數學分析 Tom Apostol 定理7 47

2022-02-10 16:42:23 字數 1115 閱讀 2891

設$f$在$[a,b]$上定義且有界,對於每乙個$\varepsilon>0$定義集合$j_$如下:

$$j_=\$$

則$j_$是閉集.

證明:要證明$j_$是閉集,即證明$j_$的所有邊界點都屬於$j_$.

1..若不存在邊界點,則顯然是閉集.

2.若邊界點是孤立點,則邊界點顯然屬於$j_$.

3.若邊界點是聚點,即證明若$x\in [a,b]$,對於任意給定的正實數$\alpha$,總存在$x'\in (x-\alpha,x+\alpha)$,使得$w_f(x')<\varepsilon$,總存在$y'\in (x-\alpha,x+\alpha)$,使得$w_f(y')\geq \varepsilon$.則$w_f(x)\geq \varepsilon$.

證明是很容易的,因為假設$w_f(x)<\varepsilon$,則容易得出「總存在$y'\in (x-\alpha,x+\alpha)$,使得$w_f(y')\geq \varepsilon$」這一條不成立.可見,$j_$的所有邊界點都屬於$j_$,可見$j_$是閉集.

注1:下面這個命題仍成立:設$f$在$[a,b]$上定義且有界,對於每乙個$\varepsilon>0$定義集合$j_$如下:

$$j_=\$$

則$j_$是閉集.

證明和上面的完全類似.

注2:下面這個命題也成立:

設$f$在$[a,b]$上定義且有界,對於每乙個$\varepsilon>0$定義集合$j_$如下:

$$j_=\$$

則$j_$是開集(事實上,$j_$的孤立點根本不存在).

證明:即證明$j_$所有的邊界點都不屬於自己.這是很容易證明的.

注3:下面這個命題也成立:

設$f$在$[a,b]$上定義且有界,對於每乙個$\varepsilon>0$定義集合$j_$如下:

$$j_=\$$

則$j_$是開集.(同樣,$j_$的孤立點根本不存在)

注4:

以上所有命題中,似乎$f$在$[a,b]$上有界這個條件都不是必要的.

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