4.判断题判断题:函数列f_(n)(x)=x^n在xin[0,1]上一致收敛。A. 对B. 错
A. 对
B. 错
题目解答
答案
解析
本题考查函数列一致收敛的概念及判断方法。解题思路是先求出函数列$f_{n}(x)=x^{n}$在$x\in[0,1]$上的极限函数$f(x)$,然后根据函数列一致收敛的定义,判断$\sup\limits_{x\in[0,1]}|f_{n}(x) - f(x)|$是否趋于$0$,若趋于$0$则一致收敛,否则不一致收敛。
步骤一:求极限函数$f(x)$
当$x\in[0,1)$时,$\lim\limits_{n\rightarrow\infty}x^{n}=0$;当$x = 1$时,$\lim\limits_{n\rightarrow\infty}x^{n}=\lim\limits_{n\rightarrow\infty}1^{n}=1$。
所以极限函数$f(x)=\begin{cases}0, & x\in[0,1)\\1, & x = 1\end{cases}$。
步骤二:计算$\sup\limits_{x\in[0,1]}|f_{n}(x) - f(x)|$
当$x\in[0,1)$时,$\vert f_{n}(x)-f(x)\vert=\vert x^{n}-0\vert=x^{n}$;当$x = 1$时,$\vert f_{n}(x)-f(x)\vert=\vert 1^{n}-1\vert=0$。
对于函数$y = x^{n}$,$x\in[0,1)$,它在$[0,1)$上单调递增,所以$\sup\limits_{x\in[0,1)}x^{n}=\lim\limits_{x\rightarrow1^{-}}x^{n}=1$,即$\sup\limits_{x\in[0,1]}|f_{n}(x) - f(x)| = 1$。
步骤三:判断是否一致收敛
因为$\lim\limits_{n\rightarrow\infty}\sup\limits_{x\in[0,1]}|f_{n}(x) - f(x)|=\lim\limits_{n\rightarrow\infty}1 = 1\neq0$,根据函数列一致收敛的定义可知,函数列$f_{n}(x)=x^{n}$在$x\in[0,1]$上不一致收敛。