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迪尼定理
來源:互聯網

迪尼定理是一個數學定理,提出者是烏利塞·迪尼

正文

在數學中,迪尼定理敘述如下:設 X 是一個緊致的拓撲空間,

是 X 上的一個單調遞增的連續實值函數列,即使得對任意 n 和 X 中的任意 x 都有

如果這個函數列逐點收斂到一個連續的函數

,那么這個函數列一致收斂到

。這個定理意大利數學家烏利塞·迪尼命名。

對于單調遞減的函數列,定理同樣成立。這個定理是少數的由逐點收斂可推出一致收斂的例子之一,原因是由單調性這個更強的條件。

注意定理中的

一定要是連續的,否則可以構造反例。比如說在區間 [0,1] 上的函數列 {

}。這是一個單調遞減函數,逐點收斂到函數

:當 x 屬于 [0,1) 時

等于 0 ,等于 1。但這個函數列不是一致收斂的,因為

不連續。

證明

我們對單調遞增的函數列作證明:對于任意ε>0 ,對每個 n ,設

再設

為使得

其中

顯然每個

都連續,于是每個

都是開集(在拓撲空間中,連續函數被定義為使得開集的原像都是開集的函數,可以證明這種定義和一般的連續定義是等價的,而[0, ε)是正實數集中的開集。函數列{

} 是單調遞減的,因此

子集。又由于

逐點收斂到 f ,所有(

)的并集是 X 的一個開覆蓋。但是 X是一個緊集于是存在正整數 N 使得

。因此對所有

,對所有的

,都有

于是{

} 一致收斂于

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