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матан Бесов - весь 2012

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☆

f (x0) =

f (x0 − 0) + f (x0 + 0)

x0

2

f

 

f x0

f x0 x0

f

f

(−∞, +∞) a(y) b(y)

!

"◦ x0 f

! ∞

S(x0) = S(x0, f ) = [a(y) cos x0y + b(y) sin x0y] dy =

0

f (x0

+ 0) + f (x0 − 0)

 

=

;

 

2

 

 

 

◦ x0 f

S(x0, f ) = f (x0).

Sη (x0) −

f (x0 + 0) + f (x0 − 0)

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

!

∞ 2

 

 

 

sin ηt

 

 

 

 

 

=

! 0∞ [f (x0 + t) − f (x0 + 0)]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt+

 

 

 

 

 

 

 

π

 

t

 

 

 

 

 

 

 

+

1

 

 

[f (x0 − t) − f (x0 − 0)]

sin ηt

 

dt =

 

 

 

 

 

π

0

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

1

J+(η) +

1

J−(η).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

π

 

 

η > 0 J+(η)

 

 

 

 

 

 

 

 

J

+

(η) =

! 1 f (x0

+ t) − f (x0 + 0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin ηt dt+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

! ∞0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

! ∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin u

 

 

 

 

 

+

 

 

f (x0 + t)

sin ηt dt − f (x0 + 0)

 

 

 

du =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

η

 

 

u

 

 

= J1+(η) + J2+(η) − f (x0 + 0)J3+(η).

§

J1+(η) J2+(η) → 0 η → +∞

! " " # $ % % J3+(η) → 0

"

∞

 

η → +∞ &

 

sin u

du '

0

u

J+(η) → 0 J−(η) → 0 η → +∞

( $ "

) * +

,- * +

* . / 0

" ! " +

+ % %

&

& * 12 * &

0 % &

+ +

3 * 0 % *

t

w(t) = u(t) + iv(t), u(t), v(t) R t a, b ,

# $* #

, / * * 0 %

4

! b

! b

! b

 

w(t) dt =

u(t) dt + i v(t) dt,

a

a

a

& -,

!

b

 

 

! b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|w(t)| dt,

 

a

w(t) dt

 

 

 

a

* - #

$, & $*

$

0 % f 5 (−∞, +∞) → R

# ,$ [−η, η] η > 0

"

 

−∞+∞ f (x) dx

 

 

! +∞

! η

 

v.p.

−∞

f (x) dx lim

f (x) dx.

 

η→+∞ −η

 

! " #$ ϕ% [a, b] \ {x0} → R& x0 (a, b)&

' ( ) ' *+ ' ' , [a, b] \ Uε(x0)& ε > 0

"ab ϕ(x) dx

! b

ϕ(x) dx lim

!

v.p.

ϕ(x) dx.

a

ε→0

[a,b]\Uε(x0)

- . # # + /& ' & 0 & 0 & ( *1 +

' ' 2+"

 

" 3 ( ' &

 

∞

 

1

dx

0

−∞ sin x dx&

−1

x

1 *

*& ' . # # +

! " #$ f + * ' (−∞, +∞)

# , / 0# ' + (

0 & ( (−∞, +∞) ( ' 4

*+ x R

 

!

∞ ! +∞

 

 

 

 

 

f (x) =

 

1

 

f (t) cos y(x − t) dt dy =

π 0

 

−∞

!

+∞

! +∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

1

 

 

f (t) cos y(x − t) dt dy.

 

 

 

 

2π

−∞

 

 

 

 

 

−∞

5 , ' 06 " #$ sin x

! +∞ ! +∞

0 = v.p.

f (t) sin y(x − t) dt dy.

−∞

−∞

7' , + 0 (

 

i

,

 

2π

( 0 ( 1 '& ( 0 '

 

 

 

 

!

+∞ !

+∞

 

 

 

 

1

 

 

iy(x−t)

 

 

 

 

f (x) =

 

v.p.

−∞

−∞ f (t)e

dt dy.

8

2π

§

 

9 ' 8

! " #$ f + * ' (−∞, +∞)

# , / 0# x ' ( f+(x)& f−(x) 0 & ( (−∞, +∞)

f ' , + ! , 9 ! (

9 ! : , & ' *1

# '( # / " ' ;8 4 8 & ' , ( ( ! #%

!

