设函数φ(x)在(一∞,+∞)连续,是周期为1的周期函数,∫01φ(x)dx=0,函数f(x)在[0,1]有连续导数,求证: (Ⅰ)∫0xφ(t)dt是以1为周期的周期函数且在(一∞,+∞)有界. (Ⅱ)令an=∫01f(x)φ(nx)dx

admin2017-11-23  16

问题 设函数φ(x)在(一∞,+∞)连续,是周期为1的周期函数,∫01φ(x)dx=0,函数f(x)在[0,1]有连续导数,求证:
    (Ⅰ)∫0xφ(t)dt是以1为周期的周期函数且在(一∞,+∞)有界.
    (Ⅱ)令an=∫01f(x)φ(nx)dx,则an=一∫01f’(x)[∫0xφ(nt)dt]dx
    (Ⅲ)级数收敛.

选项

答案(Ⅰ)考察 ∫0x+1φ(t)dt一∫0x(t)dt=∫xx+1φ(t)dt=∫01φ(t)dt=0 (因为(∫xx+1φ(t)dt)’=φ(x+1)一φ(x)=0,∫xx+1φ(t)dt为常数) 因此∫0xφ(t)dt以1为周期. 因为∫0xφ(t)dt在(一∞,+∞)连续=>∫0xφ(t)dt在[0,1]有界,又它以1为周期=>∫0xφ(t)dt 在(一∞,+∞)有界. (Ⅱ)按要证明的结论提示我们,用分部积分法改写an: an=∫01f(x)d(∫0xφ(nt)dt) =(f(x)∫0xφ(nt)dt)|01一∫0xf’(x)(∫0xφ(nt)dt)dx =一∫0xf’(x)(∫0xφ(nt)dt)dx 其中 [*] (Ⅲ)先估计an. |an|≤|∫01f’(x)(∫0xφ(nt)dt)dx| 因f’(x)在[0,1]连续,=>|f’(x)|≤M0(x∈[0,1]),又因 |∫0xφ(nt)dt|=[*]|∫0nxφ(s)ds| ∫0xφ(s)ds在(一∞,+∞)有界(题(Ⅰ)的结论)=> |∫0xφ(nt)dt|≤[*] M0,M2,为某常数. 于是 [*]

解析
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