泛函分析在物理学中的应用

§4 柯西点列和完备度量空间 教学内容(或课题)：

目的要求： 掌握柯西点列、完备度量空间的概念，学会使用概念和完备度量空间的充要条件判别完备度量空间. 教学过程：

? 设?xn?n?1是R1中的点列，若???0，?N?N?????，s.t.当m,n?N时，有d?xn,xm?=xn?xm??，则称?xn?n?1是R1中的柯西点列.

? Def 1 设X=(X，d)是度量空间，?xn?n?1是X中的点列. 若

????0,?N?N?????，s.t.当m,n?N时，有d?xn,xm???，则称?xn?n?1?是X中的柯西点列或基本点列. 若度量空间(X，d)中每个柯西点列都收敛，则称(X，d)是完备的度量空间.

有理数的全体按绝对值距离构成的空间不完备，如点列1, 1.4, 1,41,

1.412,? 在R1中收敛于2，在有理数集中不收敛.

但度量空间中每一个收敛点列都是柯西点列.

实因若xn?x，则???0, ?N?N?????，s.t.当m,n?N时，都有d?xn,x???2.因此当n，m?N时，有

d?xn,xm??d?xn,x?+d?x,xm???2+

?2. 所以?

第二章 度量空间

§2.1 度量空间的进一步例子 教学内容(或课题)：

目的要求： 在复习第二章度量空间基本概念前提下，要求进一步掌握离散度量空间、序列空间、有界函数空间、可测函数空间等. 教学过程：

一 复习度量空间的概念

设X是个集合，若对于?x,y?X，都有唯一确定的实数d?x,y?与之对应，且满足

10 d?x,y??0，d?x,y?=0?x?y;

20 d?x,y??d?x,z?+d?y,z?对?x,y,z??都成立， 则称(?，d)为度

量空间或距离空间，?中的元素称为点，条件20称为三点不等式. 欧氏空间Rn 对Rn中任意两点x??x1,x2,?,xn?和

?2?y??y1,y2,?,yn?，规定距离为 d?x,y?=???xi?yi??.

?i?1? C?a,b?空间 C?a,b?表闭区间?a,b?上实值(或复值)连续函数的全体.对C?a,b?中任意两点x,y，定义d?x,y?=maxx?t??y?t?.

a?t?bn12?? l（1?p???)空间 记l=?x??xk?k?1?pp?xk?1??pk????.

?p???设x??xk?k?

第二章 度量空间

§2.1 度量空间的进一步例子 教学内容(或课题)：

目的要求： 在复习第二章度量空间基本概念前提下，要求进一步掌握离散度量空间、序列空间、有界函数空间、可测函数空间等. 教学过程：

一 复习度量空间的概念

设X是个集合，若对于?x,y?X，都有唯一确定的实数d?x,y?与之对应，且满足

10 d?x,y??0，d?x,y?=0?x?y;

20 d?x,y??d?x,z?+d?y,z?对?x,y,z??都成立， 则称(?，d)为度

量空间或距离空间，?中的元素称为点，条件20称为三点不等式. 欧氏空间Rn 对Rn中任意两点x??x1,x2,?,xn?和

?2?y??y1,y2,?,yn?，规定距离为 d?x,y?=???xi?yi??.

?i?1? C?a,b?空间 C?a,b?表闭区间?a,b?上实值(或复值)连续函数的全体.对C?a,b?中任意两点x,y，定义d?x,y?=maxx?t??y?t?.

a?t?bn12?? l（1?p???)空间 记l=?x??xk?k?1?pp?xk?1??pk????.

?p???设x??xk?k?

数学与计算科学学院

学年论文

题 目 定积分在物理学中的应用 姓 名 邓花蝶 学 号 1209403047 专业年级 2012级数学与应用数学 指导教师 魏耿平

2015年 9 月 1 日

定积分在物理学中的应用 ——求刚体的转动惯量

摘要

众所周知，物理学是一门综合性极高的学科，我们在学习的过程中通常都 会将课堂理论知识和实践活动有机的结合在一起，然而，在物理学中，我

们通常都会遇到很多难题，比如解积分困难等。因此当前我们在对物理学 的学习中，就要将定积分应用到其中。定积分是高等数学的重要组成部分， 在物理学中也有广泛的应用。微元法是将物理问题抽象成定积分非常实用 的方法。本文主要利用＂微元法＂的思想求物理学中几种常见均匀刚体的 转动惯量。

关键词

定积分； 物理应用； 微元法; 转动惯量；均匀刚体

The application of defin

泛函分析与应用-国防科技大学 第 一 章

证明：设x,y?C，则有?x??y?C。令ek?(0,?0,1,0,?0)，?,??C，

nn第k项???????共n项第 一 节

3．设{xk}是赋范空间?中的Cauchy列，证明{xk}有界，即supxk??。

k??则对任意的x?(x1,x2,?xn)，必有x?的基，则dimC?n。

n?xekk?1nk，因此{e1,e2,?,en}是空间Cn证明：???0，?N0，当m,n?N0时，有xn?xm???xn?xm??，不妨设xn?xm，则xn???xm, m,n?N0。取m?N0，则有

当视C为实线性空间时，可令基为{e1,?,en,ie1,?,ien}，则对任意的

nxn???xN0, n?N0，令c?maxx1{,x2,?,xN0,xN0??}，则

x?(x1,x2,?xn)ndiCm?2n。

，有

x??Re(xk)ek??Img(xk)(iek)k?1k?1nn，所以

xn?c, n?1。

6．设?是Banach空间，?中的点列满足敛），证明存在x??，使x?lim证明：令yn??xk?1?k??（此时称级数?xk绝对收

k?1?

