【微分積分】5-2-1 各点収束と一様収束｜問題集
1.次の関数列\(\{f_n\}_{n=1}^\infty\)の極限関数\(f\)を求めなさい。
(1)\(I=\mathbb{R},\ f_n(x)=\left\{\begin{array}{l}1\ (n\leqq x< n+1) \\ 0\ (x< n,n+1\leqq x)\end{array}\right.\)
\(N=[x]+1\)とおくと、
\(n\geqq N\)ならば\(f_n(x)=0\)が成り立つ。よって、
\(\displaystyle f(x)=\lim_{n\to\infty}f_n(x)=0\)
\(n\geqq N\)ならば\(f_n(x)=0\)が成り立つ。よって、
\(\displaystyle f(x)=\lim_{n\to\infty}f_n(x)=0\)
(2)\(I=[0,2],\ f_n(x)=\left\{\begin{array}{l}\displaystyle n^2x\ \left(0\leqq x\leqq \frac{1}{n}\right) \\ \displaystyle -n^2x+2n\ \left(\frac{1}{n}\leqq x\leqq \frac{2}{n}\right) \\ \displaystyle 0\ \left(\frac{2}{n}\leqq x\right)\end{array}\right.\)
\(x=0\)のとき、全ての自然数\(n\)に対して\(f_n(0)=0\)なので、
\(\displaystyle f(0)=\lim_{n\to\infty}f_n(0)=0\)
\(0< x\leqq 2\)のとき、\(\displaystyle N=\left[\frac{2}{x}\right]+1\)とおくと、\(f_n(x)=0\)なので、
\(\displaystyle f(x)=\lim_{n\to\infty}f_n(x)=0\)
よって、
\(\displaystyle f(x)=\lim_{n\to\infty}f_n(x)=0\)
\(\displaystyle f(0)=\lim_{n\to\infty}f_n(0)=0\)
\(0< x\leqq 2\)のとき、\(\displaystyle N=\left[\frac{2}{x}\right]+1\)とおくと、\(f_n(x)=0\)なので、
\(\displaystyle f(x)=\lim_{n\to\infty}f_n(x)=0\)
よって、
\(\displaystyle f(x)=\lim_{n\to\infty}f_n(x)=0\)
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