Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

матан Бесов - весь 2012

.pdf
Скачиваний:
34
Добавлен:
03.06.2015
Размер:
16.85 Mб
Скачать

 

f (x)

a0

+ ak cos kx + bk sin kx.

 

2

k=1

cos kx sin kx

!" #

 

 

 

 

eikx + e−ikx

 

 

eikx − e−ikx

 

cos kx =

 

 

 

 

 

 

, sin kx =

 

 

 

 

.

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (x)

a0

 

+

 

1

(ak

− bki)eikx +

1

(ak + bki)e−ikx .

 

 

 

 

 

2

2

 

2

 

k=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

(ak − bki), c−k

 

 

1

 

 

 

c0

=

a0

, ck

=

=

(ak + bki),

 

 

 

 

 

 

2

 

2

!

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

π

 

f (x)

 

 

ckeikx,

 

ck =

 

 

 

 

f (x)e−ikxdx,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k=−∞

 

 

 

 

 

2π

−π

 

 

 

 

 

 

 

(k = 0, ±1, ±2, . . .).

 

 

 

 

 

 

 

$

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ckeikx $

Sn(x; f ) =

 

 

 

 

 

k=−n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim Sn(x; f ) $" $

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ckeikx

$

%$ &

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k=−∞

 

%$ $ {eikx}k=−∞ "

$

! π

!

π

 

eikx

 

dx =

eikxe−isxdx = 0 k = s,

 

eisx

 

−π

−π

' & '

" $

( & R $

& " x y

" )

ρ(x, y) 0 $ * + & x y ' '

#

,ρ(x, y) = 0 x = y-

.ρ(x, y) = ρ(y, x) * +-

/ρ(x, y) ρ(x, z) + ρ(z, y) * +

'' $' &

!$ $' &

Rn x = (x1, . . . , xn) xi R *i = 1 n+

 

 

 

 

n

 

 

 

 

ρ(x, y) = |x − y| =

(xi − yi)2,

 

i=1

 

 

§ ,0 ,

& C([a, b])

$ $ [a, b] ) "

ρ(f, g) = max |f (t) − g(t)|.

a t b

1 ' &

"

λx R $ $

ε

! R

" # "

#

x, y R x + y R

x R $% λ

&

'x + y = y + x x, y R(

)(x + y) + z = x + (y + z) x, y, z R(

*

R

 

 

x

 

0 x + 0 = x

R(

+x R R

% −x x +

+ ( x) = 0(

,(λμ)x = λ(μx) x R λ, μ R( - 1x = x x R(

.(λ + μ)x = λx + μx x R λ, μ R( /λ(x + y) = λx + λy x, y R λ R

0 % $

x − y $ x − y x + (−y)

1 R

C "λ, μ C#

"

#

2 " #

$

§

 

1

n $% n+1

n

1

3

$% 4

5 R

x R

0 x 0 x

$ $ &

'

 

 

x = 0 x = 0(

)

λx = |λ| x x R λ R "C#(

*

x + y x + y x, y R "

#

$$ $

6

ρ(x, y) x − y .

7%

% " 4 %

# 8

R ρ(x, 0) %

x R 6 %

x = i}i=1, ξi R,

x = i}i=1 y = i}i=1 λ R

x + y {ξi + ηi}i=1, λx {λξi}i=1,

 

 

i − ηi|

ρ(x, y)

1

 

 

 

 

1 + i − ηi|

.

 

2i

 

i=1

 

 

 

R C

x = |x|.

Rn §

 

 

n

 

 

x =

xi2, (x = (x1, . . . , xn)),

i=1

 

 

n

 

 

 

x 1 = |xi|,

 

i=1

= max |xi|.

x

 

1 i n

!

" E Rn # $ #

" "

$%

(x + y)(t) x(t) + y(t) t E,

(λx)(t) λx(t) t E.

C([a, b]) & !

% [a, b]

x = x C([a,b]) max |x(t)|.

a t b

' () * + !

§

 

,%

% $ $-*! - % * !

" . # !

R $ $% /# + $ % "

ε > 0 ε x0 R !

R % "

Uε(x0) {x : x R, x − x0 < ε}.

0 x0 % + ε &

1 " E R %

M> 02 E UM (0)

0 a R % "

E R *$ ε! a " $!

# " E

" E " "

" " " E

3$4 " E R " !

" E % !

" E $% E

" E R

% " E # % * E 1 " E R % !

