Теорема о почленном интегрировании.
Пусть непрерывны в V, пусть ряд равномерно сходится в V. Тогда ряд , то есть функциональный ряд можно почленно интегрировать.
Заметим, что суть теоремы содержится в формуле
Доказательство. Так как ряд равномерно сходится в V, то его сумма S(x) непрерывна (теорема о непрерывности суммы ряда) и
Так как непрерывны, то . Составим ряд , покажем, что он сходится к Обозначим частичную сумму
Так как ряд равномерно сходится в V, то .
Оценим .
Теорема о почленном дифференцировании.
Пусть непрерывны в V. Пусть ряд сходится в V, а ряд
.равномерно сходится в V. Тогда ряд можно почленно дифференцировать, причем ( = .
Доказательство. Так как ряд сходится равномерно, то его сумма - непрерывная функция (теорема о непрерывности суммы ряда). Ее можно интегрировать, применяя теорему о почленном интегрировании.
Дифференцируя, получим , то есть .
Лекция 14. Степенные ряды.
Степенным рядомназывается ряд вида
Степенной ряд заведомо сходится при - центр сходимости ряда.
Теорема Абеля.
1) Пусть степенной ряд сходится в точке . Тогда он абсолютно сходится в интервале
, симметричном относительно .
2) Пусть степенной ряд расходится в точке . Тогда он расходится в области .
Доказательство.
1) Пусть степенной ряд сходится в точке , тогда числовой ряд сходится. Тогда по необходимому признаку сходимости ряда . Тогда .
Рассмотрим произвольное, но фиксированное .
Оценим ,
где .
По первому признаку сравнения числовых знакоположительных рядов ряд сходится в указанной области (сравнение с бесконечно убывающей геометрической прогрессией . Следовательно, в области степенной ряд абсолютно сходится.
2) Пусть степенной ряд расходится в точке . Рассмотрим . Если бы ряд сходился в точке x, то он по п. 1 доказательства сходился бы в точке . Противоречие.
Замечание. Для каждой точки x константа q(x) своя. Может не найтись константы, меньшей единицы и ограничивающей сверху константы q(x) для всех точек области V.
Поэтому абсолютная сходимость есть, но равномерной сходимости степенного ряда в области V не гарантируется.
Если такая константа найдется, то гарантируется равномерная сходимость ряда.
Дата добавления: 2017-11-21; просмотров: 1621;