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Midterm Examination – Math 142B

Question 1. Let (an )n1  be a sequence of real numbers.  In this question you may use without proof the inequalities 2x/π ≤ sin x ≤ x for x ∈ [0, 1].

(a)   State Cauchy’s criterion for convergence of the series an . (b)   Prove that if an = sin(1/n) for n ≥ 1, then an  diverges.

(c)   Prove that if an = (1)n sin(1/n) for n 1, then an  converges.

(d)   Prove that if an = (1/n)sin(1/n) for n 1, then an  converges.



Question 2. For n ≥ 1 and x ∈ R, let

fn (x) = and     f(x) = fn (x).

n

Let r [0, 1) and sn (r) = sup{ 'f(x) −工 fn (x)' : 1 x r}.

k=1

(a)   Prove that sn (r) → 0 as n → ∞ .

(b)   Prove that fn (x) f(x) uniformly on [1,r].

(c)   Prove that fn (x) does not converge uniformly to f(x) on (1, 1).

(d)   Is f continuous at x = −1?




Question 3. Let f(x) = (sinx)2  for x ∈ R and let [x] denote the largest integer less than or equal to x.

(a)   State Taylor’s Theorem.

(b)   Prove by mathematical induction on n that for n ≥ 1,

f (n)(x) =

(c)   Write down the Taylor series for f(x) about x = 0.

(d)   Determine for which x ∈ R the Taylor series for f(x) equals f(x).