《数学分析》(华师大二版)课本上的习题7(3)

2018-12-10 15:53

4.设函数f和g都在区间I上一致连续. ⑴ 若I为有限区间,证明f?g在I上一致连续;

证 因为f和g都在区间I上一致连续,所以f和g都在区间I上有界(P.172习题2),于是存在M?0,使得对任何x?I有|f(x)|?M,|g(x)|?M. 由一致连续的定义,???0,???0,使得?x?,x???I,只要|x??x??|??,就有|f(x?)?f(x??)|??,

|g(x?)?g(x??)|??. 从而有

|f(x?)g(x?)?f(x??)g(x??)|?|f(x?)g(x?)?f(x?)g(x??)|?|f(x?)g(x??)?f(x??)g(x??)|?|f(x?)|?|g(x?)?g(x??)|?|g(x??)|?|f(x?)?f(x??)|?M??M??2M?

所以f?g在I上一致连续.

⑵ 若I为无限区间,举例说明f?g在I上不一定一致连续.

证 设f(x)?x,g(x)?x,I?(??,??),则f和g都在区间I上一致连续,但f(x)g(x)?x2在区间I上不一致连续.

5.设f定义在(a,b)上. 证明:若对(a,b)内任一收敛数列{xn},极限limf(xn)都

n??存在,则f在(a,b)上一致连续.

证 反证法. 假设f在(a,b)上不一致连续,则存在?0?0,对??(n?1,2,?),

1n??xn??|??,xn???(a,b),尽管|xn存在相应的两点xn1?)?f(xn??)|??0. 于是得,但有|f(xnn?}与{xn??}?(a,b),由致密性定理,存在{xn?}的收敛子列{xn?k},设数列{xn?k?x0?[a,b]. 同时由|xn?k?xn??k|?limxnk??1,得 nkk????k?x0. 作数列: ??k?x0|?|xn??k?xn?k|?|xn?k?x0|?0(k??),又有limxn|xn

150

?1,xn??1,xn?2,xn??2,?,xn?k,xn??k,? {yn}:xn?k)?f(xn??k)|??0,知极限limf(yn)不存在,这与题设矛则limyn?x0,由|f(xnn??n??盾.

6.设函数f在[a,??)上连续,且有斜渐近线,即有数b与c,使得

x???lim[f(x)?bx?c]?0

证明f在[a,??)上一致连续.

证 因lim[f(x)?bx?c]?0,由函数极限的柯西准则,???0,?N?a,使得

x???当x?,x???N时,就有|f(x?)?f(x??)?bx??bx??|??2.

又因函数bx在[N,??)上一致连续,所以???0,使得?x?,x???[N,??),只要

|x??x??|??,就有|bx??bx??|??2,于是

|f(x?)?f(x??)|?|f(x?)?f(x??)?bx??bx??|?|bx??bx??|??2??2??

所以f在[N,??)上一致连续. 又因f在[a,N]上一致连续,从而f在[a,??)上一致连续.

练习题

1.设开区间I?(0,111?11?),开区间族H??(,),(?,)|n?1,2,??,则266?n?2n?I的有限子覆盖是

2.设S?{x|x?(0,1)中的无理数},则S的聚点是 3.设区间I?(0,1],开区间族H?{(x2,3x2)|x?(0,1]},则 (A) H不是I的开覆盖;

(B) H是I的开覆盖,且存在I的有限子覆盖; (C) H是I的开覆盖,但不存在I的有限子覆盖; (D) H是I的开覆盖,也是[0,1]的开覆盖.

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