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連續函數極限題之證明

(2006-10-15 07:26:52) 下一個

 來自constant的 原題和原證:
是否存在連續函數f(x),使得對任意x,都有 lim(n->oo)f(nx) = 0,但是 lim(x->oo)f(x) != 0?

基本上,有一列區間[d_n,u_n]->oo, 使得f在這些區間上>某個常數c>0。對每個區間,k>1/(u_n-d_n)後,k*[d_n,u_n]之間就沒有空隙了,即有一個k*[d_n,u_n]包含了以後的某一個[d_m,u_m]。這樣就可以得到一串k_1,k_2,...,n_1,n_2,..., 使得k_i*[d_(n_i),u_(n_i)]包含[d_(n_i+1),u_(n_i+1)]。最後就可以用區間套得到一點x,使得f(k_1*x),f(k_1*k_2*x),f(k_1*k_2*k_3*x),...,都大於c。  

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deuss: 直覺是,因x可以任意小,nx會密密麻麻撒滿數軸,所以lim_{x->oo}f(x)=lim_{n->oo}f(nx)

其實不然。如果條件改成 for any rational x , lim_{n->oo} f(xn)=0,nx仍會密密麻麻撒滿數軸
但lim_{x->oo} f(x) != 0 仍有可能

設想g(x)=1在所有x=sqrt(p), p 是素數,否則=0 。該函數本身不連續,但可以從(sqrt(p)-r,0)和(sqrt(p)+r,0)各連一線至(sqrt(p),1),呈脈衝狀,其中r=r(p)=1/p^3 。所得連續函數即為所尋f(x).

給定有理數x, h=1/x^2= i/j,這裏i,j為整數。我們要證明,當n足夠大時,nx不可能落入任一脈衝區。
若不然,nx=sqrt(p)+a, |a|<1/p^3
nn=p*i/j+c, |c|<1/p^2
nnj=pi+cj=pi, (因nnj和pi是整數,而|cj|<1/p<1)
由於p是大素數,所以,不可能。

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評論
aabbccdd 回複 悄悄話 真大蝦也!!!兒子捧著這道題吭哧了兩天,爹也黔驢一頭.
好漂亮的思路和圖示.謝謝!!!
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