ستارگان ریاضی
فصل سوم
دنباله و سری توابع
تعریف 1-3 ( همگرایی نقطه به نقطه : pointwise convergence ) : دنباله
از توابع بر 
گوییم هرگاه

یا به عبارت دیگر گوییم دنباله
نقطه به نقطه همگرا به تابعی مانند 

تعریف 2-3 ( همگرایی یکنواخت « uniform convergence » ) : دنباله
از توابع بر
را همگرای یکنواخت به تابعی مانند
گوییم هرگاه به ازای تمام xهای عضو E داشته باشیم

قضیه 1-3 « شرط کشی « Cauchy condition » برای همگرایی یکنواخت دنباله ای از توابع » :
دنباله
از توابع بر
به طور یکنواخت همگراست اگر و تنها اگر

برهان: ابتدا انگار دنباله
بر E به طور یکنواخت همگرا به تابعی مانند
باشد ، طبق تعریف همگرایی یکنواخت داریم

از طرف دیگر طبق نامساوی مثلث داریم

بنابراین

پس
در شرط کشی صدق می کند. حال اگر
در شرط کشی بر
صدق کند. چون R فشرده است و
دنباله ای در Rاست که در شرط کشی صدق می کند، بنابراین
در R همگراست. پس

نشان می دهیم این همگرایی یکنواخت است . با توجه به شرط کشی داریم

و با توجه به همگرایی
داریم
پس

بنابراین
بر E همگرایی یکنواخت است.
قضیه 2-3 « آزمون وایراشتراس « weierstrass test » برای همگرایی دنباله توابع » : اگر دنباله
از توابع بر E به طور نقطه به نقطه همگرا به تابع
باشد و

در این صورت دنباله
به طور یکنواخت به
همگراست اگر و تنها اگر 

برهان: ابتدا اگر 
بر E باشد ، برای

داده شده ، داریم

حال اگر
داریم

در نتیجه

برعکس اگر
در این صورت به ازای
داده شده ، داریم

بنابراین
به طور یکنواخت به
همگراست.
قضیه 3-3 : اگر
همگرای یکنواخت به f برE باشد و
( a نقطه ی حدی E باشد) اگر به ازای هر n داشته باشیم
آنگاه
یا به عبارت دیگر

برهان: چون
همگرای یکنواخت به f است لذا برای هر
داده شده ، داریم

حال چون به ازای هر n ،
، پس به ازای
ثابت داریم

پس به ازای


.
انتگرال گیرهای با تغییر کراندار
توضیح : در فصل 1 دیدیم که هر تابع با تغییر کراندار را می توان به صورت تفاضل دو تابع صعودی نوشت. پس اگر a بر
تابعی با تغییر کراندار باشد، می توان نوشت
که
و
بر
صعودی اند. اگر
و
بر
آنگاه از ویژگی خطی در می یابیم که
بر
. اکنون این پرسش مطرح می شود که آیا عکس مطلب همواره برقرار است یا نه؟ یعنی اگر
بر
و a را بتوان به صورت تفاضل دو تابع صعودی
و
نوشت، آیا می توان نتیجه گرفت که
و
؟
در پاسخ باید گفت : چون نمایش تابع a ( a با تغییرات کراندار است ) به صورت تفاضل دو تابع صعودی ، منحصر به فرد نیست، اگر
؛ می توان توابع صعودی
و
یی پیدا کرد که هیچ یک از انتگرال های
و
موجود نباشد. اما در قضیه زیر ثابت می کنیم که دست کم برای یک نمایش تابع a و آن هم به صورت
انتگرال های فوق موجود خواهند بود.
قضیه 2-15: انگار a بر
با تغییرات کراندار باشد و تابع
تابع تغییر کل تابع a بر بازه ی
به طوری که
، آنگاه 
خواهد بود.
برهان: طبق تعریف V می دانیم
، اگر V(b) =0 ، پس V بر
تابعی ثابت است و
. اگر
، چون V صعودی است ، کافی است ثابت کنیم f در شرط ریمان بر حسب V بر
صدق می کند. اگر
و e>0 داده شده باشد ،
را به گونه ای اختیار می کنیم که برای هر افراز
و هر
داشته باشیم
(۱)
و چون a بر
با تغییر کراندار است
( ۲)
که M کران بالای
است، یعنی
. با افرازP فوق شرط ریمان را برای V می نویسیم

پس اگر ثابت کنیم
( *)
و
( ** )
برهان تمام است. برای اثبات (*) ، چون

و با توجه به (2) خواهیم داشت
و (**) را به ترتیب زیر اثیات می کنیم . گیریم
و

و

اگر
؛
را طوری اختیار می کنیم که

و اگر
؛
را طوری اختیار می کنیم که
در این صورت

پس f در شرط ریمان نسبت به V بر
صدق می کند و برهان کامل است.
نیکی و بدی که در نهاد بشر است
شادی و غمی که در قضا و قدر است
با چرخ مکن حواله کاندر ره عقل
چرخ از تو هزار بار بیچاره تر است