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Convergencia uniforme en la función exponencial.

La pregunta:

Dejemos que $f_{n}: \mathbb{R} \rightarrow \mathbb{R}$ sea una secuencia de funciones que $f_{n} (x) = \exp[-nx^2]$ . Determine si esta secuencia converge uniformemente o no.

El intento:

Hice algunos dibujos de estos tipos de funciones y estoy afirmando que la secuencia de funciones no convergen uniformemente. Estoy provisto de que esta secuencia converge puntualmente a $0$ si $x \neq 0$ y a $1$ si $x = 0$ . Estoy utilizando el $\epsilon-N$ definición de convergencia uniforme.

Veamos el caso cuando $x \neq 0$ (Este es mi trabajo en scratch). Elegimos $\epsilon = 1/2$ . Entonces, para todos los $N \geq 1$ necesitamos encontrar un $n \geq N$ y un $x \in \mathbb{R}$ , de tal manera que $| \exp[-nx^2]| \geq \frac{1}{2}$ . Como la función es positiva, necesitamos encontrar un $n$ y un $x$ tal que $\exp[-nx^2] \geq \frac{1}{2}$ . El problema que tengo es el álgebra. ¿Estoy en el camino o no?

Gracias por los comentarios.

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Spjcc Puntos 1

La función límite puntual no es continua, por lo que la convergencia no es uniforme.

Por supuesto, si $(f_n)$ converge uniformemente, entonces la función límite uniforme es también un límite puntual. Entonces basta con investigar las propiedades de un límite puntual.

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De acuerdo. ¿Por qué es que si el límite de punto sabio $f(x)$ es continua, entonces la secuencia es uniformemente convergente?

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@overachiever Eso no es correcto. Si converge uniformemente, la función límite de una secuencia de funciones continuas es continua. La lógica no va en sentido contrario. Pero si la función límite es discontinua, entonces la secuencia no puede converger uniformemente.

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Dr. MV Puntos 34555

SUGERENCIA:

Para responder a la pregunta de la OP, sí, vas por buen camino.

Para $\epsilon=1/2$ simplemente tome cualquier $n\ge 1$ y tomar $x=\sqrt{\log(2)/n}$ .

¿Se puede concluir ahora que la secuencia no converge uniformemente en $[0, \infty)$ ?

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Bueno, en su pista, ¿tenemos que considerar la raíz negativa de x?

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No. El $\sqrt n$ es positivo para $n\ge 1$

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No, lo entiendo perfectamente. ¡Muchas gracias!

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