逐點收斂

逐點收斂

在數學中,逐點收斂(或稱簡單收斂)描述的是一列函數向一個特定函數趨近的現象中的一種。簡單來說,就是對定義域里的每一點,這個函數列在這點上的取值都趨於一個極限值。這時,被趨近的這個特定函數稱作函數列的逐點極限。在各種收斂中,逐點收斂最為直觀,容易想象,但不能很好地保持函數的一些重要性質,比如說連續性等等。

定義


設 是一列擁有同樣定義域的函數。逐點收斂當且僅當存在函數,使得對定義域中的每個,都有:
這時我們就說 逐點收斂到。

性質


與逐點收斂經常一起出現的一個概念是一致收斂。後者的定義如下:
一致收斂到 當且僅當在定義域 中
相比較下,一致收斂是一個更“強”的概念。一致收斂的函數列必然逐點收斂,反之則不盡然。一個簡單的例子是開區間 上的函數列,逐點收斂到函數,但並不一致收斂到0,因為
一致收斂能夠保持函數列的連續性,但逐點收斂不能。例如,上述函數 在閉區間 上連續,但是 逐點收斂到的函數,在 上取值為0,在1上取值為1,不是連續函數
中函數的取值可以是實數,也可以是任何使得其定義有意義的拓撲空間。一致收斂函數的適用範圍則相對較小,只能在一個度量空間中定義,因為定義中使用到了距離的概念。

拓撲性質


逐點收斂也可以理解為由半范數 建立的拓撲。具有這種拓撲的函數組成的空間叫做逐點收斂空間。這個拓撲與乘積拓撲是等價的。如果 的定義域和值域都是緊緻的,根據吉洪諾夫定理,這個空間也是緊緻的。

測度論


測度理論中,對一個可測空間上的可測函數有幾乎處處收斂的概念,也就是說幾乎處處逐點收斂。葉戈羅夫定理說明,在有限測度的集合上幾乎處處逐點收斂,意味著在稍微較小的集合上一致收斂。