题目
4.设f在[a,b]上有界,(a_{n)}⊂[a,b],lim_(ntoinfty)a_(n)=c.证明:若f在[a,b]上只有a_(n)(n=1,2,...)为其间断点,则f在[a,b]上可积.
4.设f在[a,b]上有界,{$a_{n}$}⊂[a,b],$\lim_{n\to\infty}a_{n}=c$.证明:若f在[a,b]上只有$a_{n}(n=1,2,\cdots)$为其间断点,则f在[a,b]上可积.
题目解答
答案
设 $ f $ 在 $[a, b]$ 上的振幅为 $ \omega $,任给 $ \xi > 0 $,取 $ \delta = \frac{\xi}{4\omega} $(满足 $ \delta < \min\{c-a, b-c\} \))。由 $ \lim_{n \to \infty} a_n = c $,存在 $ N $,当 $ n > N $ 时,$ a_n \in (c-\delta, c+\delta) $。
在 $[a, c-\delta] \cup [c+\delta, b]$ 上,$ f $ 只有有限个间断点,故可积。存在分割 $ T' $ 和 $ T'' $,使得
\[
\sum_{T'} \omega_i' \Delta x_i' < \frac{\xi}{4}, \quad \sum_{T''} \omega_i'' \Delta x_i'' < \frac{\xi}{4}.
\]
取 $ T $ 为 $ T' $ 和 $ T'' $ 的分点并添加 $ c-\delta $ 和 $ c+\delta $,则
\[
\sum_{T} \omega_i \Delta x_i \leq \frac{\xi}{4} + \frac{\xi}{4} + \omega \cdot 2\delta = \xi.
\]
由可积准则,$ f $ 在 $[a, b]$ 上可积。
若 $ c = a $ 或 $ c = b $,类似地取 $ \delta = \frac{\xi}{2\omega} $,可证 $ f $ 在 $[a, b]$ 上可积。
**答案:**
\[
\boxed{f \text{ 在 } [a, b] \text{ 上可积。}}
\]