSQ. sOWO- KUPNOSTX WSEH OBOB]ENNYHFUNKCIJ NAD O BUDET OBOZNA^ATXSQ ^EREZ O0.

w O0 ESTESTWENNO OPREDELQETSQ STRUKTURA KOMPLEKSNOGO WEKTORNOGO PRO- STRANSTWA:

h 1 + 2; 'i h 1; 'i + h 2; 'i; h ; 'i h ; 'i ( 2 C ):

zDESX 1-E RAWENSTWO OPREDELQET SUMMU 1 + 2 OBOB]ENNYH FUNKCIJ, A 2-E | PROIZWEDENIE OBOB]ENNOJFUNKCII NA SKALQR .

 

2.

 

 

 

 

.

S0 D0 . f

 

2 S0; 'n ,! ('n 2 D).

 

 

 

z A M E ^ A N I E

 

 

 

pUSTX

D

w

 

 

170.5 'n ,! ,

 

 

 

h ; 'ni ! 0. g

 

 

SILU

 

S

 

OTKUDA

 

 

 

 

Z

p R I M E R Y.

3. dLQ KAVDOJ FUNKCII f 2 R1loc RAWENSTWO hf; 'i

f (x)'(x) dx (' 2 D) OPREDELQET OBOB]ENNU@ FUNKCI@ hf; i NAD D.

 

4. eSLI f

2 R1loc TAKOWA, ^TO PRI NEKOTOROM m 2 N SPRAWEDLIWA OCENKA

jf(x)j C(1 + jxjm) (x 2

R), TO RAWENSTWO

hf; 'i Z f(x)'(x) dx (' 2 S)

OPREDELQET OBOB]ENNU@

FUNKCI@ NAD S.

 

 

277

5. rAWENSTWO h ; 'i '(0) (' 2 S ) OPREDELQET OBOB]ENNU@ FUNK- CI@ NAD S ; ONA NAZYWAETSQ -FUNKCIEJ dIRAKA. -FUNKCIQ OBOZNA^AETSQ TAKVE SIMWOLOM (x), I UKAZANNOE WY[E RAWENSTWO ZAPISYWA@T W WI-

DE Z (x)'(x) dx = '(0): -FUNKCIQ PREDSTAWLQET SOBOJ MATEMATI^ESKOE

WYRAVENIE PLOTNOSTI EDINI^NOJ MASSY, SOSREDOTO^ENNOJ W TO^KE x = 0. eSLI TAKAQ MASSA SOSREDOTO^ENA W TO^KE x = a, MY PRIHODIM K -FUNKCIIa (x , a), OPREDELQEMOJ RAWENSTWOM h a; 'i '(a) (' 2 S).

6. pUSTX f(x) = x1 (x 6= 0). pOLOVIM

(1)

 

 

 

 

 

hf; 'i =

v.p. Z

 

'(x)

dx (' 2 D):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

62 R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

oTMETIM, ^TO f

 

 

loc,

TAK ^TO SITUACIQ OTLI^NA OT RASSMOTRENNOJ

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

FUNKCI@ NAD D. fpRAWAQ

W P. 3. rAWENSTWO (1) OPREDELQET OBOB]ENNU@

^ASTX (1) OPREDELENA W SILU PREDSTAWLENIQ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2)

 

h

f; '

 

=

Z

 

'(x) , '(0) dx +

v.p.

Z

'(0) dx;

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

ESLI U^ESTX, ^TO INTEGRIROWANIE FAKTI^ESKI WEDETSQ PO KOMPAKTNOMU

 

|

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'n

,!

 

MNOVESTWU

 

NOSITEL@ FUNKCII

 

2

pUSTX TEPERX

 

 

 

D

 

I OTREZOK

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

62

 

 

 

 

 

 

 

 

[a; b] TAKOW, ^TO supp('n )

 

 

 

[a; b]; n

 

 

N. eSLI 0

 

 

 

[a; b], TO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b 'n (x)

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jhf; 'nij

= jZa

 

 

 

 

dxj k'nk0j ln

 

j ! 0 (n ! +1):

 

 

x

 

a

eSLI 0 2 [a; b], TO IZ (2) IMEEM

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jh

 

 

ij

 

 

b

 

 

 

 

 

j

 

 

j

 

 

Za

b 'n(0)

 

 

 

j

 

j

 

j

 

 

f; 'n

=

jZa

'0

 

 

 

 

 

v.p.

