Lemma di Dini
In matematica, il lemma di Dini fornisce una condizione sufficiente per ottenere la convergenza uniforme di una successione di funzioni continue convergente puntualmente ad una funzione continua ed ha svariate applicazioni nell'analisi matematica e in particolare nell'analisi funzionale.
Enunciato
[modifica | modifica wikitesto]Sia uno spazio metrico compatto e sia una successione di funzioni continue da in tale che:
e che:
dove è una funzione continua. Allora la successione tende a uniformemente su .
La successione può essere supposta monotona decrescente anziché crescente, cioè . Inoltre, la continuità del limite è essenziale, come risulta dal seguente semplice esempio: sia e per . Le ipotesi del teorema sono tutte soddisfatte (con monotonia decrescente) salvo la continuità del limite che risulta essere la funzione definita da per e . Tale funzione non è continua su e la convergenza della successione non può essere uniforme. Ricordiamo infatti che il limite uniforme di funzioni continue è necessariamente continuo.
Dimostrazione
[modifica | modifica wikitesto]Fissato , per ogni si definisce l'insieme:
Per la continuità di e di l'insieme è aperto per ogni , e per la monotonia della successione si ha per ogni . Inoltre, risulta:
poiché, fissato , esiste un naturale , dipendente da , tale che .
La famiglia è pertanto un ricoprimento aperto di e, per la compattezza di , esiste sottoricoprimento finito , dove è un sottoinsieme finito di . Detto il massimo elemento di , per la proprietà di inclusione della famiglia degli insiemi , risulta e ciò implica, ricordando la monotonia della successione, che:
per ogni e per ogni . Per l'arbitrarietà di si ha la tesi.
Bibliografia
[modifica | modifica wikitesto]- (EN) Rudin, Walter R. (1976) Principles of Mathematical Analysis, Third Edition, McGraw–Hill. Vedi il Teorema 7.13 a pagina 150 per il caso in cui la successione è decrescente.
- (EN) Bartle, Robert G. and Sherbert Donald R.(2000) Introduction to Real Analysis, Third Edition Wiley. p 238. – Presents a proof using gauges.
Voci correlate
[modifica | modifica wikitesto]Collegamenti esterni
[modifica | modifica wikitesto]- Dini, teorema di, in Enciclopedia della Matematica, Istituto dell'Enciclopedia Italiana, 2013.
- (EN) Eric W. Weisstein, Lemma di Dini, su MathWorld, Wolfram Research.
- (EN) Lemma di Dini, su Encyclopaedia of Mathematics, Springer e European Mathematical Society.