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
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 |
||||||||
)х |
-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 |
_в |
, 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^ -,---) |
-В |
||||
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 |
|
(А |
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.У |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
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. ^ |
' |
|
'а |
|
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,(А1))<£ |
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 |х |
- 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