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

posobie-fa-2015

.pdf
Скачиваний:
65
Добавлен:
16.03.2016
Размер:
573.03 Кб
Скачать

в)

во всех не предкомпактно;

г)

во всех компактно;

д)

предкомпактно, не компактно;

е)

предкомпактно; компактно () b a > 2 ;

ж), з) во всех предкомпактно, но не компактно;

и)

в C[0; 1] не предкомпактно;

 

в Lp[0; 1] предкомпактно, но не компактно;

к)

в Lp при 1 6 p <

3

предкомпактно, но не компактно,

 

 

2

 

востальных не предкомпактно.

6.21.а)–г) Предкомпактны, но не компактны;

 

д) не предкомпактно; е), ж) компактно.

6.23.

а), б) Нет;

в) да. 6.24. а) Нет; б) да.

6.25. Компактно в c0; c; ℓp; p > 3.

6.30.

Не всегда.

6.31. Не всегда.

Тема 7

15.1.Может быть невыпуклым.

15.3.Да, если x0 2 L; нет, если x0 ̸2L:

15.4.Может быть незамкнутой.

15.6.Нет, если X ≠ f0g.

15.8.Все финитные последовательности.

15.9.

a), г) Нет; б), в), д), е) да.

15.10.

a) Да; б) не всегда.

15.13.

а), г), д), з), и) Нет; б), в), е), ж) да.

181

15.14. а) Да при p = 1; нет при p = 2; p = 1; б), в) да; г), д), ж) нет;

е) да, если c = 0; нет, если c ≠ 0:

7.20.а), д) Ближайших точек бесконечно много; б) не достигается;

в), г) существует единственная ближайшая точка.

15.20. Не всегда.

Тема 8

8.25.а)–г) M? = f0g;

 

д) {x 2 L2[0; 1]: x(t) = 0 п. в. на [2; 1]};

 

1

 

 

е) {x 2 L2[0; 1]: x(t) const}.

8.26.

а) {x 2 C[ 1; 1]: x(t) = 0; t 2 [0; 1]}; б) M? = f0g:

8.27.

а) M = x0 ; где x0 = (1; 1; : : : ; 1; 0; 0; : : :);

 

 

 

 

 

 

 

б) M? = a; b , a = (1;|2; 4

{z; 0; 0}; : : :);

 

10

 

 

 

b = (0; 1; 3; 0; 1; 0; : : :);

в), г) M? = f0g:

8.30.1: 8.31. p1 .

3 10

8.32. a) PrL x0 = x0

 

1

 

 

(1; 0; 3; 0; 1; 0; 0; : : :);

 

 

 

55

 

 

 

 

 

 

 

(x0; L?) =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

2

 

1

 

 

(x0; L) =

5p

 

;

 

 

 

 

 

:

6

 

275

 

11

 

 

182

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б)

PrL x0 = (

22

;

1

;

8

;

 

1

;

14

; 0; 0; : : :) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

45

8

45

8

45

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8611

 

 

 

 

 

 

8611

 

 

(x0; L) =

 

 

 

 

 

 

 

;

 

(x0; L?) =

60p

 

 

:

 

 

6

 

 

 

21600

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

8.33.12(x(t) + x( t)):

8.34.

a)

 

e2

1

 

 

 

 

 

 

 

e2

1

 

3

 

 

 

p0(t) =

 

 

 

 

;

p1

(t) =

 

 

 

 

+

 

 

t;

 

2e

 

 

2e

e

 

 

 

 

33

 

 

3e

 

3

 

(

15e

105

) t2;

 

 

p2(t) =

 

 

 

 

+

 

 

 

t +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4e

4

e

4

 

 

 

 

 

 

4e

 

б) p0(t) = 0; p1

(t) =

 

3

t; p2(t) =

 

3

t:

 

 

 

 

5

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.38.

Семейство fe (t)g 2R, где e (t) = {

1;

t = ;

0;

t ̸= :

8.46.а) Множество четных функций; б) множество нечетных функций.

8.48.fcos ntgn=0;2;3;::: [ fp2n+1(t)gn2N ; здесь p2n+1– многочлены Лежандра.

