第八章 实数的完备性
1 实数连续性的等价描述
1.求数列{Jn}的上、下确界:
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
2.设在上定义,求证:
(1)
(2)
3.设,且,试证自中可选取数列且互不相同,使;又若,则情形如何?
4.试证收敛数列必有上确界和下确界,趋于的数列必有下确界,趋于的数列必有上确界.
5.试分别举出满足下列条件的数列:
(1)有上确界无下确界的数列;
(2)含有上确界但不含有下确界的数列;
(3)既含有上确界又含有下确界的数列;
(4)既不含有上确界又不含有下确界的数列,其中上、下确界都有限.
2 实数闭区间的紧致性
1.利用有限覆盖定理9.2证明紧致性定理9.4.
2.利用紧致性定理证明单调有界数列必有极限.
3.用区间套定理证明单调有界数列必有极限.
4.试分析区间套定理的条件:若将闭区间列改为开区间列,结果怎样?若将条件去掉或将条件去掉,结果怎样?试举例说明.
5.若无界,且非无穷大量,则必存在两个子列 (为有限数).
6.有界数列若不收敛,则必存在两个子列.
7.求证:数列有界的充要条件是,的任何子数列都有收敛的子数列.
8.设在上定义,且在每一点处函数的极限存在,求证:在上有界.
9.设在无界,求证:存在,对任给,函数在上无界.
10.设是上的凸函数,且有上界,求证:存在.
11.设在上只有第一类间断点,定义
求证:任意的点只有有限多个.
12.设在上连续且有界,对任意,
在上只有有限个根或无根,求证:存在.
3 实数的完备性
1,设在连续,求证:在一致连续的充要条件是
与都存在,
2.求证数列当时的极限不存在.
3.利用柯西收敛定理讨论下列数列的收敛性:
(1)
(2)
(3)
4.证明存在的充要条件是:对任意给定,存在,当时,恒有
5.证明在点连续的充要条件是:任给,存在,当时,恒有
6.证明下列极限不存在:
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
7.设在上可导,单调下降,且存在,求证.
8.设在可导,且,任给,令
求证,
(1) 存在;
(2) 上述极限为的根,且是唯一的.
9.设在满足条件:
(1)
(2) 的值域包含在内.
则对任意,令,有
(1) 存在;
(2)方程的解在上是唯一的,这个解就是上述极限值.
4 再论闭区间上连续函数的性质
1.设在上连续,并且最大值点是唯一的,又设,使,求证
2.设在上连续,可微,又设
(1)
(2) 如果,则有,
求证:的根只有有限多个.
3.设在连续,,,求证:存在,使,且.
4.设是上的连续函数,其最大值和最小值分别为和,求证:必存在区间,满足条件:
(1)或;
(2) ,当.
5.在连续,且,求证:存在,使.
6.设在上连续,且取值为整数,求证:常数.
7.设在上一致连续,,证明在上有界;
8.若函数在上满足利普希茨(Lipschitz)条件,即存在常数,使得
证明:在上一致连续.
9.试用一致连续的定义证明:若函数在和上都一致连续,则在上也一致连续.
10.设在上连续,且与存在.证明;在上一致连续.
11.若在区间 (有穷或无穷)中具有有界的导数,即,则在中一致连续.
12.求证:在上一致连续.
13.设在上可导,且,求证:在上不一致连续.
14.求证:在上不一致连续.
5 可积性
1.判断下列函数在区间上的可积性:
(1) 在上有界,不连续点为;
(2)
(3)
(4)
2.讨论三者间可积性的关系.
3.设都在上可积,证明:
在上也是可积的.
4.设在上可积,且,求证:
(1) 在可积;
(2) 在可积.
5.设在可积,求证:任给,存在逐段为常数的函数,使
6.设在上有界,定义
求证
7.设在附近有定义且有界,定义
求证:在连续的充分必要条件为.
8.若函数在可积,证明:
其中 (这一性质称为积分的连续性).
9.对任意省仨成立,求证:
10.设在有连续的导函数,求证:
11.设在可积,求证;存在连续函数序列,使
12.设在黎曼可积,求证:
(1) 存在区间序列使
且;
(2) 存在,使得在点连续;
(3) 在上有无穷多个连续点.