важный частный случай сходимости (См.
Сходимость)
. Последовательность функций
fn (
x)
(
n =
1, 2, ...) называется равномерно сходящейся на данном множестве к предельной функции
f (
x)
, если для каждого ε > 0 существует такое
N =
N (ε),
что |
f (
x)
- fn (x)| < ε при
n >
N для всех точек
х из данного множества. Например, последовательность функций
fn (
x)
=
xn равномерно сходится на отрезке [0,
1/
2] к предельной функции
f (
x) = 0, так как |
f (
x)
- fn (x)| ≤ (
1/
2)
n < ε для всех 0 ≤ x ≤
1/
2, если только n > ln (
1/
ε)/ln2, но она не будет равномерно сходящейся на отрезке [0, 1], где предельной функцией является
f (
x) =
0 при 0 ≤
x < 1 и
f (1) = 1, т.к. для любого сколько угодно большого заданного
n существуют точки η, удовлетворяющие неравенствам
, для которых |
f (η)
- fn (η)| =
η
n >
1/
2. Понятие Р. с. допускает простую геометрическую интерпретацию: если последовательность функций
fn (
x) равномерно сходится на некотором отрезке к функции
f (
x),
то это означает, что для любого ε > 0 все кривые
у =
fn (
x) с достаточно большим номером будут расположены внутри полосы ширины 2ε, ограниченной кривыми
у =
f (
x)
± ε для любого
х из этого отрезка (см.
рис.).
Равномерно сходящиеся последовательности функций обладают важными свойствами; например, предельная функция равномерно сходящейся последовательности непрерывных функций также непрерывна (приведённый выше пример показывает, что предельная функция последовательности непрерывных функций, которая не является равномерно сходящейся, может быть разрывной). Важную роль в математическом анализе играет теорема Вейерштрасса: каждая непрерывная на отрезке функция может быть представлена как предел равномерно сходящейся последовательности многочленов (или тригонометрических полиномов). См. также
Приближение и интерполирование функций.
Рис. к ст. Равномерная сходимость.