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连续函数极限题之证明

(2006-10-15 07:26:52) 下一个

 来自constant的 原题和原证:
是否存在连续函数f(x),使得对任意x,都有 lim(n->oo)f(nx) = 0,但是 lim(x->oo)f(x) != 0?

基本上,有一列区间[d_n,u_n]->oo, 使得f在这些区间上>某个常数c>0。对每个区间,k>1/(u_n-d_n)后,k*[d_n,u_n]之间就没有空隙了,即有一个k*[d_n,u_n]包含了以后的某一个[d_m,u_m]。这样就可以得到一串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)]。最后就可以用区间套得到一点x,使得f(k_1*x),f(k_1*k_2*x),f(k_1*k_2*k_3*x),...,都大于c。  

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deuss: 直觉是,因x可以任意小,nx会密密麻麻撒满数轴,所以lim_{x->oo}f(x)=lim_{n->oo}f(nx)

其实不然。如果条件改成 for any rational x , lim_{n->oo} f(xn)=0,nx仍会密密麻麻撒满数轴
但lim_{x->oo} f(x) != 0 仍有可能

设想g(x)=1在所有x=sqrt(p), p 是素数,否则=0 。该函数本身不连续,但可以从(sqrt(p)-r,0)和(sqrt(p)+r,0)各连一线至(sqrt(p),1),呈脉冲状,其中r=r(p)=1/p^3 。所得连续函数即为所寻f(x).

给定有理数x, h=1/x^2= i/j,这里i,j为整数。我们要证明,当n足够大时,nx不可能落入任一脉冲区。
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是整数,而|cj|<1/p<1)
由于p是大素数,所以,不可能。

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评论
aabbccdd 回复 悄悄话 真大虾也!!!儿子捧着这道题吭哧了两天,爹也黔驴一头.
好漂亮的思路和图示.谢谢!!!
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