+∞

!

+∞

 

f (x) = v.p.

√1

 

−∞

√1

 

f (t)e−iyt dt

eixy dy. 4

 

 

 

 

 

 

2π

2π

−∞

 

0 ! 4 ( + / ! . (

! ( ' 6 . ! . ( + /

! # '( # 0 " #$ f % (−∞, +∞) → C + * ' *+ ' #

[−η, η] (−∞, +∞)

" #$ f ( " '

/

!

+∞

 

 

ˆ

−iyx

 

√1

 

 

f (y) = F [f ](y) v.p.

 

 

 

f (x)e

 

dx. ;

 

 

 

 

 

2π

−∞

 

 

" #$ f (

" ' /

 

 

 

 

 

!

+∞

 

 

˜

−1

 

 

 

 

 

 

[f ](y) v.p.

 

√1

f (x)e

iyx

dx. <

f (y) = F

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2π

−∞

 

 

5 0 & f = # '( # 0 + *

' (−∞, +∞) " #$&

 

 

 

 

 

√1

!

 

+∞

 

 

 

F [f ](y) =

 

 

 

f (x)e−iyx dx,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2π

!−∞+∞

 

 

>

F −1[f ](y) =

√1

 

 

 

f (x)eiyx dx.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2π

 

−∞

 

 

 

M =

f (−∞, +∞) → R

(−∞, +∞)

 

 

 

 

F −1[F [f ]] = f, F [F −1[f ]] = f.

 

f (x) f (−x)

!

" #

$ f %

$ f & (−∞, +∞) → C '

( ( ) * ! ! !

* f (x) =

g(x) + ih(x)) ( g, h&

(−∞, +∞) → R) '

g h

 

+ * , *

'

($ , F F −1 - $ '

* ( '

.

$

/

,

, ! (

$

 

 

f1) f2) f

, ! (

(−∞, +∞)

 

 

 

 

 

# (

 

 

 

 

 

◦

 

 

 

 

 

 

 

 

F [λ1f1 + λ2f2] = λ1F [f1] + λ2F [f2] λ1, λ2 C;

0◦

ˆ

(−∞, +∞))

 

 

f = F [f ]

 

 

ˆ

 

 

y → ±∞;

1◦

f (y) → 0

ˆ

 

 

 

 

 

 

 

f ( (−∞, +∞)

 

 

 

1◦ 2 ,

, ( (

2

◦

03 0)

√

 

ˆ

 

 

 

 

 

 

 

2πf (y) = a(y) − ib(y)

§

 

3◦ 2◦

 

!

+∞

 

 

 

ˆ

√1

 

|f (x)| dx < ∞.

 

 

 

 

sup |f (y)|

 

2π

 

−∞<y<+∞

 

−∞

 

4 , $ '

,

(−∞, +∞) f

! f

F [f ](y) = (iy)F [f ](y), y (−∞, +∞).

! f

!x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (x) = f (0) +

f (t) dt.

 

 

4 $ (

" +0∞

(t) dt 5 '

 

 

−∞ f

 

lim f (x))

lim f (x)

% (

",

 

 

 

 

 

 

 

x→+∞

 

x→−∞

 

 

 

 

 

 

 

$ (

−+∞∞ |f (x)| dx

 

6 5 ! ( '

 

 

 

 

! +∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

√1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F [f ](y) =

 

 

f (x)e−ixy dx =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2π −∞

 

 

 

 

!

+∞

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

+∞

 

iy

 

 

−ixy

 

 

 

 

−ixy

 

 

 

 

 

 

=

√

 

f (x)e

 

 

 

 

+

√

 

 

f (x)e

 

dy = iyF [f ](y).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2π

 

 

 

x=−∞

 

2π

 

−∞

 

 

 

(−∞, +∞) f

n ! f (n)

(−∞, +∞)

F [f (n)](y) = (iy)nF [f ](y)

M |F [f ](y)| |y|n ,

y (−∞, +∞),

7

sup |F [f (n)]|.

3

(−∞,+∞)

 

n

(−∞, +∞) f

f1 f1(x) = xf (x)

(−∞, +∞)

d

dy F [f ](y) = F [−if1](y) = F [−ixf (x)](y).

