数列及点列与函数一致连续的关系

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  摘 要:在本文中,我们较系统的研究了数列与一元函数一致连续的关系、平面点列与二元函数一致连续的关系、空间点列与三元函数的一致连续的关系、一般点列与多元函数一致连续的关系,并获得了一些有意义的一般结果.
  关键词:数列;点列;一致连续;关系
  一、关于数列与一元函数一致连续的关系。
  关于数列与一元函数一致连续,在文中 有下面的结果。
  定理1 设 定义在有限区间 ,若对任一收敛数列 ,极限 都存在,则 在 一致连续。
  证明 若 在 非一致连续 ,则 存在由,对任意 ,存在 ,当时 ,使得 .特别,对 = ,存在 ,当 时,
  使得
  由条件 ,数列
  :
  收敛,于是 存在。于是 和 存在且相等,这与 矛盾,从而定理可证。
  注:定理1中有限区间 换成任何区间结论都成立。
  定理2 设 定义在有限区间 ,若对任一数列 ,极限 都存在,则 在 一致连续。
  证明 若 在 非一致连续,则存在由 ,对任意 ,存在 ,当 时,使得 .特别,对 = ,存在 ,当 时,
  使得 .
  因 是有限区间,故 和 存在有界数列,从而 存在收敛子列 ,同理 存在收敛子列 ,于是 和 收敛。由条件 知, = = ,于是数列
  :
  收敛,且 = 。
  由条件,极限 存在,于是 和 存在且相等,此与
  矛盾,从而定理可证。
  定理3 设 定义在任一区间 ,若对任一有界数列 ,极限 都存在,则 在 一致连续。
  证明 若 在 非一致连续 ,则存在由 ,对任意 ,存在 ,当 时,使得 .特别,对 = ,存在 ,当 时,
  使得 。
  因 是有界区间,故 和 存在有界数列,从而 存在收敛子列 ,同理 存在收敛子列 ,于是 和 存在收敛.由条件
  知, = = ,于是数列
  :
  收敛,且 = .
  由条件,极限 都存在,于是 和 存在且相等,
  此与 矛盾,从而定理可证。
  定理4 设 定义在有限区间 ,若对任一单增(单减)数列 ,极限 都存在,则 在 一致连续。
  证明 因 , 是 上的有限区间,故 单增(单减)时存在上界(下界),于是 收敛。在根据 定理1的证明可知, 在 一致连续。
  二、平面点列于二元函数一致连续的关系。
  关于平面点列与二元函数一致连续的关系,我们有下面结果。
  定理5 设 定义在有限区域
  ,若对任何收敛点列 ,极限 都存在,则 在 一致连续。
  证明 若 在 非一致连续 ,则存在 ,对任意 ,存在 ,当 时,使得 .特别,对 = ,存在 ,当 时,
  使得 .
  由条件 知,点列
  :
  收敛,于是 存在,从而 存在且相等,这与 矛盾,从而定理可证。
  注:将定理5中有限区域换成任何区域,定理5的结论都成立。
  定理6 设 定义在有限区域
  ,若对任何点列 ,极限 都存在,则 在D一致连续。
  证明 若 在D非一致连续 ,则存在 ,对任意 ,存在 ,当 时,使得 .特别,对 = ,存在 ,当 时,
  使得 .
  因D是有限区域,故 和 存在有界点列,从而 存在收敛子列 ,同理 存在收敛子列 ,于是 和 存在收敛,
  由条件 知,
  = = ,于是数列
  : , , , ,
  收敛,且 = .
  由条件,极限 都存在,于是 和 存在且相等,
  此与 矛盾,从而定理可证。
  定理7 设 定义在有限区域
  ,若对任一有界点列 ,极限 都存在,则 在D一致连续。
  证明 若 在D非一致连续 ,则存在 ,对任意 ,存在 ,当 时,使得 .特别,对 = ,存在 ,当 时,
  使得 .
  因D是有界区域,故 和 存在有界点列,从而 存在收敛子列 ,同理 存在收敛子列 ,于是 和 存在收敛,
  由条件 知,
  = = ,于是数列
  : , , , ,
  收敛,且 = 。
  由条件,极限 都存在,于是 和 存在且相等,
  此与 矛盾,从而定理可证。
  三、空间点列与三元函数一致连续的关系。
  关于空间点列与三元函数一致连续的关系,我们有下面的结果。
  定理8设 定义在有限区域
  ,若对任收敛点列
  ,极限 都存在,则 在D一致连续。
  证明 若 在 非一致连续 ,则存在 ,对任意 ,存在 ,当 时,使得 .特别,对 = ,存在 ,当 时,
  使得 .