" E = E

5 E " E R %

" % " R = Rn

*$# $4 #

% " % " !

% " R = Rn

0 x % " ER - Uε(x) + !

"- E

R = Rn!

" E

R \ E

R

!

{x

 

#

}

R x R

k

k=1

 

0

 

 

lim

xk − x0 = 0.

 

 

k→∞

 

$ x0 %

{xk}k=1 & lim xk = x0

 

 

 

k→∞

 

 

 

$

 

 

 

 

' ( )*

) + {x

}

x

0

k

k=1

 

 

 

 

 

ε > 0 nε N : xn Uε(x0) ( xn − x0 < ε) n nε.

,

{xk}k=1 x0

* x0

,

% -

+ a R - -

E R )

{xk}k=1 xk E xk = a k N ) a

!

§

 

. {xk}k=1

R

ε > 0 nε N : xk − xj < ε j, k nε.

/ )

(-

0 R

(

)- R

R

1 - 2 & ! -

R Rn 3 4

, 35 3 3 35 6 3

C([a, b]) 6

.

. A B R A

B A B

$ 47 6 6 /-& ! (

) +

C([a, b])

8 R

9% :

) !

. R ;

. R

R

3

R R

 

R R %

 

R R

 

% R<

4

 

= R R R

R

1R R

R R

R

ρ(x, y)

! "

R #! "$ %

%

&

' {xk}k=1 %

( ) ( R & %

{xk} {yk} *

ρ({xk}, {yk}) lim ρ(xk, yk).

k→∞

+ , ( '

, (xk, yk)}k=1 R & {xk} %

x0 R *

ρ({xk}, x0) = lim ρ(xk, x0).

k→∞

- ) ( R ' %

{xk} {yk} *

ρ({xk}, {yk}) = 0 . ' %

) ( R %

) , / , ,

* ! " &

! " %

% %

( ) ) , 0 %

* ! "

x0 R

§ CL1 CL2 RL1 RL2 L1 L2

 

1 R )

! )" R *

* %

R

 

+ R 2 %

 

 

 

 

 

 

 

 

x, xk R

k N 3

 

xk

 

 

 

 

 

 

 

 

k=1

 

 

 

n

 

 

 

 

 

x

lim

xk = x

 

 

n→∞ k=1

 

 

 

 

 

)

 

 

 

 

 

+

 

+

 

 

 

 

 

 

+

n

+

 

 

 

 

 

lim

+

 

+

= 0.

 

 

 

 

+x −

xk+

 

 

 

n→∞ +

k=1

+

 

 

 

 

§

 

 

CL1 CL2 RL1 RL2 L1 L2

 

4

)

56 7 8

 

 

 

 

 

 

 

x

 

x = 0 x = 0

 

 

x

 

 

) %

%

& ) %

) #$ ) *

(

CL([a, b]) = CL1([a, b]) 2 , %

) [a, b] ' 9 , ,

! b

x = x L([a,b]) |x(t)| dt.

a

CL2([a, b])

[a, b]

&! b

x = x L2([a,b])

|x(t)|2 dt.

 

a

! " # $# # %

# !

" (a, b) (−∞, ∞)! & f '

(a, b) R (a, b) f = 0

[α, β] (a, b)!

" p {1, 2} C0Lp((a, b))

(a, b)

 

!

 

 

 

 

 

b

1

 

 

 

p

x

= x Lp((a,b))

a

|x(t)|pdt .

 

RL((a, b)) = RL1((a, b))

$

(a, b) (−∞, ∞) x' (a, b) R ! !

# ( "ab |x(t)| dt

$ $

) %# (a, b)

# % ( $ * ! # +!,!-! "

 

! b

 

x = x L1((a,b))

|x(t)| dt

*-

 

a

 

RL1((a, b)) ! ! θ = "ab (t)| dt = 0 # θ =

= 0 * %#

-!

# θ = 0

§ CL1 CL2 RL1 RL2 L1 L2

 

# θ (

.!

/! 0 $ #

# ( # )

'

θ' [α, β] R

) [α, β] # # #

% 1 $

! ! % $ $2 # 1

#

# 3

# ) [α, β] θ

"αβ (t)| dt = 0 θ(t) = = 0 %# t θ!

4 % RL1((a, b)) %

# 6

RL1((a, b)) %

% ( *-!

