Почленное дифференцирование функциональных рядов

Теорема 7. Пусть последовательность функций , непрерывно дифференцируемых на , и последовательность их производных равномерно сходятся на , тогда предел последовательности непрерывно дифференцируемых функций , т.е. , непрерывно дифференцируем на указанном отрезке и верно равенство:

или

.

Доказательство

Обозначим через предельную функцию последовательностей функций : .

По условию теоремы равномерно сходится к предельной функции на .

На основании ранее доказанных теорем функция непрерывна на , следовательно, она будет интегрируема на, т.е. существует , он будет равен (на основании теоремы о почленном интегрировании функциональных последовательностей).

По свойству определенного интеграла: , правую часть записанного выражения можно записать в виде следующего равенства: (на основании теоремы о предельной сумме сходящихся последовательностей) и видно, что функция дифференцируема для .

Известна теорема, что если функция дифференцируема в точке, то она непрерывна в этой точке. Значит, функция непрерывна .

В соответствии с теоремой, если функция непрерывна на , то она на нем интегрируема, т.е. существует . Следовательно, функция непрерывна в каждой точке .

Из пунктов 4),

5), и 6) следует, что функция непрерывно дифференцируема на указанном отрезке.

Теорема доказана [14].

Следствие. Пусть функции непрерывно дифференцируемы на и функциональные ряды: равномерно сходятся на . Тогда сумма функционального ряда непрерывно дифференцируема на указанном отрезке и верно равенство:

=

(т.е. допустимо почленное дифференцирование у такого функционального ряда).

Доказательство

Обозначим предел частичных сумм , т.е. для функционального ряда . По условию следствия должны равномерно сходиться последовательности функций . На основании только что доказанной теоремы и функция непрерывно дифференцируема, т.е. . Последнее равенство можно переписать по-другому:

Образование, педагогика, воспитание:

Эффективные методы и приемы формирования коммуникативной полноценности речи на материалах ИЗО
Как ребенку успешно развивать свою речь, речевое творчество? Как реализовать потенциал его речевых возможностей, побудить к созданию самых простых рассказов, сказок, стихов? Что посоветовать родителям, чтобы их дети и после школы сознательно стремились к творческому самовыражению в слове. Сплошные ...

Игры, формирующие правильное звукопроизношение
Общение ребенка со взрослыми и сверстниками наиболее успешно осуществляется тогда, когда говорящий внятно и чисто произносит слова. Нечеткое или неправильное произношение слов может быть причиной их непонимания. Неправильное произношение отдельных групп звуков в младшем дошкольном возрасте вполне з ...

Критерий Коши равномерной сходимости функциональной последовательности
Теорема 1. Для того чтобы функциональная последовательность Sn (х) равномерно сходилась на множестве Х, необходимо и достаточно, чтобы для 0 , , N и выполнялось неравенство: . Доказательство необходимости Пусть последовательность функций Sn (x) равномерно сходится на множестве Х, где Х - область оп ...