Riemann函数的性质(极限、连续间断与可积性) |
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Riemann函数的性质(极限、连续间断与可积性)
黎曼函数定义如下: R(x)={1p, x=qp(p∈N+,q∈Z(不含0),p,q互素)1, x=0,0, x是无理数R\left( x \right) =\left\{ \begin{array}{l} \dfrac{1}{p},\ x=\dfrac{q}{p}\left( p\in N^+,q\in Z(不含{0}),p,q互素 \right)\\ 1,\ x=0,\\ 0,\ x\text{是无理数}\\ \end{array}\right. R(x)=⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧p1, x=pq(p∈N+,q∈Z(不含0),p,q互素)1, x=0,0, x是无理数 证明:(1)R(x)R(x)R(x)在任意点的极限存在,且极限为0; (2) 在一切无理点连续,有理点不连续(为可去间断点). (3) 讨论R(x)R(x)R(x)在[0,1]上的可积性。 **解:**先证明一个问题:R(x)R(x)R(x)是一个以1为周期的函数。(R(x+1)=R(x)R(x+1)=R(x)R(x+1)=R(x)) 分三种情况讨论:a. x=qpx=\dfrac{q}{p}x=pq为非零有理数时, R(x+1)=R(x)=1pR(x+1)=R(x)=\dfrac{1}{p}R(x+1)=R(x)=p1也为非零有理数, 根据函数定义:R(x+1)=R(x)=1p.R(x+1)=R(x)=\dfrac{1}{p}.R(x+1)=R(x)=p1. b. xxx为无理数时,x+1x+1x+1也为无理数,R(x+1)=R(x)=0.R(x+1)=R(x)=0.R(x+1)=R(x)=0. c. x=0x=0x=0时,R(x+1)=R(1)=1=R(x).R(x+1)=R(1)=1=R(x).R(x+1)=R(1)=1=R(x). 综上,R(x+1)=R(x)R(x+1)=R(x)R(x+1)=R(x)对∀x∈R\forall x\in \mathbf{R}∀x∈R,故只需讨论区间[0,1].[0,1].[0,1]. 证明:(1) 先列一个表格: 分母为 有理数包括 1 01,11\dfrac{0}{1},\dfrac{1}{1}10,11 2 12\dfrac{1}{2}21 3 13,23\dfrac{1}{3},\dfrac{2}{3}31,32 4 14,34\dfrac{1}{4},\dfrac{3}{4}41,43 5 15,25,35,45\dfrac{1}{5},\dfrac{2}{5},\dfrac{3}{5},\dfrac{4}{5}51,52,53,54总结:对∀k∈Z+\forall k\in Z^+∀k∈Z+,在[0,1][0,1][0,1]不超过kkk的有理数总为有限个。 设x0x_0x0为[0,1][0,1][0,1]的任意一点,∀ε>0\forall \varepsilon>0∀ε>0, 取k=[1ε]k=[\dfrac{1}{\varepsilon}]k=[ε1], 设在[0,1][0,1][0,1]不超过kkk的有理数为:ri(1≤i≤n)r_i(1\leq i\leq n)ri(1≤i≤n), 记δ=min1≤i≤n{∣ri−x0∣}\delta=\min\limits_{1\leq i\leq n}\{|r_i-x_0|\}δ=1≤i≤nmin{∣ri−x0∣}, 当∣x−x0∣ |
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