技术问询:求证从D⊂ℝ^p到ℝ^q的一致收敛有界函数序列的极限函数有界
证明:一致收敛的有界函数序列的极限函数有界
没问题,我来帮你一步步完成这个命题的证明,参考的是Joseph Taylor所著的《Foundation of Analysis》教材:
设${Fₙ}$是从集合$D⊂ℝp$到$ℝq$的有界函数序列,若${Fₙ}$在$D$上一致收敛于$F$,则$F$也是有界的。
证明步骤如下:
- 任取$\varepsilon > 0$,根据一致收敛的定义,由于${Fₙ}$在$D$上一致收敛于$F$,因此存在正整数$N$(这里注意你写的$N∈ℝ$是笔误,应为$N∈ℕ$),使得对所有$x∈D$且$n≥N$时,都有
||F(x) - Fₙ(x)|| < ε。 - 因为${Fₙ}$是有界函数序列,根据有界函数序列的定义,存在一个常数$M > 0$,使得对所有$n∈ℕ$以及所有$x∈D$,都满足
||Fₙ(x)|| ≤ M。 - 接下来利用三角不等式,对任意$x∈D$,我们可以把$F(x)$拆写成:
||F(x)|| = ||F(x) - F_N(x) + F_N(x)|| ≤ ||F(x) - F_N(x)|| + ||F_N(x)|| - 结合前面的结论,当$n=N$时,
||F(x) - F_N(x)|| < ε,同时||F_N(x)|| ≤ M,代入后可得:||F(x)|| < ε + M - 由于$\varepsilon$是任意取定的正数,$M$是固定的常数,因此$\varepsilon + M$是一个有限的正数,这就说明$F$在$D$上是有界的。
内容的提问来源于stack exchange,提问作者Alexander King
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