المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

الرياضيات
عدد المواضيع في هذا القسم 9761 موضوعاً
تاريخ الرياضيات
الرياضيات المتقطعة
الجبر
الهندسة
المعادلات التفاضلية و التكاملية
التحليل
علماء الرياضيات

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر
رجوع البصرة إلى بني أمية.
2024-11-02
إمارة مصعب بن الزبير على العراق.
2024-11-02
مسنونات الاذان والاقامة
2024-11-02
خروج البصرة من يد الأمويين.
2024-11-02
البصرة في عهد الأمويين.
2024-11-02
إمارة زياد على البصرة.
2024-11-02

هورمونات الفص الوسطي للغدة الدرقية
2-6-2016
فوائد شرب الشاي
22-12-2019
نظرية شليجل
12-7-2016
Caterpillar Graph
20-3-2022
النبوة العامة
2-08-2015
المناخ المناسب للتوت

Basic Properties of Functions on R1 -Uniform Continuity  
  
553   01:12 مساءاً   date: 23-11-2016
Author : Murray H. Protter
Book or Source : Basic Elements of Real Analysis
Page and Part : 57-60

In the definition of continuity of a function f at a point x0, it is necessary to obtain a number δ for each positive number ε prescribed in advance  The number δ, which naturally depends on ε, also depends on the particular value x0. Under certain circumstances it may happen that the same value δ may be chosen for all points x in the domain. Then we say that f is uniformly continuous.

Definition

A function f with domain S is said to be uniformly continuous on S if for every ε> 0 there is a δ> 0 such that

                        |f(x1) − f(x2)| <ε    whenever  |x1 − x2| <δ

and   x1,x2  are in S. The important condition of uniform continuity states that the same value of δ holds for all x1,x2 in S.

Among the properties of continuous functions used in proving the basic theorems of integral calculus, that of uniform continuity plays a central role. The principal result of this section (Theorem 1.1 below) shows that under rather simple hypotheses continuous functions are uniformly continuous.

                                                   Figure 1.1

A function may be continuous on a set S without being uniformly continuous. As Figure 1.1 shows, once an ε is given, the value of δ required n the definition of ordinary continuity varies according to the location of x1 and x2; the “steeper” the function, the smaller the value of δ required. As an example of a continuous function that is not uniformly continuous, consider

defined on the set S ={x :0 <x ≤ 1}. It is clear that f is continuous for each x in S. However, with ε any positive number, say 1, we shall show

there is no number δ such that

                             |f(x1) − f(x2)| < 1 whenever |x1 − x2| <δ

for all x1,x2 in S. To see this we choose x1 = 1/n and x2 = 1/(n + 1) for a positive integer n. Then |f(x1) − f(x2)|=|n − (n + 1)|= 1; also, we have |x1 − x2|= 1/(n(n + 1)).If n is very large, then x1 and x2 are close together. Therefore, if a δ is given, simply choose n so large that x1 and x2 are closer together than δ. The condition of uniform continuity is violated, since f(x1) and f(x2) may not be “close.”

An example of a uniformly continuous function on a set S is given by(1.6)

on the domain S ={x :0 ≤ x ≤ 1}. To see this, suppose ε> 0 is given.

We must find a δ> 0 such that

whenever |x1 − x2| <δ

for all x1,x2 in S. To accomplish this, choose δ = ε/2. Then, because 0 ≤ x1 ≤ 1 and 0 ≤ x2 ≤ 1, we have

This inequality holds for all x1,x2 on [0, 1] such that |x1 − x2| <δ.

The same function (1.6) above defined on the domain S1 ={x :0 ≤ x< ∞} is not uniformly continuous there. To see this, suppose ε> 0 Is given. Then for any δ> 0, choose x1,x2 such that x1 − x2 = δ/2 and x1 + x2 = 4ε/δ. Then we have

The condition of uniform continuity is violated for this x1,x2. An important criterion for determining when a function is uniformly continuous is established in the next result.

Theorem 1.1 (Uniform continuity Theorem)

If f is continuous on the closed interval I ={x:a ≤ x ≤ b}, then f is uniformly continuous on I.

