北京大学2005 数学专业研究生数学分析。
1. 设,试求和。
解: 当然此上极限可以。
令。此下极限当然可以。
令。2. (1)设在开区间可微,且在有界。证明在一致连续。
证明: 由存在。
这显然就是。
2) 设在开区间可微且一致连续,试问在是否一定有界。(若肯定回答,请证明;若否定回答,举例说明)
证明:否定回答。
闭区间上连续函数一致连续。所以。
显然此而。3.设。
(1)求的麦克劳林展开式。
2)求。解: 这道题目要是直接展开是很麻烦的。先对原式做一下变形。有。
. 又由于。
比较系数有:,接下来,若中,此时令。
有。同理可得:, 综合得:
4.试作出定义在中的一个函数,使得它在原点处同时满足以下三个条件:
(1)的两个偏导数都存在;(2)任何方向极限都存在;(3)原点不连续。
解: 。显然这个函数在的时候,有偏导数存在。
而对于的时候,有,此式在原点也成立。
对于任意方向极限,有。显然沿任意方向趋于原点。
此函数的方向极限都存在。最后,因为沿不同方向趋向原点。不妨设有不同的极限。
。且其都不为0。所以该函数在原点不连续。
5.计算。其中是球面与平面的交线。
解:首先,曲线是球面与平面的交线。因为平面过原点,球面中心为原点。
所以它们的交线是该球面上的极大圆。再由坐标的对称性。易知有。
因此有 ==
6.设函数列满足下列条件:(1),在连续且有()
(2)点点收敛于上的连续函数。
证明:在上一致收敛于。
证法1:首先,因为对任意。且有,所以,对于任意,有。
又因为在点连续。所以可以找到,当时。有,以及。
同时成立。因此,当, 时,有。
如此,令,所以有开区间族覆盖了区间。
而在闭区间上连续。由heine-borel 定理,从开区间族中可以选出有限个,使。由的选法。可由相应与,当,且时,有。
取,当时,且,有成立。所以在上一致收敛于。
证毕。证法2:反证法。设存在某,对于任意,有一,使得.又有界,由bolzano-weierstrass定理,所以其必存在。
收敛子列收敛于中某值.因为对任意。
且有,所以,当时,有.
设某,由与连续性.存在一,当时。
有同时成立.显然,又因为.所以存在值, .
当时,成立.最后,当时,有。
<.这与假设矛盾.
所以在上,是一致收敛于.证毕.
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