4 x, y RL1((a, b)) 1

"ab |x(t) − y(t)| dt = 0! 5 $

RL1((a, b)) $

! #

6 7 # # '

$ . %

$ !

68

$

RL1((a, b))!

"

 

# # ( $ % %

# !

"

x˜ y˜ #

 

6

* x˜- y

* y˜-

#

$

RL1((a, b)) x

 

# !

 

x˜ + y˜

 

x˜ y˜

1 z˜ # % x + y

λx˜ x˜ λ R

# % λx! 9

# $ # %

 

 

6

 

 

 

 

RL1([a, b])

 

 

 

 

 

6

([a, b])

 

RL1

RL1((a, b))

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

RL1((a, b))

(a, b)

 

θ "ab (t)| dt = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

! b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x˜

 

([a,b])

x

L1([a,b]) =

|x(t)| dt,

 

 

 

 

L1

 

 

 

 

a

 

 

 

x

! x˜ " !

# x˜

 

 

 

 

 

 

 

6

([a, b])

 

 

 

([a,b])

RL1

 

 

 

L1

 

 

 

 

 

 

RL2((a, b))

 

$

 

(a, b) (−∞, +)

 

x%

(a, b)

R

&

 

"ab |x(t)|2dt

 

#

# '

(a, b) &

 

(

&

!

 

 

 

 

b

 

x = x L2((a,b))

 

 

|x(t)|2dt.

)*+

 

 

 

a

 

, # (

- !

6

RL2((a, b)) RL2((a, b)) &

#$ x y

)

+

!b

|x(t) − y(t)|2dt = 0.

a

. # λ R

6

RL2([a, b]) -

§ CL1 CL2 RL1 RL2 L1 L2

 

 

&

!

 

 

 

 

 

b

 

x˜

x L2((a,b)) =

 

|x(t)|2dt,

 

L2((a,b))

 

 

a

x

! x˜ )x x˜+ "

(

6

((a, b))

 

0

RL2

θ RL2((a, b)) "ab (t)|2dt = = 0

CLp([a, b]) C0Lp((a, b)) p = 1, 2

/01 (

CL1([1, 1]) ' ! !

[1, 1]

 

 

1 t < 0,

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 t <

1

 

f t

kt

,

 

k( ) =

 

 

 

 

k

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

t 1.

 

k

! ! {f

}

 

 

 

 

 

 

k

k=1 !

CL1([1, 1])

 

 

 

 

 

 

 

 

 

! max{

1

,

1

}

 

 

fm fk L1([1,1])

m k

2 dt = 2 max

 

1

,

1

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

m k

. CL1([1, 1]) &

& ( !

CL1([1, 1]) 2

# ! # ϕ .

[1, 1] CL1([1, 1])

! 1

(t) − fk(t)| dt → 0 k → ∞.

1

3 k → ∞

! 0

! 0

(t) − fk(t)| dt =

(t)| dt → 0,

1

1

!0

(t)| dt = 0 ϕ(t) = 0 1 t 0.

1

ϕ(t) = 1 0 < δ t 1 δ (0, 1).

ϕ t = 0

CL1([1, 1])

{fk}

k=1

CL1([a, b])

C0((a, b))

(a, b) RL1((a, b))

RL2((a, b))

! "

#$ %& ' % ( " f RL2((a, b)) ε > > 0 ) fε RL2((a, b))

fε = 0 [A, B] (a, b) fε

* [A, B]

f fε L2((a,b)) < ε.

+ fε

%& ' ,

" M sup |fε| - %& ' %

(a,b)

ϕ C0((a, b))

! b |fε(x) − ϕ(x)| dx <

 

ε2

.

 

 

a

 

2M

" .

|ϕ| M (a, b)

! b

 

 

 

)

 

 

 

! b

 

 

 

|fε(x) − ϕ(x)|2dx 2M

|fε(x) − ϕ(x)| dx < ε2,

a

a

fε ϕ L2((a,b)) < 2ε.

f ϕ L2((a,b)) f fε L2((a,b)) +

§ CL1 CL2 RL1 RL2 L1 L2

 

/

 

RL1((a, b))

RL2((a, b))

 

0

§ %1 2

#

/ 3 4

56 ) 7 / 8 3 %12,9 / #

#

: # ( ;

{fk}k=1 $ RL1((0, 1))

RL1((0, 1))

" (0, 1)

k < Ik (0, 1)

.$ $ μIk < ε2−k 00 < ε < 1 k = 1 7 9

"

 

 

%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t Ij ,

 

 

 

 

1,

 

 

 

fk(t) =

 

j=1

 

 

 

 

%

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

t (0, 1) \

 

Ij .

