• 締切済み

lim(極限)と∑(和)の可換性について。

limと∑が交換できるのはどのような場合でしょうか?(1) 下記のページも読んだのですが、よく分かりませんでした。 https://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q10183378495 特にこのページの最後の回答 『f_n(x)はn≦x<n+1のとき1、他は0をとる関数としましょう。 f_n(x)→0(x→∞)だから右辺は0、しかし x≧0ならΣfn(x)=1だから左辺は1です。』 の『Σfn(x)=1』の部分も分かりません。(2) 証明などが載っている分かりやすいウェブページの紹介でも結構です。(3) (1), (2), (3)のいずれか一つでも良いので、どなたか分かる方がいましたら 教えてください。よろしくお願いいたします。

  • da23
  • お礼率96% (597/620)

みんなの回答

  • muturajcp
  • ベストアンサー率78% (505/644)
回答No.1

lim_{x→∞}Σ_{n=1~∞}f_n(x)?=?Σ_{n=1~∞}lim_{x→∞}f_n(x) (2) f_n(x)はn≦x<n+1のとき1,他は0 f_n(x)→0(x→∞)だから右辺は0,しかし どんなに大きなx>0に対しても xの整数部を int(x)=n とすると n≦x<n+1 となるから f_n(x)=1 となる 整数nがあるから Σ_{n=1~∞}f_n(x)=1 (1) limとΣが交換できる場合は F_n(x)=Σ_{k=1~n}f_k(x) が 一様収束する場合です 一様収束とは あるaに対して 任意のε>0に対して, ある自然数n_0が存在して n>n_0となる 任意の自然数nと 任意のxに対して |F_n(x)-a|<ε となる場合です

関連するQ&A

  • lim(n→∞)nr^n=0

    問題は画像の(2)で lim(n→∞)nr^n=0を示す問題です。 (さっきした質問です↓) http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q1490795419 この解答として 画像のようになっているのですが 明らかに0<nr^n というところがよくわかりません(><) (1)のn≧2をうけているのでしょうか… お願いします(><)

  • 数列の極限

    定数a,bはb>a>0を満たしている。 関数の列F1(x),F2(x),…,Fn(x),…を F1(x)=bx/x+a , Fn+1(x)=F1(Fn(x)) (n=1,2,3,……)で定める。 極限lim(n→∞)Fn(b)を求めよ。 (06 青学) 途中からわかりません。 まずF2とF3…と求めて、そこからFnを推測して数学的帰納法から Fnの成立を確認するところまではやったんですが、そこからどうすればいいのかが不明です。 ちなみにFnは Fn=(b^n)x/{a^n-1+(a^n-2)b+…+a(b^n-2)+b^n-1}x+a^n となりました。 (間違ってるかもしれません) よろしくお願いします。

  • 数列の極限の証明

    「a1=a,b1=b,(a>b>0) a(n+1)=(an+bn)/2 b(n+1)=anbn^1/2 で定まる二つの数列{an},{bn}は同じ極限値を持つことを示せ。」 という問題を解いていて、このリンクの証明を見たのですが、 http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q1463528674 証明の最後で、a_n+1=ka_n を満たす1より小さい正の実数kが存在することから、 a_n=k^(n-1)*a1 として、n→∞でa_n→0としていましたが、 a_n=f(n)として、f(x)が単調減少関数でf(n+1)=k_n(fn) (k_nはnによって変化する1より小さいある正の定数)となっても、 k_nはnに依存するので、必ずしもx(またはn)→∞でf(x)(またはf(n))→0になるとは限らないのではないのでしょうか。(ex. k_n→1 (n→∞), f(x)=(1/x)+(1/2)) その可能性はないのでしょうか? 以下がリンク先の証明の全文です。 与えられた漸化式と0<a<bより帰納的に0<an,0<bnとなる。 すると相加・相乗平均の関係より a(n+1)/b(n+1)=(an+bn)/2√(anbn) =(1/2){√(an/bn)+√(bn/an)}≧(1/2)*2*√(an/bn)*√(bn/an) =1 ∴b(n+1)≦a(n+1)となる。 ここで等号が成り立つとすると bn=anより a(n+1)=(1/2)(an+bn)=(1/2)*2an=an となり an=a(n-1)=…=a1=a=b1=b となりa<bに矛盾する。 よって等号は成立しないので b(n+1)<a(n+1) となり、したがって bn<an…(*) となる。 すると an+bn<2anより a(n+1)=(1/2)(an+bn)<(1/2)*2an=an となる。 したがって0<anより a(n+1)=k*an を満たす1より小さい正の実数kが存在する。 すると an=k*a(n-1)=k^2*a(n-2)=…=k^(n-1)*a1=k^(n-1)*a となるから lim[n→∞]an=a*lim[n→∞]k^(n-1)=0…(**) となる。 すると(*)と0<bnより 0<bn<an だから(**)からはさみうちの原理により lim[n→∞]bn=0 となる。 よって lim[n→∞]an=lim[n→∞]bn=0 となる。

  • 数列の極限の問題がわかりません…

    Fn(x)= tan^(2n+1)x‐tan^(n)x+1 /tan^(2n+2)x+tan^(2n)x+1(0≦x<π/2)とする、 F(x)=lim Fn(x)を求め、   n→∞ 関数y=F(x)のグラフの概形をかけ。 お願いしますm(__)m

  • 0の0乗=1……かな?

