函數列與函數項級數(一)
1.什麼是函數列
雖然我們現在不知道函數列是什麼,但是我們知道什麼是數列。例如這個數列,而函數列就是用一個個函數來替換,例如,這就是一個函數列。
函數列的定義:設是一列定義在同一數集E(或區間E)上的函數,稱為定義在E上的函數列。
函數列也可以簡單地記作:,n=1,2,3,……或
2.函數列的收斂
一個數列中的數有時候是有限的,有時候是無限的。對于有限的數列不管數列裡有多少元素,我們都能知道它是一個什麼樣子,而對于一個無限的數列要想了解它是一個什麼樣子就不容易了。這個時候人們就好奇一個無限的數列到最後會成為什麼樣子?有的人突發奇想一個無限的數列到最後會不會趨近于某一個數,這就是數列的收斂問題。
對于一個無限的數列如果到最後它趨近于某一個數,那麼它就是收斂的,否則就是發散。
例如 這個數列随着n的不斷變大會不斷地趨近于0。
對于一個定義在數集E(或區間E)上的函數列 來說也會有同樣的問題,而且相比于數列更加複雜,我們不僅要考慮n,還要考慮自變量x。
函數列收斂的定義:設是定義在E上的函數列,取E
若=,則在處收斂,為收斂點。
其中,為極限函數
若=不存在,則在處發散,為發散點。
若對于E都有=,那麼在數集E上收斂,稱為的極限函數。記作:
例如 函數列,
當﹣1<x<1時,=
當X=1時,=
當X≤﹣1或X>1時,不存在
所以,在上收斂。
3.函數列的一緻收斂
我們首先給出一緻收斂的定義:設函數列與函數定義在同一數集D上,若對任給的正數,總存在某一正整數N,使得當n>N時,對一切x∈D,都有
<ε
則稱函數列在D上一緻收斂于f,記作
這個定義也可以簡單地表述為是否存在一個N使得,無論x等于多少,隻要n>N都收斂于。
例2在(0,1)上是否一緻收斂?
下圖為中的部分圖像
由這個圖像我們可以知道
當n=1時,隻有x趨近于0時函數才會趨近于0;
當n=2時,在x小于0.1之後才慢慢地接近于0;
當n=4時,在x小于0.3之後才慢慢地接近于0;
我們再結合下面這張圖
我們可以知道在1的左側,我們總是能夠找到一個數使得,這個數的n次方不趨近于0。
所以, 在(0,1)上不一緻收斂于0
在分析完之後,我們寫一下解題過程。
解:取=,x=
對任意一個正整數N,當n>N 1時,有
所以, 在(0,1)上不一緻收斂。
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