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¿Por qué no podemos intercambio de diferenciación con la toma de un límite de una serie de funciones?

Mientras que el aprendizaje de un poco de análisis de Fourier, me encontré con este interesante fenómeno:

Tener en cuenta una serie de ondas de diente de sierra tal que la altura y la anchura de la sawteeth se reduce a cero, pero la pendiente de la sawteeth sigue siendo el mismo. Para ser más específicos, vamos a

$$f_n(x) = \frac{nx - \lfloor nx\rfloor}{n}$$

A continuación, definir

$$F(x) = \lim_{n\to\infty}f_n(x)$$

Parece intuitivamente claro que $F(x) = 0$ todos los $x$ debido a que el máximo global de $f_n$$\frac{1}{n}$.

Si $F(x) = 0$, entonces debemos tener $F'(x) = 0$. Sin embargo, si elegimos un irracional valor de $x$, $f'_n(x) = 1$ todos los $n$, por lo que si $F'(x)$ se encuentra en su lugar de tomar

$$F'(x) = \lim_{n\to\infty}f'_n(x)$$

no conseguimos $F'(x) = 0$.

Parece que la derivada de un límite no es el mismo que el límite de derivados, lo cual es bastante contradictorio para mí.

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