! " y# $

%

!

∞

 

 

 

 

√1

 

 

 

 

d

F [f ](y) =

 

d

 

f (x)e−iyx dx =

 

 

 

 

 

 

dy

 

 

2π dy

 

−∞

! ∞

 

 

 

 

 

 

 

 

=

√1

(−ix)f (x)e−iyx dx.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2π

−∞

& # % ! '

(−∞, +∞) ( ) *

ϕ(x) = |xf (x)|

(−∞, +∞) f

n N fn fn(x) = xnf (x)

(−∞, +∞)

dn F [f ](y) = F [(−i)nfn](y) = F [(−ix)nf (x)](y). dyn

§ D D

+ , ,-. ) %

. *

% % #

% % ! # ! ! % % !

% ( % # * )

- % , ,-.

* / 0

% * % ( . # # * # - [−1, 1]

+ , ' ! # % 1#

* % x = 0 2 % , % # %

/

−

ε

,

 

ε

 

# !

 

2

 

2

 

 

ε > 0 3 ! * δε(x) .

 

 

 

1

 

 

|x|

ε

 

 

 

 

 

,

δε(x) =

ε

 

2

0

 

|x| >

ε

.

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 # *

 

 

 

 

!

1

 

 

 

! ε/2

 

 

 

m =

δε(x) dx =

−ε/2

δε(x) dx = 1.

 

−1

 

 

 

 

 

 

+ . ε → 0 3 ! % 5

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

δ(x) lim δε(x) =

+∞ x = 0,

0

 

x = 0.

 

ε→0

 

 

 

 

(* , , *

!1

δ(x) dx = 1.

−1

δ(x)

! " #

$% # & ' &

' ( )* +* , ,

- #

, , . # ,

/ ϕ 0 # (−∞, +∞)

$ ! +∞

lim δε(x)ϕ(x) dx = ϕ(0).

ε→0 −∞

1 2 # 3 4

!

+∞

(δ, ϕ) = ϕ(0)

δ(x)ϕ(x) dx = ϕ(0).

−∞

5 . . ,

#

6 # δ 0

% .

(−∞, +∞) $ .

% # * 1 δ # 3 δ 1 3 δε . .

.

3$

! +∞

ϕ → δε(x)ϕ(x) dx,

−∞

, . , 7

# − 2ε , 2ε δε → δ ! #

"

.

6 % 8

9 f 4 R → R #

f = 0 , #

§ D D

f 4 R → R # #

. x R f (x) = 0 5 #

supp f

-f 4 R → R

, , , % !

# , . "

& C0∞ # .

: . C0∞

. .

-% C0∞

6 {ϕk}∞k=1

ϕk C0∞ # ϕ C0∞

;◦ [a, b]4 supp ϕk [a, b] k N

<◦ sup |ϕ(ks) − ϕ(s)| → 0 k → ∞ s N0

' C∞

0

% #

D

6 f 0 D

= f ϕ D # # (f, ϕ)

1 f D #

(f, αϕ + βψ) = α(f, ϕ) + β(f, ψ) ϕ, ψ D, α, β R.

1 f D #

 

 

 

k → ∞ # ϕk → ϕ

D

(f, ϕk) → (f, ϕ).

 

-

 

D #

D

!

! "

#◦ (αf + βg, ϕ) = α(f, ϕ) + β(g, ϕ) f, g D α, β R

ϕ D$

%◦ {f

}∞

f D

k N

 

 

 

k

 

k=1

k

 

D

 

f D k → ∞

(fk, ϕ) → (f, ϕ)

k → ∞

ϕ D.

&

D

 

f

→ f

D

 

 

k → ∞.

 

 

k

 

 

 

 

 

 

' (

 

 

' ! a > 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

a2

 

|x| < a,

 

 

 

x2−a2

 

 

ϕ(x) = 0

 

|x| a

 

C∞

 

 

ϕ § #)(* (

0

(

 

 

 

 

 

 

+ C∞

 

 

 

 

 

 

 

0

, (

 

'

f "

R → R

( ! ,

[a, b] (−∞, +∞)( -,

! +∞

f (x)ϕ(x) dx ϕ D,

#

−∞

( ( . D (

/

! ϕ D

# ! ,

f (

§ D D

0

(

1 ,

# f

! , f ( -

D

! , (

δ

(δ, ϕ) = ϕ(0) ϕ D,

, ( ' . ( 2

! +∞

(δ, ϕ) =

f (x)ϕ(x) dx ϕ D

−∞

! ,

f ( -, ϕ #

! a

2

a

f (x)e x2−a2 dx = ϕ(0) = e−1 a (0, 1).

