特殊高阶函数的构造方法及相关性质证明
2021-06-29孟宜成
孟宜成
(淮南师范学院 金融与数学学院,安徽 淮南 232001)
0 引言
作为数学分析研究的主要对象,函数性质一直是数学研究者所重点关注的问题.特殊函数的性质因其具有一定的特殊性,在理解、接受上具有较大难度[1].因此,对于特殊函数性质能够构造出具有相关性质的函数,对这类函数的理解具有很大帮助.随着级数理论的发展,很多学者借助函数项级数来表示更广泛且具有特殊性质的函数类[2-3].还有学者利用处处连续但处处不可导函数的构造,来提高人们对特殊函数性质的认识[4-5].研究者发现尽管收敛函数项级数中的任意一项均可微或连续,但其所表征的和函数也可能是不可微或不连续的[6].因此,本文以上述主流研究成果为基础,利用正、余弦2种三角函数的自相似性,完成了3种特殊高阶函数的构造,同时对其函数性质进行了验证.
1 处处连续而处处不可微函数
自从魏尔施特拉斯成功构造出处处连续而处处不可导的函数,自相似性概念被逐渐引入到三角函数的相关分析中,以此为基础,对魏尔施特拉斯的函数构造方法进行延伸和扩展,即能实现处处连续而处处不可微函数的构造.
定理1根据魏尔施特拉斯函数构造理论,假定存在1个和函数,即


证明因为|bncosanπx|≤bn同时b∈(0,1),所以w(x)∈Cb(Rl)(函数在Rl上有界且连续),其连续性是一致的.
对于下式
按照微分中值定理,存在1个θn使下式成立,即
|cosan(x+h)π-cosanzπ|=
|anπhsinanπ(x+θh)|≤anπ|h|.
继而能够推导出

am(x+hm)=amx+amhm=1+am.
在n≥m的情况下,有
anπ(x+hm)=an-mπam(x+hm)=an-mπ(1+am).
由于a为正奇整数,则
cos(anπ(x+hm))=cos(an-mπ(1+am))=
(-1)1- am.
同时
cos(anπx)=cos(an-mπamx)=
(-1)amcos(an-mπβm).
因而……
