- •III осенний семестр Лекция №1 Числовые ряды
- •Лекция №2 Сходимость положительных рядов
- •Лекция №3 Сходимость положительных рядов (продолжение)
- •Лекция №4 Сходимость положительных рядов (продолжение)
- •Ряды с членами произвольного знака
- •Лекция №5 Ряды вида
- •Лекция №6 Перестановки числовых рядов
- •Лекция №6 Перестановки числовых рядов (продолжение)
- •Двойные ряды
- •Лекция №9 Двойные ряды (продолжение)
- •Лекция №8 Умножение рядов (продолжение)
- •Бесконечные произведения
- •Лекция №10 Бесконечные произведения (продолжение)
- •Лекция №11 Функции, представляющиеся в виде бесконечных произведений
- •Функциональные последовательности и ряды
- •Лекция №12 Функциональные последовательности и ряды (продолжение)
- •Лекция №13 Функциональные последовательности и ряды (продолжение)
- •Лекция №14 Свойства предельной функции и сумма функционального ряда в случае равномерной сходимости
- •Лекция №15 Пространства и сходимость в них
- •Степенные ряды
- •Лекция №16 Степенные ряды (продолжение)
- •Лекция №17 Разложение функций в степенные ряды
- •Лекция №18 Ряды Фурье
- •Лекция №19 Ряды Фурье (продолжение)
- •Лекция №20-21 Ряды Фурье (продолжение)
- •Лекция №22 Ряды Фурье (продолжение)
- •Лекция №23 Ряды Фурье (продолжение)
- •Лекция №24 Ряды Фурье (продолжение)
- •Лекция №25 Ряды Фурье (продолжение).
- •Лекция №26 Поточечная сходимость тригонометрического ряда Фурье
- •Лекция №27 Поточечная сходимость тригонометрического ряда Фурье (продолжение)
- •Лекция №28 Собственные интегралы, зависящие от параметра
- •Несобственные интегралы, зависящие от параметра
- •Лекция №29 Несобственные интегралы, зависящие от параметра (продолжение)
- •Лекция №30 Свойства несобственных интегралов, зависящих от параметра
- •Свойства гамма-функции
- •Лекция№31 Преобразование Фурье
- •Разложение в ряд Тейлора-Маклорена некоторых элементарных функций
Лекция №26 Поточечная сходимость тригонометрического ряда Фурье
Можно показать, что для тригонометрических рядов Фурье непрерывных функций отсутствует не только равномерная сходимость, но и поточечная сходимость в отдельных точках.
Теорема. Для
любой кусочно-непрерывно-дифференцируемой
функции f(x)
её тригонометрический ряд Фурье сходится
всюду, причём к f(x),
если
точка
непрерывности, и к
если
точка
разрыва.


К доказательству этой теоремы предпошлём глубокий анализ поведения частичной суммы ряда Фурье

Этот анализ будет основываться на следующей лемме.
Лемма.
новая
функция
![]()
![]()
Доказательство.
Отсюда для
равномерной сходимости достаточно
показать, что следующие последовательности
стремятся
к нулю.
При доказательстве замкнутости тригонометрической системы было установлено, что
Это
и означает, что
Доказано.
Лекция №27 Поточечная сходимость тригонометрического ряда Фурье (продолжение)
Укажем более простой вид частичной суммы ряда Фурье:


непрерывна
на
![]()
поэтому
по лемме получаем

Далее



Итак,
![]()
Последняя запись частичной суммы Фурье называется принципом локализации Римана, согласно которому, сходимость ряда Фурье в точке зависит от значений функции в достаточно маленькой окрестности точки.
Если
то

Покажем, используя
(*), что если
точка
разрыва первого рода, то
![]()



По формуле Лагранжа
![]()
Аналогично:
![]()
и
для этого
т.к.
т.е.![]()
Лекция №28 Собственные интегралы, зависящие от параметра
Пусть
и
тогда
определена новая функция![]()
собственный
интеграл,
зависящий от параметра у.
Необходимо
охарактеризовать свойства функции
в
зависимости от свойств функции![]()
Теорема 1. Если
то
![]()
Доказательство.
равномерно
непрерывна на D
и
![]()

равномерно
непрерывна на
![]()
Доказано.
Теорема 2. Если
то
и
повторный
интеграл.
Доказательство.
Пусть
Докажем,
что![]()


(к
каждому интегралу применим теорему о
среднем:
)
=

Т.к.
то
в силу равномерной непрерывности
наD
и
![]()
Доказано.
Теорема 3. Если


Замечание.


Доказательство.

![]()
или
или![]()
и

Доказано.
Несобственный
интеграл –
это интеграл вида
![]()
Несобственные интегралы, зависящие от параметра



несобственный
интеграл
сходится,
когда определена функция![]()
несобственный
интеграл, зависящий от параметра.
Сходимость
несобственного интеграла
означает
существование предела
Для
определения предела существуют два
эквивалентных подхода:
определение предела по Коши:


определение предела по Гейне:


Лекция №29 Несобственные интегралы, зависящие от параметра (продолжение)
Определим условие
поточечной сходимости интеграла на
отрезке
![]()

Дадим определение равномерной сходимости.
Несобственный
интеграл
сходится
равномерно на отрезке
(по
Коши)
т.е.
(по
Гейне)![]()
Критерий Коши:
сходится
равномерно на отрезке
![]()

Признак равномерной сходимости Вейерштрасса:
если
мажоранта
функции f
по у,
и
сходится,
то
сходится
на
равномерно.
Доказательство.
сходится
(по
критерию Коши)![]()

(по
критерию Коши)
сходится
равномерно.
Доказано.
Пример.
![]()
![]()
сходится.
Данный интеграл сходится.
Рассмотрим
равномерную сходимость интегралов вида
(*)
Признак Абеля (признак равномерной сходимости).
Если


сходится
равномерно на отрезке

то (*) – сходится
равномерно на
![]()
Признак Дирихле.
Если:
монотонная;
т.е.


то (*) – сходится
равномерно на отрезке
![]()
Пример. Доказать
интеграл
Дирихле.
![]()
Покажем, что этот
интеграл сходится
Для
этого воспользуемся признаком Дирихле:
равномерно
по y.
продифференцируем
по х



Интеграл сходится равномерно для всех у, т.к. интеграл ограничен константой.
Найдем производную


![]()
Далее покажем, что
дифференцирование под знаком интеграла
возможно, если интеграл от производной
сходится равномерно, т.е. равномерно
сходится интеграл
По
признаку Вейерштрасса
![]()
сходится,



