1.1.1. Пример.
Построим бесконечно дифференцируемую функцию, положительную на заданном интервале и равную нулю вне этого интервала.
? Покажем сначала, что функция бесконечно дифференцируема (т.е.
имеет производные любого порядка) на . В точках это очевидно: если , то , если , то можно найти по правилам дифференцирования. При имеем
и т.д. Заметим, что производная любого порядка имеет вид
,
где некоторый многочлен от
и т.д.
В точке производные придется вычислять по определению производной:
(если пределы при слева и справа существуют и совпадают, то их общее значение и будет ).
Ищем
так как экспонента растет быстрее . Нашли .
Ищем
так как экспонента растет быстрее любого многочлена. Нашли .
Так можно найти при любом : если найдено, что , то
Нашли .
Итак, бесконечно дифференцируема во всех точках интервала .
Функции тоже бесконечно дифференцируемы во всех точках как сложные функции, составленные из бесконечно дифференцируемых звеньев (например, состоит из бесконечно дифференцируемых функций (как было показано) и ).
Поэтому произведение бесконечно дифференцируемых функций
бесконечно дифференцируема на . Это и есть искомая функция. Она положительна на интервале , так как
и равна нулю при . |