函数项级数 Series of Functions

定义

函数项级数

设 ()是定义在集合 上的函数列,则 称为 上的函数项级数。

收敛域

使 收敛的全体 构成的集合,称为收敛域。

在收敛域上,每一 对应一个和 ,称为和函数。


【直观理解函数列的【一致收敛】和【逐点收敛】】 (一致收敛可以交换求和和其他运算符)


逐点收敛 Pointwise Convergence

逐点收敛

若对每个 ,数项级数 都收敛,则称 在 上逐点收敛。

即:,,,当 时,


一致收敛 Uniform Convergence

一致收敛

若 ,(与 无关),当 时,, 则称 在 上一致收敛。


一致收敛的判别法

Weierstrass 判别法

Weierstrass 判别法

若存在正数列 ,使得 , 且 收敛,则 在 上绝对收敛且一致收敛。

称为优级数

Example

在 上一致收敛。

因为 ,而 收敛()。

Abel 判别法

Abel 判别法

若:

  1. 在 上一致收敛
  2. 对每个 单调,且一致有界(即 ,,)

则 在 上一致收敛。


一致收敛的性质(逐项运算)

连续性:逐项取极限

若 连续,且 在 上一致收敛到 ,则 也连续,且 即极限运算与求和可交换。

逐项积分

若 连续, 在 上一致收敛,则 即积分运算与求和可交换。

逐项求导

若 可导, 逐点收敛到 ,且 一致收敛,则 即求导运算与求和可交换。

注意

逐项求导的条件最苛刻:要求导数级数一致收敛,而非原级数一致收敛。