 

 

0,

 

 

 

 

j=1

 

= {f

}

 

 

 

k

k=1

RL1((0, 1)) /

RL1((0, 1))

" <

RL1((a, b)) RL2((a, b)) > <

< $ 0

9

( ? %& ' ,

! $ RL1((a, b)) RL2((a, b)) #<

: # / ; . < $ # <

$ " : # ; @ 8

@

: # : # $ @

/ < < [0, 1]

: # 0 #

[a, b]

f ! " [A, B]

# $

! {x [a, b]% f (x) α} &$

α R

' [A, B] k ( A =

= y0 < y1 < . . . < yk = B

k

 

 

 

yj mes ej , ej = {x : a x b, yj−1 < f (x) yj }, )*

j=1

 

mes ek + & ! ek

,

 

k

 

 

 

lim

yj mes ej

k→∞ j=1

 

f [a, b]

- )*

. / f ! ej $

yj f

ej 0 !

1

k

f (ξi)(xi − xi−1), ξi [xi−1, xi],

i=1

f [xi−1, xi]

f (ξi) + f $

, !

f ) f $

[a, b]

0 " ! f (ξi)

f [xi−1, xi]

2 ! ) $

1

§ CL1 CL2 RL1 RL2 L1 L2

 

& 3 1 &

4 ( f % [0, 1] R

1, x ,

f (x) =

0, x

& ) &

1 ,

& 5 1

6 L((a, b)) = L1((a, b)) $

( &(a, b) (−∞, +) )7 $

& , !

L1((a, b))

RL1((a, b)) 7 C0L1((a, b))

4 $

L1((a, b))

RL1((a, b)) C0L1((a, b))

6 L2((a, b)) $

( & (a, b)(−∞, +) (

& ' )8

& 9 ! $

L2((a, b))

RL2((a, b)) ) 7 C0L2((a, b)) 4 $

L2((a, b))

RL2((a, b)) C0L2((a, b))

:

 

 

 

 

 

8

0 ( a b

Lp((a, b)) ! Lp([a, b]) p = 1 8

:

 

 

 

 

 

*

;

L1((a, b)) L2((a, b)) $

( !$

" ! 5

!

 

˜

((a, b))

˜

 

L1

((a, b))

 

L2

!

" # $" %

$

" 6 6

RL1 RL2 & ' (#

§

"

" R &

$ (x, y) % "

x, y R

)

*

(x, x) 0 (x, x) = 0

 

 

+

x = 0

(x, y) = (y, x)

 

 

,(x1 + x2, y) = (x1, y) + (x2, y) '(λx, y) = λ(x, y) λ R

-" "

& &

.

x (x, x).

*#

. x &

/

& )

|(x, y)| x · y . +#

0 x > 0 " %

(tx + y, tx + y) = (x, x)t2 + 2(x, y)t + (y, y) =

= x 2t2 + 2(x, y)t + y 2.

1 $ " 1

& # 4(x, y)24 x 2· y 2 0,

+#

§

 

0 +#

 

x + y 2 = (x + y, x + y) = x 2 + 2(x, y) + y 2

 

x 2 + 2 x · y + y 2 = ( x + y )2,

)

x + y x + y .

%

-" n

Rn 1 & "

Rn x = (x1, . . . , xn)

*2# &

"

n

(x, y)

xiyi, x = (x1, . . . , xn), y = (y1, . . . , yn).

 

i=1

CL2([a, b]) 3 "

& [a, b] $" &

(f, g) "ab f (t)g(t) dt f, g) [a, b] R

.

 

 

 

 

 

&

!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

f = f

L2([a,b])

=

 

(f, f )

=

 

f (t)2dt,

 

 

 

 

 

 

 

 

a

CL2([a, b])

"

CL2([a, b]) & +( + +

 

RL2((a, b))

3 " &

+( + ( .!%b

&

(f, g)

f (t)g(t) dt, f, g RL2((a, b)).

a

- " $ (f, g) "

& & "

 

t (a, b)# 1

(f, f ) = 0 f = 0 f (t) = 0

$ (f, g) &

 

 

 

 

f L2((a,b)) =

 

(f, f )

.