Một số ứng dụng của định lý giá trị trung bình

Một phần của tài liệu GIẢI TÍCH HÀM (Trang 55 - 57)

3 Đại c-ơng về phép tính vi phân

3.1.4 Một số ứng dụng của định lý giá trị trung bình

Định lý 3.9 Nếuf0 bằng 0 trên tập mở liên thôngU của không gian BanachE thì

f là hằng ánh trên U.

Chứng minh.

Dành cho đọc giả, xem nh- bài tập. H-ớng dẫn: hãy chứng minh tập {xU :

f(x) = f(x0)} vừa đóng vừa mở trong U.

Định lý 3.10 Giả sử f là ánh xạ liên tục từ khoảng I ⊂ R vào không gian Banach

F.Nếu có tập đếm đ-ợc DI sao cho f0(t) = 0 với mọi tI\D,thì f là hằng. Chứng minh.

Dành cho đọc giả, xem nh- bài tập.

Định lý 3.11 Giả sử U là tập mở chứa x0. Nếu đoạn thẳng S nối x1 với x2, nằm trongUf:UF khả vi liên tục thì kf(x1)−f(x2)−f0(x0)(x1−x2)k ≤ kx1−x2ksup xS kf0(x)−f0(x0)k. Chứng minh.

Dành cho đọc giả, xem nh- bài tập. H-ớng dẫn: áp dụng Hệ quả 3.8.2 cho ánh xạ

xf(x)f0(x0)(x).)

Định lý 3.12 Giả sửU là tập mở liên thông trong không gian BanachE và(fn)là dãy các ánh xạ khả vi từU vào không gian Banach F. Giả thiết rằng:

1) có x0 ∈U sao cho dãy (fn(x0))hội tụ;

2) với mọi xU,đều tồn tại hình cầu B(x)tâm x,sao cho dãy (fn0)hội tụ đều trênB(x).

Thế thì: với mọi xU, dãy (fn) hội tụ đều trên B(x). Hơn nữa, với mọi xU,

nếu đặtf(x) = limn→∞fn(x)thì f0x) = limn→∞f0

n(x)

Chứng minh.

Giả sửr là bán kính của hình cầuB(a).Thế thì với mọi x, yB(a)ta đều có

kfn(x)−fm(x)−(fn(y)−fm(y))k ≤ kxyk sup

zB(a)

kfn0(z)−fm0 (z)k.

Từ bất đẳng thức trên và do kxyk ≤ 2r và dãy (f0

n) hội tụ đều trên B(a),

ta suy ra: nếu dãy (fn(x)) hội tụ tại một điểm nào đó xB(a) thì nó cũng hội tụ trên B(a) (và thực chất là hội tụ đều trên B(a)). Do đó tập điểm hội tụ

D ={xU :dãy(fn(x))hội tụ} là vừa đóng vừa mở trong U;suy ra D =U.

Đặtg(x) = limn→∞f0

n(x).Bây giờ chúng ta chứng minh rằng: g(a) = f0(a)với bất kỳ aU. Giả sử kfn0(z)−fm0 (z)k ≤ ε với mọi n, mn0 và mọi zB(a). Thế thì: khi kxak ≤rmn0, ta có

kg(a)fm0 (a)k ≤ε vàkf(x)fm(x)−(f(a)−fm(a))k ≤εkxak.

Mặt khác, với mn0, ta có r0 ≤r sao cho: nếu kxak ≤r0 thì

kfm(x)−fm(a)−fm0 (a)(x−a)k ≤εkxak.

Suy ra: khikxak ≤r0 thì

kf(x)f(a)−g(a)(xa)k ≤εkxak.

Định lý 3.13 Giả sửI là một khoảng trong Rvà với mỗin, Dn là một tập con đếm đ-ợc của I.Giả thiết là với mọin, gn(t)là đạo hàm tại tI\Dn của hàm liên tục

fn

1) có t0 ∈I sao cho dãy(fn(t0)) hội tụ;

2) với mọi tI, tồn tại khoảng mở V(t) tâm t, sao cho dãy (gn) hội tụ đều trên V(t).

Khi đó với mọi tI, dãy (fn) hội tụ đều trên V(t). Hơn nữa, với mọi tI, nếu đặt f(t) = limn→∞fn(t), g(t) = limn→∞gn(t) vàD =∪∞n=1Dn thì

f0(t) =g(t) với mọi tI\D.

Chứng minh.

Dành cho đọc giả, xem nh- bài tập. H-ớng dẫn: chứng minh t-ơng tự Định lý 3.12.

3.2 Định lý ánh xạ ng-ợc, ánh xạ ẩn3.2.1 Định lý ánh xạ ng-ợc

Một phần của tài liệu GIẢI TÍCH HÀM (Trang 55 - 57)