  由条件 知,点列
  :
  收敛,于是 存在,从而 存在且相等,这与 矛盾,从而定理可证。
  注:将定理8中有限区域换成任何区域,定理8的结论都成立。
  定理9设 定义在有限区域
  ,若对任点列 ,极限 都存在,则 在D一致连续.
  证明 若 在D非一致连续 ,则存在 ,对任意 ,存在 ,当 时,使得 .特别,对 = ,存在 ,当 时,
  使得
  因D是有限区域,故 和 存在有界点列,从而 存在收敛子列 ,同理 存在收敛子列 ,于是 和 存在收敛,   由条件 知,
  = = ,于是数列
  : , , , ,
  收敛,且 = .
  由条件,极限 都存在,于是 和 存在且相等,
  此与 矛盾,从而定理可证。
  定理10 设 定义在有限区域
  ,若对任有界点列 ,极限 都存在,则 在D一致连续。
  证明 若 在D非一致连续,则存在 ,对任意 ,存在 ,当 时,使得 .特别,对 = ,存在 ,当 时,使得 .
  因D是有界区域,故 和 存在有界点列,从而 存在收敛子列 ,同理 存在收敛子列 ,于是 和 存在收敛,
  由条件 知,
  = = ,于是数列
  : , , , ,
  收敛,且 = .
  由条件,极限 都存在,于是 和 存在且相等,
  此与 矛盾,从而定理可证。
  四、一般点列与多元函数一致连续的关系。
  关于一般点列与多元函数一致连续的关系,同样我们有下面的结果。
  定理11设 定义在有限区域
  ,若对任收敛点列点列 ,极限 都存在,则 在D一致连续。
  证明 若 在 非一致连续 ,则存在 ,对任意 ,存在 ,当 时,使得 .特别,对 = ,存在 ,当 时,
  使得
  由条件 知,点列
  :
  收敛,于是 存在,从而 存在且相等,这与 矛盾,从而定理可证。
  注:将定理11中有限区域换成任何区域,定理11的结论都成立。
  定理12设 定义在有限区域
  ,若对任点列 ,极限 都存在,则 在D一致连续。
  证明 若 在D非一致连续,则存在 ,对任意 ,存在 ,当 时,使得 .特别,对 = ,存在 ,当 时,
  使得 .
  因D是有限区域,故 和 存在有界点列,从而 存在收敛子列 ,同理 存在收敛子列 ,于是 和 存在收敛.
  由条件 知,
  = = ,于是数列
  : , , , ,
  收敛,且 = .
  由条件,极限 都存在,于是 和 存在且相等,
  此与 矛盾,从而定理可证。
  定理13设 定义在有限区域
  ,若对任有界点列 ,极限 都存在,则 在D一致连续。
  证明 证明 若 在D非一致连续 ,则存在 ,对任意 ,存在 ,当 时,使得 .特别,对 = ,存在 ,当 时,
  使得 .
  因D是有界区域,故 和 存在有界点列,从而 存在收敛子列 ,同理 存在收敛子列 ,于是 和 存在收敛.
  由条件 知,
  = = ,于是数列
  : , , , ,
  收敛,且 = .
  由条件,极限 都存在,于是 和 存在且相等,
  此与 矛盾,从而定理可证,从而定理可证。
  五、结论
  在本文中,我们较系统的研究了数列与一元函数一致连续的关系、平面点列与二元函数一致连续的关系、空间点列与三元函数的一致连续的关系、一般点列与多元函数一致连续的关系,通过对以上内容的研究,我们建立了从数列的一般到特殊(从一般数列到有界、单调和收敛)的变化对函数一致连续的影响,并把其一些结论从一元函数推向二元、三元和多元函数的过程,并获得了一些有意义的一般结果.我们的研究体现了人们思维的一般过程,即从特殊到一般、从简单到复杂的一般思维过程。我们的研究增强了数列与函数这两个独立概念之间的联系,有利于我们更好的理解、掌握它们之间的内在关系,有利于我们更好的理解我们所学习的数学分析课本的编排体系,有利于我们增强数学知识的实际应用能力。
  参考文献
  [1] 郎开禄.数学分析专题选讲.楚雄师范学院出版社,2009.2
  [2] 滕加俊.数学分析辅导与习题精解配高教(华东师大)第三版.大连理工大学出版社,2006.09
  [3] 华东师范大学数学系编.数学分析上下册第三版.高等教育出版社,2007.05
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