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

p

 

 

(t2

 

).

8.49.

 

1

 

2

 

 

2

1

p0

(t) =

p4

 

; p1(t) =

p4

 

t;

p2(t) =

p4

 

 

2

 

 

 

8.50.

p0

(t) = 1; p1(t) = t

1; p2

(t) =

1

(t2

4t + 2).

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема 9

9.1.a), б) Нелинейный, ограниченный, непрерывный.

9.2.a) Нелинейный, ограниченный, непрерывный; б) нелинейный, неограниченный, разрывный.

9.3.а) Линейный, ограниченный, непрерывный; б), в) линейный, неограниченный, разрывный.

9.4.Линейный, ограниченный, непрерывный.

9.5.Линейный, неограниченный, разрывный.

9.6.Нелинейный, неограниченный, разрывный.

9.7.Нелинейный, ограниченный, непрерывный.

9.8.а) Нелинейный, ограниченный, непрерывный; б) нелинейный, неограниченный, разрывный.

9.9.а) Линейный, ограниченный, непрерывный; б), в) линейный, неограниченный, разрывный.

9.11.Непрерывен () f kg 2 m.

9.12.а) Линейный, ограниченный, непрерывный; б) линейный, неограниченный, разрывный.

9.13.а) Нелинейный, ограниченный, непрерывный; б) нелинейный, неограниченный, разрывный.

9.14.а), б) Нелинейный, ограниченный, непрерывный.

9.15.б) Нелинейный, ограниченный, непрерывный.

9.16.а), б) Нелинейный, ограниченный, непрерывный.

9.17.а), б) Нелинейный, ограниченный, непрерывный; в) нелинейный, неограниченный, разрывный.

9.18.Нелинейный, ограниченный, разрывный.

9.19.Линейный, неограниченный, разрывный.

9.20.а), б) Нелинейный, ограниченный, непрерывный.

9.21.а), б) Нелинейный, ограниченный, непрерывный.

9.22.а) Нелинейный, при > 1 ограниченный, непрерывный;

при 0 < < 1 неограниченный, разрывный; б) нелинейный, ограниченный, непрерывный.

184

9.23.Линейный, неограниченный, разрывный.

9.24.Нелинейный, ограниченный, непрерывный.

9.25.а) Линейный, неограниченный, разрывный; б) линейный, ограниченный, непрерывный.

Тема 10

 

 

 

 

81

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10.1.

a) f =

 

 

 

 

;

б) f = 6

3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

49

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10.2.

а) f =

 

 

 

 

;

б) f = 6

3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10.3.

а) f =

 

 

;

 

 

б) f =

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

16

 

 

 

))

 

;

 

p + q = 1.

 

в) f = (2 B (

2

; 2

 

 

 

 

1=q

 

 

 

 

 

 

1

 

 

3q + 1

 

q + 1

 

 

 

1

 

1

 

10.4.

а) f =

3

, недостижима;

 

 

 

б) f = 2, достижима.

 

 

 

 

 

2

 

 

 

10.5.

а) f = 1, достижима;

 

 

б) f = 2, достижима.

10.6.

f = j j + j j.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10.7.

а) f = 1, недостижима;

 

б) f = 1, достижима.

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

10.8.

а) f =

 

 

;

 

 

б) f = p

 

;

 

 

 

в) f =

 

.

3

 

 

 

 

 

52=3

 

 

2

 

 

 

 

3

< p 6 1;

 

 

f = (

 

6

 

 

)

1=q

 

1

1

 

 

 

10.9.

 

 

 

 

 

 

 

= 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

+

 

 

2

 

 

3

 

 

q

p

q

10.10. а) A =

7

;

б) A = 4;

 

 

 

в) A = 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

10.11. а) A =

3

;

б) A = 2;

 

 

 

в) A = 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

10.12. а) A = 1;

б) A = 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

185

2

.

10.14. A = 1.

 

10.15. A = 1.

10.13. A =

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

1 + p

 

 

 

 

 

 

 

10.16. а) A = 2;

б) A =

5

;

в) A = 2.

 

2

 

10.17. а) A = e;

б) A = 4.