−a

3 .

a ( ( , , ,

! a

a → 0 + 0.

|f (x)| dx → 0

−a

 

& δ ,

(

{fk}∞

'

 

k=1

! , (−∞, +∞)

δ

#◦

" +∞

 

−∞ "fk(x) dx = 1 k N$

%◦

lim −+εε fk(x) dx = 1 ε > 0(

 

k→∞

δ

k fk(x) = 2 0

|x| k1 ,

|x| > k1 .

{fk}∞k=1 δ

f

→ δ D

 

k → ∞,

k

 

 

 

D

! +∞

 

 

k → ∞ ϕ D.

fk(x)ϕ(x) dx → ϕ(0)

 

−∞

 

 

 

§

f

!

 

(−∞, +∞) " ϕ D

 

! +∞

! +∞

 

f (x)ϕ(x) dx = −

f (x)ϕ (x) dx.

 

−∞

 

−∞

 

# $ ! "%

 

 

f D & %'

f

 

 

(f , ϕ) −(f, ϕ )

ϕ D,

(

! %' f

) " *

% ( !

! ! D %'

%' '

!

§

 

(◦

(αf + βg) = αf + βg f, g D , α, β R;

+◦

k → ∞ fk → f D fk → f D .

,1◦ , " ϕ D

((αf + βg) , ϕ) = −(αf + βg, ϕ ) = −α(f, ϕ ) − β(g, ϕ ) =

=α(f , ϕ) + β(g , ϕ) = (αf + βg , ϕ).

2◦ fk → f D k → ∞

-* "

ϕ D

 

 

 

(fk, ϕ) = −(fk, ϕ ) → −(f, ϕ ) = (f , ϕ)

 

k → ∞.

θ

 

 

 

 

 

0

x < 0,

 

 

θ(x) =

x 0.

 

 

1

 

 

. θ %' " " ' '

" ϕ D -*

 

 

! +∞

 

 

(θ , ϕ) = −(θ, ϕ ) = −

ϕ (x) dx = ϕ(0) = (δ, ϕ).

0

 

 

 

/ θ = δ

 

 

 

f D n N

& %'

f (n)

 

 

(f (n), ϕ) (−1)n(f, ϕ(n)) ϕ D,

+

! n %'

f

- 0 n = 1

(f, ϕ(n)) + !

! ! D %'

f (x) = |x|

f D

!

" f (n) ! " n " " " #

$ $ % D

 

 

 

∞

& f

D

k N '"

 

f

k

 

 

k

 

 

 

k=1

" ( " #

" D f D

n

Sn fk → f D n → ∞.

k=1

& % )

∞

fk = f.

*

k=1

+ " $#

2◦ , "$ -"$" D "

- $ * #

.

∞ fk = f , k=1

$ " -" D

& f D " λ

(−∞, +∞) λf #

" " " " $

(λf, ϕ) (f, λϕ) ϕ C0∞.

& λf / $ $ #

$ D " " D

§ S S

§ S S

0 " $ D D - - #

$

- $ - - !#

S S -

- - $ ( #

#

" 1 .

ϕ S F [ϕ] S, f S F [f ] S .

S #

" $ -

- (−∞, +∞) $ ϕ " -

"

ϕ n,m sup |xnϕ(m)(x)| < ∞ n, m N0

−∞<x<+∞

x → ±∞ ϕ S

1

! |x| " !

! !

#$ C0∞ S$ S C0∞ "$

ϕ(x) = e−x2 S$ C0∞ % S

& & {ϕk}∞

k=1

ϕk S ϕ S$

ϕk − ϕ n,m → 0 k → ∞ n, m N0. '

%( & ' $ !

n, m N0

xnϕ(km)(x) xnϕ(m)(x) (−∞, +∞) k → ∞.

