上海财经大学2021年数学分析
证明:
由已知
$\displaystyle \because \lim_{n \to \infty }f(x+n)=0,x\in[0,\infty)$
因此要证明函数列$\displaystyle \{f(x+n)\}$在$[0,1]$内一致收敛,等价于证明
$\displaystyle \forall \varepsilon> 0,\exists n\in \mathbb{N},n> N,s.t.$
$\displaystyle |f(x+n)-0|< \varepsilon ,(x\in[0,1])$
取一个充分大的$\displaystyle k\in \mathbb{N}$,使得对于上述$ \varepsilon $有$\displaystyle \frac{1}{k}< \delta, $将$[0,1]$等分:
$\displaystyle x_1=0<x_2<\cdots \cdots <x_k=1,$
由已知条件,得,对于上述$\varepsilon ,\delta ,$有
$\displaystyle \exists N_i\in\mathbb{N},n> N_i,\forall x_i\in[0,1],|x_{i+1}-x_i|=\frac{1}{k}< \delta ,s.t.$
$\displaystyle |f(x_i+n)|< \frac{\varepsilon}{2} ,$
取$\displaystyle N=\max \{N_i\},i=1,2,\cdots ,k,n> N$,此时一定有
$\displaystyle |f(x_i+n)|< \frac{\varepsilon}{2} ,$
由已知,$f(x)$在$[0,\infty)$一致连续,所以
$\displaystyle \forall x\in[x_i,x_{i+1}]\subset [0,1],$当
$\displaystyle |(x+n)-(x_i+n)|=|x-x_i|\leq |x_i-x_{i+1}|< \delta ,s.t.$
$\displaystyle |f(x+n)-f(x_i+n)|< \frac{\varepsilon}{2} .$
$\displaystyle \therefore |f(x+n)-0|\leq |f(x+n)-f(x_i+n)|+|f(x_i+n)|< \frac{\varepsilon}{2}+\frac{\varepsilon}{2}=\varepsilon .$
命题成立。