Файл: Лянце В.Э. Интеграл Лебега - Стильтьеса конспект лекций.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 02.08.2024

Просмотров: 81

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

11.5 3 а и е ч а н и е. Пусть M

 

- есть мера Лебега-

Стильтьеса, заданная в некотором ограниченном основном -VL -мер­

ном промежутке Л„

. Пусть А

- некоторое произвольное

 

множество в І^Г1

. Если множество А Л А„

Ал. - измеримо,

то мы положим

 

 

Г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\PÙ& ,u (.А л / О

 

 

 

 

 

і

 

 

 

 

 

 

 

по А

 

 

 

 

 

и назовем множество П

измеримым. Легко видеть,

 

что функция ц0 , рассматриваемая на классе

 

измеримых

множеств,

является мерой Лебега-Стильтьеса /т.е., она равна

 

сужению,

на класс

ц„ -измеримых множеств, верхней меры

и0

отвечающей ее же сужению па промежутки ДСН

/. Мера ид

называется пр^м^ниеь; меры

из Д 0

нулеы в Ift. "^Ло'

 

12. Носитель меры. Если меру мнояества (напомним, что,

для краткости, мы говорим "мера множества А

 

"вместо "значе­

ние, принимаемое мерой на мноиестве А

" интерпретировать)

как

массу вещества, содержащегося в этом множестве, то носитель меры можно истолковать, как ту часть пространства, где вещество есть и вне которой вещества нет.

12.1. II р « д л о ж е н' и е. fctemwijHjiejço^Oj)^^

 

А с А - Г ,

д * ( А , 1 ' 0

,

 

/і2.і/

MJSHOseoTBp A

 

-ЛаКё£ЦЙ2-й.

Д

( А ^ -0

. JjiacTjjocTj,

А

^является

ь -jH^M^p^MjjMH

Іл{Ю~

V , дели, ід.*(Д}=0.

 

 

/

Если д. ( A ï = ü

', то А

называется множе­

ством

- меры 6 /•

 

 

 

 

 

 

 

 

Доказательство. Пусть Л

- произвольный

-церный промежуток и Ад==~А Л Л

 

. Если выполняется

/12.1/, то

( A ^ W O

, поскольву А д С А 1

. В силу

полуаддитивнопти функции

JLA.*

инеем

Ц.* (А) ^

ЛД-^САд^Ѵ-

A- ^ (

. Д ѵ ^

, т.е. UиU H

/ ^ ^ Л

Ч А д )

Л і і ш

/35


Д — Ад С А

I то имеет такяе место лротінополокное нера­

венство, а поэтоиу, М- (.М~

 

(А'^Ад^

. Следовательно,

д Х ^ = и Ч А ^ и У ( А - А ^

 

, а поэтому А л

и-

измеримо. В силу произвольности Д

, множество А

также

-из.меримо / см. определение 11.2/. Зак как в силу

/12.1/

^ Ч А ^ О

, то и

ц.(АЫ/.

 

 

 

 

12.2 Предлонение. і!ля^5акд^і_м^і[^іе^ега^-

Стил^тьеса

, cyjn^cjMyjTjrajcoj^ маі^імльное сіт^-

KpjjToejjHu?i£jj_o %

д.

j

. ІІѴ , что

i x { X , ^ ) ~ 0

{"Максимальность понимаем в

том смысле,что если 2'

открыто

в Г

и'/ J L U W 0 , то ' 2 С £ J .

.

 

 

Доказательство. Обозначим через -2^ѵ объеди­

нение всех открытых множеств .2.

з

ft

, для которых

,U 1^1

= 0

. Тогда 2.А_

есть открытое множество,

содержа­

щее лябое из этих множеств Л.

. Легко

видеть, что уи. ( . ^ ^ . ) =

Действительно,

мновества

, о которых говорилось выше, '

образуют покрытие множества ^ u

.Из этого покрытия,

очевидно

можно извлечь счетное подпокрытие

(іід ,«2^ -,---)

силу счетной аддитивности функции

/^- ,

 

 

12.3.0 пределени е. Дрсителем меры /А называ­

ется дополнение

ІЙ. ^'^ ч множества %

, определение кото­

рого содержится в предложении 12.2. Носитель меры

обознача­

ется символом ^

-VJjy\yv ^ •

 

 

 

 

12.4 Замечание. Носитель -vu^upJX. произволь­

ной меры Лебега - Стилыьеса ^

ягляется

^аишутт множест­

вом / поскольку его дополнение

 

открыто /.

 

12.5. Предложе ни е. ,Пусть S

ми^мддь^де^ащ-

1': Носитель — Mv^'po'-c.'t

/ франц. /

 

 

 

-

36

 

-

 

 


H^oe^mojpj)TBü_j3

І|ч

, j j ö j m f l m ^ e j r ^ M j ^ ^ ^

 

 

 

 

 

 

 

каждого

дл. -^измеримого множества А

 

 

 

 

 

 

 

 

Тогда

л<.л^-ѵ^\. рл.

 

 

. jP^p^TjiOj^eçjm

S^. —

лкисос^

,

jo_paflejcTïo /12.2/ в^іп^шя^т_сп_дл^^акд^

 

 

yu. ^^gujjajiMoro

 

множества A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

До к аз ате.льство. Пусть Ç>

-

такое мини -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КГ

 

 

 

^

 

 

 

 

 

 

 

 

мальное замкнутое множество в ік

, что для каждого

yu

-из­

меримого

множества А

 

выполняется /12.2/. Положим

-

 

 

 

ІК

4

~>,ѵ_

 

, тогда

 

 

.