 

 

 

x

 

 

 

 

;

n

< 1:

 

 

 

 

 

 

( nx)dx +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

iTAK, jhf; 'nij (b , a)k'nk1 + k'nk0 j v.p. Za

 

 

x j ! 0 (n ! +1).g

7. u P R A V N E N I E. pOKAZATX, ^TO FUNKCIONAL hf; i IZ P. 6 QWLQETSQ

OBOB]ENNOJ FUNKCIEJ NAD S.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x173. sHODIMOSTX OBOB]•ENNYH FUNKCIJ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. w WEKTORNOM PROSTRANSTWE O0

OBOB]ENNYH

FUNKCIJ NAD OSNOW-

NYM PROSTRANSTWOM O WWODITSQ PONQTIE SHODIMOSTI: POSLEDOWATELXNOSTX

278

n 2

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

0

,

 

 

 

h

O

 

NAZYWAETSQ SHODQ]EJSQ K OBOB]ENNOJ FUNKCII

 

O

 

 

ESLI

n

 

 

i

 

h

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k=1

 

lim n; '

 

=

 

; '

 

DLQ L@BOJ '

 

 

 

O. w SOOTWETSTWII S \TIM RQD

 

 

1 k

IZ OBOB]ENNYH FUNKCIJ

k 2

O

0

NAZYWAETSQ SHODQ]IMSQ K OBOB]ENNOJP

 

 

 

 

 

 

 

 

0,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

FUNKCII

 

 

 

O

ESLI K

 

 

SHODITSQ POSLEDOWATELXNOSTX

kP=1 k

EGO ^AST

 

NYH SUMM. 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

2. p R I M E R. rASSMOTRIM POSLEDOWATELXNOSTX OBY^NYH FUNKCIJ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

1=n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h

 

i 2 S

0. pRI \TOM DLQ L@BOJ

fn

=

n

 

 

 

(n

 

 

 

N). w SILU 172.4

 

fn;

 

 

 

 

(0;1=n)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'

2 S

 

hfn; 'i =

Z

 

'(t)dt = '(

1

n)

! '(0) (n ! +1) (0 < n < 1).

 

0

n

sLEDOWATELXNO

 

 

 

; i !

(n ! +1),

GDE

 

FUNKCIQ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, hfn

 

 

| -

 

.

 

 

 

 

 

 

x174. uMNOVENIE OBOB]•ENNYH FUNKCIJ NA BESKONE^NO

DIFFERENCIRUEMYE FUNKCII

1. pUSTX | PROIZWOLXNAQ BESKONE^NO DIFFERENCIRUEMAQ FUNKCIQ I 2 D0. tOGDA RAWENSTWO

( )

 

 

 

h ; 'i h ; 'i

 

 

 

 

 

 

OPREDELQET OBOB]ENNU@ FUNKCI@

NAD D.

'n ,!

.

 

 

171.3

 

 

 

h ; i

 

 

D (!!).

 

 

 

 

 

fUNKCIONAL

 

 

 

LINEEN NA

 

 

pUSTX

 

S

 

w SILU

 

h

 

; 'ni = h ; 'ni

= h ; T 'ni ! 0 (n

! +1):

 

>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

aNALOGI^NO IMEET MESTO UTWERVDENIE

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. eSLI FUNKCIQ

POLINOMIALXNOGO ROSTA, TO RAWENSTWO ( ) OPRE-

DELQET OBOB]ENNU@ FUNKCI@

NAD S (!!).

 

POLOVIM x

 

 

 

 

3. w ^ASTNOSTI, DLQ (x) x (x 2 R) I 2 S0

 

, TAK

^TO x 2 S0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z A M E ^ A N I Q. 4. dANNOE WY[E OPREDELENIE SOGLASUETSQ S OBY^NYM

UMNOVENIEM FUNKCIJ. nAPRIMER, ESLI

 

| BESKONE^NO DIFFERENCIRUE-

MAQ FUNKCIQ, TO

hf; i = h f; i;

f 2 R1loc .