 

 

 

 

 

 

 

 

3

.

10.19. A = sup j nj.

 

 

 

10.18. A =

 

 

 

 

e

 

 

 

10.20. а) J = 1;

б) J = (b

a)1=p

1=q;

в) J = 1.

10.21. а) A = φ C[a;b];

б) A = φ L2[a;b];

 

 

в) A = φ L1[a;b]

= 3 maxfj sin tj : t 2 [a; b]g.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

10.22. а) A = 1;

б) A = 4;

в) A =

2

3

.

 

 

9

 

10.23.A = 1.

10.24.а) > 0, A = 1; б) 0 < 6 1, A = p1 .

10.25.0 < 6 2 + 1; A = p1 .

10.29. K(t; 1)x(1) K(t; 0)x(0)

0

1 x(s)Ks(t; s) ds:

Тема 11

 

 

11.2.Не сходится поточечно; не сходится равномерно.

11.3.а), б) Сходится поточечно, не сходится равномерно; в) не сходится поточечно; не сходится равномерно.

11.4.а) Сходится поточечно и равномерно, если 2 c0; если ̸2c0; сходится поточечно, но не равномер-

но в p; 1 6 p < 1, и не сходится в 1:

б) сходится поточечно и равномерно, если 2 c0;

186

не сходится, если ̸2c0;

в) сходится поточечно при любых , сходится равномерно при 2 c0.

11.7.Не сходится равномерно; сходится поточечно.

11.9.При < 1 сходится поточечно и равномерно; при = 1 сходится поточечно, не сходится равномерно.

11.10.а), б), д) Сходится поточечно, не сходится равномерно; в), г) сходится поточечно и равномерно.

11.11.а) Сходится поточечно, не сходится равномерно в p

 

 

(1 6 p < 1);

c;

 

c0;

 

не сходится в 1;

 

б)

сходится поточечно и равномерно в p (1 6 p < 1);

 

 

не сходится в 1;

c;

 

c0:

 

 

 

 

Тема 12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12.1.

Пусть e1; e2 – базис в X; 1 = f(e1); 2 = f(e2);

 

a) f

 

 

 

1

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= a1

 

 

+

 

 

 

b2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

b

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

б)

 

f

 

=

 

 

 

+

1

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

{

 

 

 

 

 

 

 

}

 

 

 

 

 

в)

 

f

 

 

 

1

 

 

2

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

= max

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г)

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

2

 

 

 

 

 

j

 

 

 

 

 

 

 

 

j

 

j

 

 

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

д) f =

1 + 3 1 + 2 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

1 + 2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

е) f

=

 

2p

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

2

 

:

 

 

2

 

 

 

 

 

 

12.3.

1) f(x) =

 

 

16

 

1

 

 

 

 

1

 

2;

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2) a) f(x) =

 

 

3

1 +

 

6

2;

 

 

 

 

 

 

5

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

187

 

 

б) f(x) = 1 + (1 ) 2; j j 6 1:

 

 

 

 

 

 

 

3) а) f(x) = 9 1

 

9 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б) f(x) = (9 + ) 1

2 2; 2 [ 15; 9]

 

 

 

 

 

12.8.

a)

 

 

7 ln 2

 

1

 

 

в C[0; 3], достижимо;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 ln 2

 

1 в L1[0; 3]; достижимо;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б)

179

 

2

в C[0; 3], недостижимо;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

179

 

1

в L1[0; 3], недостижимо.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

1

sin 1

 

sin 1

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

p3) ;

12.9.

а)

 

 

 

 

;

б)

 

 

 

;

в)

 

;

г)

p

 

 

+ 1

5

 

2

 

2

3

 

 

3

 

д)

 

1

;

 

е)

 

8

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12.10.В 1 не сходится сильно, не сходится слабо;

вc0; ℓp (1 < p < 1) сильно не сходится, слабо сходится.

12.11.При a 2 (0; 1) сходится сильно и слабо;

при a > 1 сильно не сходится, слабо не сходится.

