Почленное дифференцирование функциональных рядов

Теорема 7. Пусть последовательность функций , непрерывно дифференцируемых на , и последовательность их производных равномерно сходятся на , тогда предел последовательности непрерывно дифференцируемых функций , т.е. , непрерывно дифференцируем на указанном отрезке и верно равенство:

или

.

Доказательство

Обозначим через предельную функцию последовательностей функций : .

По условию теоремы равномерно сходится к предельной функции на .

На основании ранее доказанных теорем функция непрерывна на , следовательно, она будет интегрируема на, т.е. существует , он будет равен (на основании теоремы о почленном интегрировании функциональных последовательностей).

По свойству определенного интеграла: , правую часть записанного выражения можно записать в виде следующего равенства: (на основании теоремы о предельной сумме сходящихся последовательностей) и видно, что функция дифференцируема для .

Известна теорема, что если функция дифференцируема в точке, то она непрерывна в этой точке. Значит, функция непрерывна .

В соответствии с теоремой, если функция непрерывна на , то она на нем интегрируема, т.е. существует . Следовательно, функция непрерывна в каждой точке .

Из пунктов 4),

5), и 6) следует, что функция непрерывно дифференцируема на указанном отрезке.

Теорема доказана [14].

Следствие. Пусть функции непрерывно дифференцируемы на и функциональные ряды: равномерно сходятся на . Тогда сумма функционального ряда непрерывно дифференцируема на указанном отрезке и верно равенство:

=

(т.е. допустимо почленное дифференцирование у такого функционального ряда).

Доказательство

Обозначим предел частичных сумм , т.е. для функционального ряда . По условию следствия должны равномерно сходиться последовательности функций . На основании только что доказанной теоремы и функция непрерывно дифференцируема, т.е. . Последнее равенство можно переписать по-другому:

Образование, педагогика, воспитание:

Передача состояния времен года в картинах художников
Пейзаж завоевал место одного из ведущих жанров живописи. Его язык стал, подобно поэзии, способом проявления высоких эстетических чувств художника, областью искусства, в которой выражаются глубокие и серьезные истины о жизни и судьбах человечества. Вглядываясь в произведения пейзажной живописи, прис ...

Воздействие подвижных игр с элементами спорта на развитие двигательных способностей детей дошкольного возраста
Исследования сенсорных систем различной модальности: зрения, слуха, тактильности — показали, что представители игровых видов спорта занимают ведущие места по показателям, характеризующим улучшение функционального состояния сенсорных систем. Игры с элементами спорта отмечаются большим разнообразием ...

Изучение уровня речевой готовности к школе
Действующий принцип дифференцированного обучения слабослышащих детей в зависимости от уровня речевого развития требует выдвижения данного критерия как основного при диагностики готовности к школьному обучению. Анализ речевого развития глухих и слабослышащих детей предпологает выяснения объема слова ...