Помогите, пожалуйста, в затыке с задачей:
Показать, что
![f_n f_n](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/6/7/4671fa3b23482a4537b185a2f76327b182.png)
не сходится равномерно на [0, 1]. Найти поточечный предел последовательности, если он существует. Если нет, найти
![$\lim\limits_{n \to \infty} \, {f_n}$ $\lim\limits_{n \to \infty} \, {f_n}$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/3/8/438387cdd7821864be4e6e6cfa695caf82.png)
почти всюду. Выяснить, какие из теорем о предельном переходе Лебега, Леви, Фату применить к последовательности
![f_n f_n](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/6/7/4671fa3b23482a4537b185a2f76327b182.png)
. Найти и сравнить интегралы
![$\int\limits_{[0,1]}{\lim\limits_{n \to \infty} {f_n(x)}} \, dx$ $\int\limits_{[0,1]}{\lim\limits_{n \to \infty} {f_n(x)}} \, dx$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/8/1/6/81645a91786a5078baf52fff31750fe782.png)
и
![$\lim\limits_{n \to \infty} {\int\limits_{[0,1]} {f_n(x)}} \, dx$ $\lim\limits_{n \to \infty} {\int\limits_{[0,1]} {f_n(x)}} \, dx$](https://dxdy-04.korotkov.co.uk/f/b/3/7/b379c59806c2a851d3087671df562dea82.png)
.
![$f_n(t)=\begin {cases} n, & t\in {\left [ \frac{1}{(n+1)^2}; \frac{1}{n^2} \right ] } \\
\sin{t}, & t \in \left [ 0; \frac{1}{(n+1)^2}; \right [ \cup \left ] \frac{1}{n^2}; 1 \right ] \\
\end{cases} $ $f_n(t)=\begin {cases} n, & t\in {\left [ \frac{1}{(n+1)^2}; \frac{1}{n^2} \right ] } \\
\sin{t}, & t \in \left [ 0; \frac{1}{(n+1)^2}; \right [ \cup \left ] \frac{1}{n^2}; 1 \right ] \\
\end{cases} $](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/1/0/1/1014309bd2be87ba8b9e67ef86d8252d82.png)
.
Чтобы судить о том, что он не сходится равномерно (а сходится поточечно или еще как-то), надо иметь представление о том, к чему он может сходиться? Как правильно об этом рассуждать? Я, например, вижу только, что с ростом n длина отрезков
![$\left [ \frac{1}{(n+1)^2}; \frac{1}{n^2} \right ] } $ $\left [ \frac{1}{(n+1)^2}; \frac{1}{n^2} \right ] } $](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/a/a/e/aae3a2212a8f0fe26181a652805dbc7382.png)
и
![$\left [ 0; \frac{1}{(n+1)^2}; \right [ $ $\left [ 0; \frac{1}{(n+1)^2}; \right [ $](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/0/f/1/0f188ea085e2f985a7b0a64df8093d8782.png)
сремится к нулю, а
![$\left ] \frac{1}{n^2}; 1 \right ] $ $\left ] \frac{1}{n^2}; 1 \right ] $](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/b/f/4bf62894a01dccd325e9cfd42462505782.png)
стремится к [0, 1]. Следует ли из этого, что пределом заданной последовательности будет функция
![$ f(x)=\sin{x} $ $ f(x)=\sin{x} $](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/e/b/8/eb8adb467c96185232deb03c6a58412282.png)
на [0, 1]? Или как еще "видеть" предельную функцию?
Потом, чтобы доказать, что она не сходится равномерно, нужно найти хотя бы одно значение х, для которого
![$ \sup|f_n(x)-f(x)|$ $ \sup|f_n(x)-f(x)|$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/a/2/4a27a30e3666a1085f77ebcee77025c482.png)
не стремитится к нулю, или как? И как формально доказать, что она сходится поточечно?
Извините, много вопросов, но голова вообще что-то не варит
![Sad :(](./images/smilies/icon_sad.gif)
Помогите!