 

 

 

 

 

 

 

 

5. pROIZWEDENIE OBOB]ENNOJ

FUNKCII NA OBOB]ENNU@

FUNKCI@ OPRE-

DELITX NEWOZMOVNO, ESLI TREBOWATX, ^TOBY \TA OPERACIQ BYLA NEPRERYW- NOJ I NA KLASSE OBY^NYH FUNKCIJ SOWPADALA BY S OBY^NYM UMNOVENIEM FUNKCIJ.

279

u P R A V N E N I Q. 6. nAJTI x.

7. nAJTI (x1)x, GDE x1 | OBOB]ENNAQFUNKCIQ IZ 172.6. x175. dIFFERENCIROWANIE OBOB]•ENNYH FUNKCIJ

1. pUSTX O = D ILI S. pROIZWODNOJ OBOB]ENNOJFUNKCII 2 O0 NAZYWAETSQ OBOB]ENNAQFUNKCIQ 0, OPREDELENNAQRAWENSTWOM

h 0; 'i ,h ; '0i; ' 2 O:

dANNOE OPREDELENIE KORREKTNO: 0 | LINEJNYJ FUNKCIONAL, EGO NE-

PRERYWNOSTX SLEDUET IZ 171.2. pO INDUKCII OPREDELQ@TSQ PROIZWODNYE WYS[IH PORQDKOW: (n) ( (n,1))0 (n = 2; 3; : : :).

oPERACIQ DIFFERENCIROWANIQ OBOB]ENNYHFUNKCIJ SOGLASUETSQ S DIFFERENCIROWANIEM OBY^NYH FUNKCIJ.

2. pUSTX f 2 Rloc1 | GLADKAQ NA KAVDOM OTREZKE [a; b] R. tOGDA DLQ OBOB]ENNOJ FUNKCII hf; i 2 D0 IMEET MESTO RAWENSTWO hf; i0 = hf0; i.

pUSTX ' 2 D PROIZWOLXNA. oBOZNA^AQ ^EREZ hf; 'i0 ZNA^ENIE OBOB]ENNOJFUNKCII hf; i0 W TO^KE ', IMEEM

hf; 'i0 =

,hf; '0i = , Z f (x)'0(x) dx

 

+1

 

 

 

 

 

 

+ Z f0(x)'(x)dx = hf0; 'i: >

=

,f (x)'(x)j,1

3. z A M E ^ A N I E. oBRATIM WNIMANIE NA ZAME^ATELXNOE OBSTOQTELX- STWO: WSQKAQ OBOB]ENNAQ FUNKCIQ DIFFERENCIRUEMA (A ZNA^IT, OBLADAET PROIZWODNYMI WSEH PORQDKOW!). w ^ASTNOSTI, KAVDAQ FUNKCIQ f 2 Rloc1 , BUDU^I NE OBQZATELXNO DIFFERENCIRUEMOJ W OBY^NOM SMYSLE, KAK OB- OB]ENNAQFUNKCIQ UVE DIFFERENCIRUEMA I PRITOM SKOLXKO UGODNO RAZ.

 

4. pUSTX n

 

( n;

 

 

O0). tOGDA 0

 

0. eSLI =

1

n

 

 

 

 

 

 

 

!

 

 

 

 

2

 

 

n !

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

( n;

2

O

0),

TO

0

=

0

,

TO ESTX SHODQ]IJSQ RQD IZ OBOB]ENNYH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

FUNKCIJ MOVNO DIFFERENCIROWATXP

PO^LENNO.

i

 

 

n !

 

 

 

 

 

2

 

 

n

h n

 

i ,

n h

i ,h

 

 

 

 

 

 

dLQ

'

 

O

: lim 0

; ' =

lim n; '0 =

; '0

 

,

TO ESTX

0

 

E

 

 

 

 

 

 

0. 2-

UTWERVDENIE NEPOSREDSTWENNO SLEDUET IZ 1-GO. >

280