12.12. Сходится слабо в L2[0; ], не сходится слабо в C[0; ]:

12.14. a)

Не сходится сильно, сходится слабо и слабо;

б)

в c0 не сходится сильно и слабо, сходится слабо;

 

в p не сходится сильно, сходится слабо и слабо;

в)

сходится сильно, слабо и слабо.

12.15. Из сильной сходимости следует слабая, а из слабой –слабая.

Тема 13

13.1. A : R2 ! ℓ2, A y = ( 1; 1; 3 2; 0; 2; 0; 0; : : :). 188

13.2.

A : 2 ! ℓ2, A y = (0; 1; 0; 2; 0; 3; 0; 0; : : :).

13.3.

A : L2[ 1; 0] ! L2

[0; 1], (A

y)(t) = 01 es ty(s) ds.

13.4.

A ; B : 2 ! ℓ2, A

 

= B, B

= A.

13.5.

A : 2

! ℓ2, Ay = f

 

k kgk1=1, A самосопряженный, ес-

 

 

ли k 2 R.

 

 

 

 

 

 

13.6.

A : 2

! ℓ2,

 

 

 

 

3

4

 

A y =

(4 2

1 + 6 3; 2; 2 1; 4 4;

5 5; : : :).

13.7.

A : L2[ 3; 3] ! L2

[ 3; 3],

 

 

 

(A x) (t) =

t3(4ts 5t2)y(s) ds.

 

13.8.A: 1 ! ℓ2, Ay = y.

13.9.A: 1 ! ℓ1, Ay = ( 1; 1; 2; 2; : : :).

13.10. A : L2[0; 1] ! L2[0; 1], (A y)(t) = e ity(t).

13.11. A: L5=4[0; 1] ! L3=2[0; 1],

(Ay)(t) = t

1 st2y(s) ds.

13.12. A самосопряженный.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

 

1

 

1

 

 

 

 

13.13.

A: qm! ℓpn

(

 

 

+

 

= 1;

 

 

 

+

 

= 1),

 

p

p

 

q

q

 

m

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ay = { k=1 akℓ k}=1, если p ̸= 2 или q ̸= 2;

 

m

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A y = { k=1

akℓ

k

}=1, если p = q = 2,

 

и A самосопряженный, если n = m,

 

= aℓk.

 

akℓ

13.14. а) A: 4=3 ! ℓ1;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б) A: 1 ! ℓ1, Ay = (0; : : : ; 0; n 1; n+1 2; : : :).

 

 

 

 

 

 

 

 

|

n{z1

 

}

 

 

 

 

 

189

13.15. A: 3=2 ! ℓ2,

Ay = (0; 0; 0; 4; 5; : : :).

)

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

5

13.16. а) A: 5=4 ! ℓ3=2, Ay = { k=1

2ik + (2 + i)k}=1;

 

 

 

 

 

(

 

)

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

5

б) A : 23 ! ℓ25, A y = { k=1

2 ik + (2 i)k}=1.

13.17. A: L3=2[0; 1] ! L3=2[0; 1], (Ay)(t) = 2ty(t2).

 

 

13.18. A: L2[2; 3] ! L4=3[1; 2], (Ay)(t) = 2

3 cos( s)y(s) ds.

13.19. A : L2(R) ! L2(R),

 

 

 

 

 

 

 

1

 

i(t=3)y (

t

2

).

 

 

 

 

(A y)(t) =

 

e

 

+

 

 

 

 

 

3

3

3

 

 

 

 

13.20. A: 2 ! ℓ1, Ay = y.

Тема 14

14.1.A 1y = ( 2; 3; : : :); D(A 1) = fy 2 ℓ1 : y = (0; 1; 2; : : :)g,

A 1 непрерывен; B необратим.

14.2.Необратим.

 

n

1

14.3. Обратим, если n ̸= 0 для всех n 2 N, A 1y = {

 

}n=1,

n

A 1 непрерывен тогда и только тогда, когда inf j nj > 0.

14.4.а) Необратим;

б)

D(A 1) = C[0; 1], (A 1y)(t) = 0t y(s) ds,

 

A

1

непрерывен;

в)

D(A 1) = C[0; 1], (A 1y)(t) = y(1) + 0t y(s) ds,

 

A

1

непрерывен;

190

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]