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魏尔斯特拉斯函数

2017/11/13 15:05:38人浏览

魏尔斯特拉斯函数Weierstrass function)是一类处处连续而处处不可导函数。魏尔斯特拉斯函数是一种无法用笔画出任何一部分的函数,因为每一点的导数都不存在,画的人无法知道每一点该朝哪个方向画。魏尔斯特拉斯函数的每一点的斜率也是不存在的。魏尔斯特拉斯函数得名于十九世纪的德国数学家卡尔·魏尔斯特拉斯。

魏尔斯特拉斯的原作中给出的构造是:

blob.png

其中0<a<1b奇数,使得

blob.png

这个函数以及它处处连续而又处处不可导的证明,首次出现在1872年7月18日魏尔斯特拉斯普鲁士科学院出版的一篇论文中。

证明这个函数处处连续并不困难。由于无穷级数的每一函数项

blob.png

正项级数blob.png是收敛的,由比较审敛法可以知道原级数一致收敛。又每一函数项blob.png是R的连续函数,所以级数的和f(x)是R的连续函数.

证明这个函数处处不可导的思路是:对任意给定的点blob.png找出趋于x的两组不同的数列blob.pngblob.png,使得

  blob.png

说明f(x)点X不可导

 

区间[-2,2]上的魏尔斯特拉斯的图形如下:

blob.png 

函数也具有分形的特性:某些部分与整体自相似,曲线在平面有界区域但长度为无穷。