S

S

S !

" f

#$ A > 0$ n N

|f (x)| A(1 + |x|n), x (−∞, +∞).

% #

! +∞

 

 

(f, ϕ)

f (x)ϕ(x) dx ϕ S

 

 

−∞

! #

 

S

#

! #

&$ &

'$ & !

(

)◦ (αf + βg, ϕ) = α(f, ϕ) + β(g, ϕ) f, g S $ α, β C$

ϕ S*

◦ {f

}∞

 

f

k

S

k N$

 

 

k

k=1$

 

 

 

S f S

k → ∞$

(fk, ϕ) → (f, ϕ)

 

 

k → ∞

ϕ S.

+ S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(f , ϕ) −(f, ϕ ) ϕ S.

 

, S $

' k → ∞ f

k

→ f S f

→ f S

 

 

k

 

 

 

 

 

§ S S

- $ ' fk$ f S

 

 

 

∞

S

∞

S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fk = f

fk = f .

 

 

 

k=1

 

 

 

k=1

 

 

+ S &

# ' p = p(x)

 

 

 

 

(pf, ϕ) (f, pϕ)

ϕ S, f S .

" . F [ϕ]

. F −1[ϕ]

ϕ S

 

 

 

 

 

√1

! +∞

 

 

 

 

F [ϕ](x) =

 

ϕ(y)e−ixy dy,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2π

!−∞+∞

 

 

 

F −1[ϕ](x) =

√1

−∞

ϕ(y)eixy dy.

 

 

 

 

 

 

2π

 

 

 

 

 

 

 

 

/ !

. (

 

 

 

 

 

 

)◦ ϕ S F [ϕ], F −1[ϕ] S*

 

 

◦

. '

0◦

& S S*

 

 

 

 

 

 

.

F [ϕ] #

 

 

. F −1[ϕ] S

 

 

$ ' k → ∞

 

 

 

 

S

 

 

S

 

 

S

 

 

ϕk → ϕ F [ϕk] → F [ϕ]

F −1[ϕk] → F −1[ϕ].

1

 

 

 

 

 

 

 

! +∞

 

! +∞

 

 

 

 

 

 

−∞

 

f (y)e−ixy dy

ϕ(x) dx =

 

 

−∞

 

 

 

! +∞ ! +∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

ϕ(x)e−iyxdx f (y) dy

 

 

 

ϕ

 

 

−∞

−∞

 

 

 

S

 

#

(−∞, +∞) f

f S

F [f ] F −1[f ]

(F [f ], ϕ) (f, F [ϕ]) ((F −1[f ], ϕ) (f, F −1[ϕ])) ϕ S.

! "

#◦ f S F [f ] S F −1[f ] S $

%◦ S ↔F S $

&◦ k → ∞

fk → f S F [fk] → F [f ] S , F −1[fk] → F −1[f ] S ;

'◦

F [f (n)] = (ix)nF [f ] f S $

(◦

(F [f ])(n) = F [(−ix)nf ] f S )

(C) = 0 C * $

(xn) = nxn−1 n = 0, ±1, ±2, . . .$

(ax) = ln a · ax

 

 

a > 0$

(xa) = axa−1

x > 0$

 

(loga x)

 

 

=

loga e

x > 0 a > 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

a = 1$

(ln x)

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

x > 0$

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(ln |x|) =

 

1

 

x = 0$

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

(sin x) = cos x$

 

 

 

 

 

(cos x) = − sin x$

 

 

 

=

 

 

 

1

 

 

= sec

2

x$

(tg x)

 

 

 

 

 

 

cos2 x

 

(ctg x) = −

 

1

 

 

= − cosec2 x$

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin

x

 

 

(arcsin x) =

√ 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 − x2

$

 

 

 

 

 

 

 

(arccos x) = −

√ 1

 

 

 

 

 

 

 

 

1 − x2

$

 

 

1

 

 

 

 

 

(arctg x)

=

 

 

$

 

 

1 + x2

 

 

(arcctg x) = −1 +1 x2 $

(sh x) = ch x$

(ch x) = sh x$

 

 

 

(th x) =

1

 

$

 

 

2

x

 

 

 

ch

 

 

 

(cth x) = −

 

1

 

)

 

2

x

 

sh