Question

5. 证明: 级数

$$\sum_{n=0}^{\infty}(-1)^{n}x^{n}(1-x)$$

在 $[0,1]$ 上绝对且一致收敛。

当我做这道题的时候,我可不可以分成x属于[0,1/2][1/2,1]两个范围,分别证明在这两个范围内的时候,这个函数项级数是绝对且一致收敛的 。然后证明它在整个区间上就是绝对且一致收敛。我这种做法是有效的吗?

Thought

探索分段求解法

强调了分段证明绝对和一致收敛的方法,询问是否一定有效,考虑任何可能的限制因素。

考察级数区间

Answer

是的,您的方法是有效的。

将区间 [0,1][0,1] 分成 [0,12][0,\frac{1}{2}][12,1][\frac{1}{2},1] 两个子区间,分别证明在这两个子区间上级数绝对且一致收敛,然后得出它在整个区间上绝对且一致收敛,这是一个可行的方法。

具体来说,一致收敛的性质在区间的并上成立。如果一个函数序列在多个子区间上都一致收敛,那么它在这些子区间的并上也一致收敛。由于 [0,1][0,1][0,12][0,\frac{1}{2}][12,1][\frac{1}{2},1] 的并,且它们覆盖了整个区间,所以您的方法是正确的。

在证明过程中,您可以针对每个子区间选择适当的收敛判别法,例如在 [0,12][0,\frac{1}{2}] 上可以使用比较判别法,而在 [12,1][\frac{1}{2},1] 上可能需要使用另一些技巧。最终,结合这两个子区间的结果,就可以证明原级数在整个 [0,1][0,1] 上绝对且一致收敛。

因此,您的做法是合理且有效的。

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