Punktweise Konvergenz:
Für \( |x| < 1 \) gilt:$$ \lim_{n\to\infty}f_n(x) = \lim_{n\to\infty} \frac{x^{2n}}{1+x^{2n}} = \frac{0}{1+0} = 0$$
Für \( |x| = 1\):$$ \lim_{n\to\infty}f_n(x) = \lim_{n\to\infty} \frac{x^{2n}}{1+x^{2n}} = \frac{1}{1+1} = \frac{1}{2}$$
Und für \( |x|>1 \): $$ \lim_{n\to\infty}f_n(x) = \lim_{n\to\infty} \frac{x^{2n}}{1+x^{2n}} = \lim_{n\to\infty} \frac{1}{\frac{1}{x^{2n}}+1}=\frac{1}{0+1} = 1$$
Also ist die Grenzfunktion:
$$ f:\mathbb{R}\to\mathbb{R}, ~x\mapsto\begin{cases}0,&|x|<1\\\frac{1}{2},&|x|=1\\1,&|x|>1\end{cases}$$
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Zur gleichmäßigen Konvergenz:
Die \( f_n\) sind offenbar stetig, bei gleichmäßiger Konvergenz muss also auch die Grenzfunktion stetig sein.
\( f\) ist auf \( [0,2] \) nicht stetig, somit ist die Konvergenz dort auch nicht gleichmäßig.
Auf \( [2,\infty) \) ist die Grenzfunktion stetig, hier lohnt es sich also auf gleichmäßige Konvergenz prüfen. Mit der Monotonie der Funktionen und der Konvergenz, erhält man dann auch ziemlich schnell, dass glm. Konvergenz vorliegt.