Um Curso de Cálculo, Volume 4

Hamilton Luiz Guidorizzi · Capítulo 25 de 93

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Um Curso de Cálculo, Volume 4

6.5 Demonstrações de teoremas

n > n e m > n ⇒ |f (x) − f (x)| < . 0 0 n m

Suponhamos, agora, que para todo > 0, existe n tal que, para todo x ∈ 0 B,

 

Segue daí que, para todo x ∈ B, a sequência numérica de termo geral f (x) n é uma sequência de Cauchy. Assim, para cada x ∈ B, existe um número f (x) com

 

Vamos mostrar que a sequência de funções converge uniformemente a f em B. Fazendo em m tender a +∞ resulta que, para todo x ∈ B,

 

ou seja, f converge uniformemente a f em B. n

■

 

6.5. DEMONSTRAÇÕES DE TEOREMAS

Demonstração do teorema 1

Precisamos provar que dado > 0, existe δ > 0, tal que, para todo x ∈ B,

 

|x − x | < δ ⇒ |f(x) − f(x )| < . 0 0

Como, por hipótese, f converge uniformemente a f, dado > 0, existe um n

natural p, tal que, para todo x ∈ B,

 

e, em particular,

 

Da hipótese de cada f ser contínua em x resulta, em particular, que f é n 0 p contínua em x . Daí, existe δ > 0 tal que, para todo x ∈ B, 0

 

Por outro lado, para todo x ∈ B,

| f (x) − f (x ) | = |f (x) − f (x) + f (x) − f (x ) + f (x ) − f (x )| 0 p p p 0 p 0 0

e, portanto,

| f (x) − f (x )| ≤ |f (x) − f (x)| + |f (x) − f (x )| + |f (x ) − f (x )|. 0 p p p 0 p 0 0

De , , e da desigualdade acima resulta que, para todo x ∈ B,

 

Demonstração do teorema 2

Precisamos provar que dado > 0, existe um natural n tal que 0

Da hipótese e do teorema anterior segue que f é contínua em [a, b]; logo, integrável em [a, b]. Temos

 

Como f converge uniformemente a f em [a, b], dado > 0, existe um n

natural n tal que, para todo x ∈ [a, b], 0

 

De e segue .

■

 

Demonstração do teorema 3

Seja x ∈ I, com x fixo. Para todo x ∈ I, 0 0

 

pois, por hipótese, f' converge uniformemente a g no intervalo de extremos n

x e x (estamos usando aqui o teorema anterior e a hipótese de f’ convergir 0 n uniformemente a g em I). Como

resulta

 

ou seja,

 

Como g é contínua em I (por quê?), pelo teorema fundamental do cálculo,

f'(x) = g(x)

para todo x ∈ I.

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