10．证明dimC[a,b]??，这里a?b。

k证明：取xk(

第七章 度量空间和赋范线性空间

复习题：

1.设(X,d)为一度量空间，令

U(x0,?)?{x|x?X,d(x,x0)??},S(x0,?)?{x|x?X,d(x,x0)??},

问U(x0,?)的闭包是否等于S(x0,?)？

2.设C?[a,b]是区间[a,b]上无限次可微函数的全体，定义

?d(f,g)??r?012rmaxa?t?b|f(r)(t)?g(r)(t)|(t)|1?|f(r)(t)?g(r).

证明C?[a,b]按d(f,g)成度量空间.

3.设B是度量空间X中闭集，证明必有一列开集O1,O2,?,On,?包含B，而且?Onn?1??B.

4.设d(x,y)为空间X上的距离，证明

?(x,y)?dd(x,y)1?d(x,y)

也是X上的距离.

5.证明点列{fn}按题2中距离收敛于f?C[a,b]的充要条件为fn?的

各阶导数在[a,b]上一致收敛于f的各阶导数.

6.设B?[a,b]，证明度量空间C[a,b]中的集

{f|当t?B时, f(t)=0}

为C[a,b]中的闭集，而集

A?{f|当t?时B,|f(t)?|a}(

发现生活中的物理学之美

不倒翁的力学应用

不倒翁力学原理在人们的生产生活中有着广泛的应用。在建筑设计、玩具制 造、生活用品、汽车结构设计以及体育健身等方面，不倒翁原理不仅带给了人们 乐趣，人们还对“上轻下重的物体因重心低而更加稳定”加以充分利用，较大的 提高了各种设施的安全性能。

问题描述

不倒翁的形体结构 不倒翁为空心壳体， 重量很轻； 下半身是一个实心的半球体， 重量较大， 不倒翁的重心就在半球体之内。下面的半球体和支承面之间有一个接触点，这个 半球体在支承面上滚动时，接触点的位置就要发生改变。不倒翁始终用一个接触 点站立在支承面上，它永远是一个独脚体。

不倒翁的平衡的稳定性 不倒翁在受到外力的作用时，就要失去平衡，而在外力去除后，不倒翁能自行回复到平衡状态。

2012泛函分析复习资料 一、定义

1. Page1 线性空间 2. Page2 Hamel基

3. Page3 凸集，凸包coE 4. Page4 度量空间

5. Page10 范数，线性赋范空间 6. Page12 内积，内积空间 7. Page14 平行四边形公式

8. Page23 Cauchy列，完备空间，Banach空间，Hilbert空间 9. Page27 稠密，无处稠密，第一纲集，第二纲集 10. page30 线性算子，线性泛函，N（T） 11. Page31 压缩映射，不动点

12. Page34同构映射，Page35 等距同构

13. page37 紧集，相对紧集，ε网，完全有界集 二、课后习题

1解答：当p?0时，d(x,y)?x?y不满足正定性，R在d下不是度量空间， 当p?1时，d(x,y)?x?y满足正定性，对称性，不满足三角不等式，故R在d下不是度量空间，

当0?p?1时，d(x,y)?x?y满足正定性，对称性和三角不等式，故R在d下是度量空间，

若令x?y?d(x,y)，仅当p?1时，?满足范数的正定性，正齐次性和三角不等式，故此时R在?下是赋范空间。

2证明：

第七章 度量空间和赋范线性空间

复习题：

1.设(X,d)为一度量空间，令

U(x0,?)?{x|x?X,d(x,x0)??},S(x0,?)?{x|x?X,d(x,x0)??},

问U(x0,?)的闭包是否等于S(x0,?)？

2.设C?[a,b]是区间[a,b]上无限次可微函数的全体，定义

?d(f,g)??r?012rmaxa?t?b|f(r)(t)?g(r)(t)|(t)|1?|f(r)(t)?g(r).

证明C?[a,b]按d(f,g)成度量空间.

3.设B是度量空间X中闭集，证明必有一列开集O1,O2,?,On,?包含B，而且?Onn?1??B.

4.设d(x,y)为空间X上的距离，证明

?(x,y)?dd(x,y)1?d(x,y)

也是X上的距离.

5.证明点列{fn}按题2中距离收敛于f?C[a,b]的充要条件为fn?的

各阶导数在[a,b]上一致收敛于f的各阶导数.

6.设B?[a,b]，证明度量空间C[a,b]中的集

{f|当t?B时, f(t)=0}

为C[a,b]中的闭集，而集

A?{f|当t?时B,|f(t)?|a}(

泛函分析知识点小结及应用

§1 度量空间的进一步例子

设X是任一非空集合，若对于?x,y?且满足 1．非负性：dX，都有唯一确定的实数d?x,y?与之对应，

?x,y??0，d?x,y?=0?x?y;

?x,y??d?x,z?+d?y,z?， 则称(?，d)

2. 对称性：d(x,y)=d(y,x);

3．三角不等式：对?x,y,z??，都有d为度量空间，?中的元素称为点。

1x 欧氏空间nR 对R中任意两点2nn?2?d?x,y?=???xi?yi??.

1??i??表示闭区间?a,b?上实值(或复值)连续函数的全体.对C?a,b? C?a,b空间 C?a,b?中任意两点x,y，定义d?x,y?=maxx?t??y?t?. ?a?t?b??1p?pp???. l（1?p???)空间 记l=?x??xk?k?1??xk??1p?p??pk??. 设x??xk?k?1，y??yk?k?1?l，定义 d?x,y?=???xi?yi??i?1??例1 序列空间S

??x?y?(或复数列?????x?xy?y令S表示实数列)的全体，对，，令 kkkk1k?1k?1. d?x,y?=k1?x?ykkk?