迪尼定理是一个数学定理,提出者是乌利塞·迪尼。
正文
在数学中,迪尼定理叙述如下:设 X 是一个紧致的拓扑空间,
是 X 上的一个单调递增的连续实值函数列,即使得对任意 n 和 X 中的任意 x 都有
如果这个函数列逐点收敛到一个连续的函数
,那么这个函数列一致收敛到
对于单调递减的函数列,定理同样成立。这个定理是少数的由逐点收敛可推出一致收敛的例子之一,原因是由单调性这个更强的条件。
注意定理中的
一定要是连续的,否则可以构造反例。比如说在区间 [0,1] 上的函数列 {
}。这是一个单调递减函数,逐点收敛到函数
:当 x 属于 [0,1) 时
等于 0 ,等于 1。但这个函数列不是一致收敛的,因为
不连续。
证明
我们对单调递增的函数列作证明:对于任意ε\u003e0 ,对每个 n ,设
再设
为使得
其中
显然每个
都连续,于是每个
都是开集(在拓扑空间中,连续函数被定义为使得开集的原像都是开集的函数,可以证明这种定义和一般的连续定义是等价的,而[0, ε)是正实数集中的开集。函数列{
} 是单调递减的,因此
是
的子集。又由于
逐点收敛到 f ,所有(
)的并集是 X 的一个开覆盖。但是 X是一个紧集于是存在正整数 N 使得
。因此对所有
,对所有的
,都有
于是{
} 一致收敛于
。