- открытое множество в

 

ІІГ

и ^ ( X ^ ^ u t V n ^ b ^ C u W O

 

.пусть

 

 

 

^

 

- такое открытое множество в Ш

 

, что ух

(2)—

О

и пусть

S —

1ft

N

2

 

• Для любого

 

^

- измеримого мно­

 

жества А

имеем u

СА^

 

U

(.А г> *=Л + U

 

п 2)

]

a т а к

т

к

 

u

( . A n ï U M ^ ' u

7

 

, TO L L ^ n 2 W 0

И •

 

 

 

 

/

 

 

''

д

І А

^ д

('<?> A А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Так как Ъ

замкнуто,

то, в силу предположения о минимальности

множества Ç ) U l S

^

 

 

 

. Поэтому X

С % ,

 

и,

следо-

вательно, гС,

 

есть максимальное

открытое множество на ко-

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тором мера

и.

равна нулю. Поэтому,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'

 

г Л '

-Ѵи|^т. ^

'

 

 

ИТ)м

. С

 

,

 

 

 

Обратно, если

 

 

 

и ^ ^ 1 1 1

Иг

4

 

 

 

то, в силу аддитивности меры,

для любого

 

-измеримого мно­

жества А

 

, /ДА"} —

 

^ ( A n S ç H ^ u C A n

 

 

=

 

 

 

 

=

JH. (. А П'а.Л, ибо , так как Ар

 

 

і ^ , и

 

 

 

fë^J-Oj

то / U l А Л

 

= 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

' '

 

 

 

 

 

 

 

 

12.63амечание. Пусть мера Лебега - Стильтьеса

 

 

есть продолжение из Д 0 .

 

нулем'в IPf"4

А 0

 

,

меры

Лебега - Стильтьеса j u

 

/ см.замечание 11.4/. Тогда,

как не -

трудно видеть, Ъищ^, ц 0

 

С

А о •

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

"Э7

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


13. Мера Лебега. Пусть А - нроизіюльный TL -гор­

ный промежуток, то есть декартово произведение п. одномерим

промежутков ДА

: Д = Д ,

... X

. Поло-ип

 

 

y u ^ C A Ï = U . - O L . b •• U ^ - a . J ,

 

где (X,-

^

- концы промежутка Д ; , G-» <

, і = -\ , •

 

'

о

, • °

d

ы

 

- • • -, тл. . Как уже отмечалось /см.п.2.2, пример 1/,

яв

ется мерой Стильтьеса промежутка. Эту мору называют иногда

тяжениеи в К

/ при т\ - \

протяжение называется'^длиной

при тѵ-Э, - площадью, а при 71= 1

- Съемом /. '.'еру Лебс

Стильтьеса, отвечающую протяжению, обычно называютмерой

Лебега, a уіл, - измеримые мнокества

короче называют кзт^ткшж

множествами. Меру Лебега в IR

 

обозначаем как и протяже

через jx.

 

 

 

Из-за геометрического смысла протяжения, мера Лебега

встречается в приложениях чаще других мер ЛебегаСтильтьеса обладает определенными специфическими свойствами. Рассмотрим н

которые из этих свойств.

 

 

 

 

 

 

Прегде всего отметим,

что

 

 

 

 

 

 

 

 

ff»'"'

 

 

 

 

 

-М-Ч^и /*•

= Ш

 

/із.І/

 

Действительно,

для любого открытого множества А в

0

4(^і t

 

 

 

 

 

 

IR'

/Ai "°( А) > 0

, так как

А

содержит некоторнн

открытый

TLмерный промежуток,

а протяжение

такого

промежутка положительно.

 

 

 

 

 

 

13.1

Определение. Мнонество А

в IR

назы­

вается множеством мер^Н^ль в 1ft!

, если для каждого

Е > О

существует такая система \ Д -о ]

промежутков А -о

С (JT

, что X

ук.К,1))<£

и А С U

Л

 


13.2 Предложение. Ышлое^іножьс^во А

=

0

. Q^öpamoj^eom

A

H^MepjjMo_it jj_

f A W

 

О то A

ecnjsuovßcT^ue^u_Hy]ib^

Ift'*

 

 

 

Доказ ателье т во. Из определений /11.1/ и

 

13.1 вытекает, что если А

множество меры нуль в

, то

ді. (A ) — U

» где

- верхняя мера,

отвечаю­

 

щая протяжению.

Следовательно наше утверждение вытекает непо­

средственно из

предложения IE.1.

 

 

13.3Предложение. ^сякое_ не более чем счет­

но^ множество в ІЙ j g M L j j H O A e j j i j ^uejHj^b^B Й . • Доказательство.. Очевидно, каждое одною -

чечное множество есть множество меры нуль. Поэтому наще утвер­ ждение вытекает из счетной аддитивности меры Лебега.

13.4Следствие. В №" существуют всюду плот­

ные множества меры нуль. Например, множество всех точек с рацио­ нальными координатами всюду плотно и имеет меру нуль поскольку оно счетно.

13.5

Предложение. П'/сть A

itutoejtüoxo-

ство_в ftV* , 4^o^BjjcajcÄpji^4Kjj U, ,-.->>0

£ A

X.,) = C_

/T^^ÇJ^MHCJ^CTJO

A

 

іе^даг^^{0£цдшіатд^^йл^-

кости

с

/.Тогда

A

SSSè^ïSSBS^S^SS^LMSè^

^

Доказательство. Достаточно доказать, что

всякая

ісоординатная плоскость

^ І * ^ - - - ,х 'п^ 6 (Ä- 4 ; х 0 ~ С |

есть множество меры нуль в

 

. Однако

это очевидно, так

как такая

плоскость есть объединение /раега'ирявэдейоя/ последова­

тельности

промежутковJ A j } ^ 3

,

, где Д^'^=?

X .. .

. . • X ДСі?

 

и

 

= ( ^ - 0 , ^ + 0)

пря

- 3 9