    0の0乗はいったい何なのかを考えていたら、ある本の中にあった、lim(n→∞)n^1/n=1の証明を見て少しひらめきました。   f(x)=(1+x)^n-(1+nx) という関数はx>0で微分可能ですから。   f'(x)=n(1+x)^n-1-n=n{(1+x)^n-1-1}>0  である事がわかります。すると、f(0)=0であり、f(x)はx>=0で増加するから、x>0のときf(x)>0で、つまり   (1+x)^n>(1+nx) ここで、x=1/√nとおくと   (1+1/√n)^n>1+√n>√n この式の左辺と右辺を2n乗すると   (1+1/√n)^2n^2>n^n ここでn>1ならn^n>1ですから   (1+1/√n)^2n^2>n^n>1   さらにlim(n→0)とすると   (1+1/√n)^2n^2→1 となり、n^nは1で両側から挟み撃ちにされるので   lim(n→0)n^n=1 つまり、0の0乗は1ってことにならないでしょうか。長々とした証明でした。読んでくださってありがとうございました。          

  • 数学3の数列の極限 無限級数の問題がわかりません。

    数学3の数列の極限 無限級数の問題がわかりません。 fn(x)={(tanx)^(2n+1)-(tanx)^n+1}/{(tanx)^(2n+2)+(tanx)^2n+1} (0<=x<π/2)とする。 f(x)=lim[n→∞] fn(x) を求め、関数y=f(x)のグラフの概形をかけ。 わかりません。。 お願いします!

  • 極限値問題

    極限値問題 lim[x→∞](1+(1/x))^x=eを使って、lim[x→-∞](1+(1/x))^x=e を示せという問題なのですが、どのように解けば良いのでしょうか? 以前、lim[n→0](1+n)^(1/n)=eの証明について質問させて頂きました。 証明は理解できました。 その時、lim[n→-0](1+n)^(1/n)=eも成り立つと言うご回答を頂きました。 (1/x)=nとおけば、lim[n→-0](1+n)^(1/n)と出来きます。 lim[n→+0](1+n)^(1/n)=lim[n→-0](1+n)^(1/n)がなぜ成り立つか証明 できませんので、教えて下さい。 感覚的には分かるのですが、式変形などで成り立つことが証明できないものでしょうか?

  • lim[n→∞]∫[0~1]f_n(x)dx=∫[0~1]f(x)dxが示せません

    宜しくお願いいたしました。 [問]各n∈Nに対し,f_n(x)=nx/(1+nx),x∈[0,1]とする。 数列{f_n}は[0,1]で積分可能関数fには各点収束するが一様収束しない事を示せ。 そしてlim[n→∞]∫[0~1]f_n(x)dx=∫[0~1]f(x)dxとなる事を示せ。 で「lim[n→∞]∫[0~1]f_n(x)dx=∫[0~1]f(x)dxとなる」が示せずに困っています。 f(x)= 1/e (x=1の時) 1 (0<x<1の時) 0 (x=0の時) と積分可能関数fが求めました。 でも 0<x<1の時 lim[n→∞]∫[0~1](f(x)-f_n(x)) =lim[n→∞]∫[0~1](1-nx/(1+nx))dx =lim[n→∞]∫[0~1](1/(1+nx))dx =lim[n→∞][-n/(1+nx)^2]^1_0 =lim[n→∞](-n/(1+n^2)+n) となり0になりません。何か勘違いしておりますでしょうか?

  • 極限の問題です

    f(x)=e^π/2×cosπ/2の代n次導関数をfn(x)とする n=1~∞Σf2n(0)の収束発散を調べ収束するなら収束値を調べよ 数学的帰納法によりfn(x)=(1/√2×e^-π/4)^n×f(x+nπ/2)を調べさせる問題が前問で、 それを利用して、S2n+2とS2nを求めようと思ったんですがそれが出来ません 方針ミスでしょうか

  • 極限の関数の連続性

    関数が連続になる理由がわからないので質問します。 (1) aは0でない定数とする。x≧0のとき f(x)=lim(n→∞){x^2n+1 +(a-1)x^n -1}/{x^2n -ax^n -1}を求めよ。 (2)関数f(x)がx≧0において連続となるように,aの値を求めよ。 (1)は解けました。(2)がわかりません。解答では (1)より x>1のときf(x)=lim(n→∞){x +(a-1)/x^n -1/x^2n}/{1 -a/x^n -1/x^2n}=x    x=1のときf(x)=lim(n→∞){1^2n+1 +(a-1)1^n -1}/{1^2n -a1^n -1}=(1-a)/a 0≦x<1のときf(x)=lim(n→∞){0+0-1}/{0-0-1}=1 分からない1文は、f(x)は 0≦x<1,x>1においてそれぞれ連続である。連続になる理由は、x≧0においてグラフが描けるからでしょうか?定義域の確認などは必要ないのでしょうか。 このあと、x≧0において連続になるためには、x=1で連続になることが必要十分条件 であるとして、lim(x→1-0)f(x)とlim(x→1+0)f(x)がともに1になるので、 1=(1-a)/aからa=1/2として答えをだしています。 どなたかf(x)=x,f(x)=1などがx≧0で連続になる理由を教えてください。