题目
[0,1]上的全体有理系数多项式在连续函数空间C[0,1]中是稠密的.A. 正确B. 错误
[0,1]上的全体有理系数多项式在连续函数空间C[0,1]中是稠密的.
- A. 正确
- B. 错误
题目解答
答案
A
解析
考查要点:本题主要考查对Stone-Weierstrass定理的理解,以及有理系数多项式在连续函数空间中的稠密性的判断。
解题核心思路:
- 稠密性的定义:判断有理系数多项式是否能任意逼近连续函数空间中的任意元素。
- Stone-Weierstrass定理的应用:实系数多项式在连续函数空间中稠密,而有理系数多项式通过系数逼近可覆盖实系数多项式的效果。
- 有理数的稠密性:有理数在实数中稠密,因此有理系数多项式可逼近实系数多项式。
破题关键点:
- 有理系数多项式构成代数:满足Stone-Weierstrass定理的条件。
- 系数逼近的可行性:有理数可逼近实数,从而保证函数值的一致逼近。
关键步骤分析:
-
Stone-Weierstrass定理基础:
Stone-Weierstrass定理指出,实系数多项式在紧区间(如$[0,1]$)上的连续函数空间$C[0,1]$中是稠密的。 -
有理系数多项式的逼近能力:
有理数$\mathbb{Q}$在实数$\mathbb{R}$中稠密,因此对于任意实系数多项式$f(x) = \sum a_i x^i$,可选取有理数序列$\{q_i\}$逼近$\{a_i\}$,构造有理系数多项式$g(x) = \sum q_i x^i$。 -
一致收敛性:
在区间$[0,1]$上,若系数满足$|a_i - q_i| < \epsilon$,则对任意$x \in [0,1]$,有
$|f(x) - g(x)| \leq \sum |a_i - q_i| \cdot |x|^i \leq \sum |a_i - q_i|.$
由于$\sum |a_i - q_i|$可任意小,故$g(x)$可逼近$f(x)$到任意精度。 -
结论:
有理系数多项式通过逼近实系数多项式,间接实现对$C[0,1]$中任意连续函数的逼近,因此是稠密的。