在数学中,逐点收敛(或称简单收敛、点态收敛, 英语 :pointwise convergence)描述的是一列函数向一个特定函数趋近的现象中的一种。简单来说,就是对定义域里的每一点,这个函数列在这点上的取值都趋于一个极限值。这时,被趋近的这个特定函数称作函数列的逐点极限。在各种收敛中,逐点收敛最为直观,容易想象,但不能很好地保持函数的一些重要性质,比如说连续性等等。
定义
设 是一列拥有同样定义域的函数。 逐点收敛当且仅当存在函数 ,使得对定义域中的每个 ,都有:
这时我们就说 逐点收敛到 。
性质
与逐点收敛经常一起出现的一个概念是 一致收敛 。后者的定义如下:
一致收敛到 当且仅当在定义域 中
相比较下,一致收敛是一个更“强”的概念。一致收敛的函数列必然逐点收敛,反之则不尽然。一个简单的例子是 开区间 上的函数列 , 逐点收敛到函数 ,但并不一致收敛到0,因为
一致收敛 能够保持函数列的连续性,但逐点收敛不能。例如,上述函数 在闭区间 上连续,但是 逐点收敛到的函数, 在 上取值为0,在1上取值为1, 不是 连续函数 。
中函数的取值可以是 实数 ,也可以是任何使得其定义有意义的 拓扑空间 。一致收敛函数的适用范围则相对较小,只能在一个度量空间中定义,因为定义中使用到了距离的概念。
拓扑性质
逐点收敛也可以理解为由半 范数 建立的拓扑。具有这种拓扑的函数组成的空间叫做逐点收敛空间。这个拓扑与乘积拓扑是等价的。如果 的定义域和 值域 都是紧致的,根据吉洪诺夫定理,这个空间也是紧致的。
测度论
在测度理论中,对一个 可测空间 上的 可测函数 有 几乎处处 收敛的概念,也就是说几乎处处逐点收敛。 叶戈罗夫定理 说明,在有限 测度 的集合上几乎处处逐点收敛,意味着在稍微较小的集合上 一致收敛 。