Proof

We shall suppose that f is not uniformly continuous on I and reach a contradiction. If f is not uniformly continuous, there is an ε0 > 0for which there is no δ> 0 with the property that |f(x1) − f(x2)| <ε0 for all pairs x1,x2 ∈ I and such that |x1 − x2| <δ. Then for each positive integer n, there is a pair x/n,x//n on I such that(1.7)

From the Bolzano–Weierstrass theorem, it follows that there is a subse-quence of {x/n}, which we denote {x/kn}, convergent to some number x0 in I. Then, since |x/kn− x//kn| < 1/n, we see that x//kn→ x0 as n →∞. Using the fact that f is continuous on I, we havef(x/kn) → f(x0), f(x//kn) → f(x0).

That is, there are positive integers N1 and N2 such that

Hence for all n larger than both N1 and N2 we find

This last inequality contradicts (1.7), and the result is established. As the example of the function f : x → 1/x shows, the requirement that I be a closed interval is essential. Also, the illustration of the function f : x → x2 on the set S1 ={x :0 ≤ x< ∞} shows that Theorem1.11 does not apply if the interval is unbounded. It may happen that continuous functions are uniformly continuous on unbounded sets. But these must be decided on a case-by-case basis. See Problems 3 and 4 at the end of the section.

Problems

1. Suppose that f is a continuous, increasing function on a closed interval    I ={x : a ≤ x ≤ b}. Show that the range of f is the interval [f(a), f(b)].

2. Suppose that f is uniformly continuous on the closed intervals I1

and I2. Show that f is uniformly continuous on S = I1 ∪ I2.

3. Show that the function f : x → 1/x is uniformly continuous on S ={x :1 ≤ x< ∞}.


Basic Elements of Real Analysis, Murray H. Protter, Springer, 1998 .Page(57-60)

 




الجبر أحد الفروع الرئيسية في الرياضيات، حيث إن التمكن من الرياضيات يعتمد على الفهم السليم للجبر. ويستخدم المهندسون والعلماء الجبر يومياً، وتعول المشاريع التجارية والصناعية على الجبر لحل الكثير من المعضلات التي تتعرض لها. ونظراً لأهمية الجبر في الحياة العصرية فإنه يدرّس في المدارس والجامعات في جميع أنحاء العالم. ويُعجب الكثير من الدارسين للجبر بقدرته وفائدته الكبيرتين، إذ باستخدام الجبر يمكن للمرء أن يحل كثيرًا من المسائل التي يتعذر حلها باستخدام الحساب فقط.وجاء اسمه من كتاب عالم الرياضيات والفلك والرحالة محمد بن موسى الخورازمي.


يعتبر علم المثلثات Trigonometry علماً عربياً ، فرياضيو العرب فضلوا علم المثلثات عن علم الفلك كأنهما علمين متداخلين ، ونظموه تنظيماً فيه لكثير من الدقة ، وقد كان اليونان يستعملون وتر CORDE ضعف القوسي قياس الزوايا ، فاستعاض رياضيو العرب عن الوتر بالجيب SINUS فأنت هذه الاستعاضة إلى تسهيل كثير من الاعمال الرياضية.

تعتبر المعادلات التفاضلية خير وسيلة لوصف معظم المـسائل الهندسـية والرياضـية والعلمية على حد سواء، إذ يتضح ذلك جليا في وصف عمليات انتقال الحرارة، جريان الموائـع، الحركة الموجية، الدوائر الإلكترونية فضلاً عن استخدامها في مسائل الهياكل الإنشائية والوصف الرياضي للتفاعلات الكيميائية.
ففي في الرياضيات, يطلق اسم المعادلات التفاضلية على المعادلات التي تحوي مشتقات و تفاضلات لبعض الدوال الرياضية و تظهر فيها بشكل متغيرات المعادلة . و يكون الهدف من حل هذه المعادلات هو إيجاد هذه الدوال الرياضية التي تحقق مشتقات هذه المعادلات.