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¿La convergencia Lp y la acotación uniforme en $C^2$ , implican $C^{1}$ ¿convergencia?

Toma una secuencia $f^{n}$ sur $C^{2}([0,1])$ el espacio de las funciones dos veces continuamente diferenciables, tal que

  • $f^{n} \rightarrow f$ sur $L^{p}([0,1])$ (el espacio de Lebesgue) para un $f \in L^{p}([0,1])$
  • $\sup_{n \in \mathbb N} |f^{n}|_{\infty}+|\partial_{x}f^{n}|_{\infty}+|\partial^{2}_{xx}f^{n}|_{\infty} < \infty$

Entonces sabemos que $\{ f^{n} \}_{n}$ y $\{ \partial f^{n} \}_{n}$ son equicontinuos. Por lo tanto, por Aszela-Ascoli, una subsecuencia converge en $C^{1}$ y por lo tanto $f \in C^{1}$ .

Pregunta

¿La secuencia $f^{n}$ también convergen en $C^{1}$ a $f$ ?

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detnvvp Puntos 3451

Sí, así es. Considere una subsecuencia $(f^{k_n})$ entonces Arzela-Ascoli demuestra que existe una subsecuencia más $(f^{k_{l_n}})$ que converge en $C^1$ a algunos $g$ . Desde $(f^{k_{l_n}})$ converge a $f$ sur $L^p$ una subsecuencia de la misma converge a $f$ casi en todas partes, por lo tanto $f=g$ en casi todas partes, lo que implica que $(f^{k_{l_n}})$ converge a $f$ sur $C^1$ .

Este argumento demuestra que cualquier subsecuencia de $(f^n)$ contiene otra subsecuencia que converge a $f$ sur $C^1$ . Demuestre ahora que esto es suficiente para deducir que $(f^n)$ converge a $f$ sur $C^1$ .

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