Файл: Лянце В.Э. Интеграл Лебега - Стильтьеса конспект лекций.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 02.08.2024
Просмотров: 74
Скачиваний: 0
Весьма существенным свойством меры Лебега является т
что эта мера 'инвариантна относительно движений пространства
Объясним, что это аначит. |
|
||
13.В |
Определен и е. Преобразование Т" |
про |
|
странства 'Ш |
в себя называется его ^уігашдазм, если оно |
||
сохраняет расстояние, то есть I Тх - Г^1\ = |
для любых |
||
Х^цбЙ11" |
; при этом если х = С х,, . - ,Х^) |
, то |
Для того,чтобы преобразование Т пространства №
было движением этого пространства, необходимо и достаточно бы для всех хей
|
Хх = х + х,е, |
и ^ е * ( |
где X • |
- некоторый фиксированный элемент М-" , |
|
. |
- некоторый фиксированный ортОнормальный базис в Ш |
a X^j---,4n, - координаты элемента X
13.7Теорема,іД£ш_^гюоого^двинеіг^ ~Г ЛД2Й£5","
ства, !R |
H^jmoora^^ |
|
|
А ^ $ѵ мндже- |
||
ство |
Т A |
яв^я_едся^53ііе^мшм_^і |
|
|
||
|
|
^ ( Т ' М |
= ^ Ч |
А Ѵ |
/із.2/ |
|
|
Наметим доказательство этой теоремы. Назовеи повернуты |
|||||
тѵ |
-мерным промежутком множество, |
являющееся образом тх- -м |
||||
ного промежутка при некотором движении пространства !R |
||||||
Пусть |
П |
- некоторый повернутый |
тѵ -мерный промежуток. |
|||
Представим его в виде |
|
|
|
|
||
где Т |
двиаение пространства (Й'ѵч |
, а Л П - . . ) Л ^ |
||||
одномерные |
прокрутки* Исходя непосредственно из |
соответствую |
||||
щих определении ^жно доказать, что множество П |
измеримо в |
|||||
я что |
|
|
|
|
||
|
|
1 |
- |
40 |
|
|
^ ч т =уиЛд.) » дал/
1
где j u , ^ - длина одномерного промежутка.
Поскольку движения образуют группу / относительно су
перпозиции, то есть последовательного выполнения преобразова
ний/, то |
представление /13.3/ единственно и, для любого движе |
|||
нии Т |
и любого павернутого <Y\_ -мерного промежутка П , |
|||
Т П |
есть повернутый |
тѵ, -мерный промежуток, причем, |
||
как видно из /13.4/, |
|
|
|
|
|
^ Ч Т П Ь д ^ І П ) |
. |
• /13.5/ |
|
Пусть теперь А |
- произвольное |
множество' в !R . |
Принимая во внимание определение /8.1/ верхней меры и учиты-
вая.что каждый |
|
-мерный промежуток является вместе с іеы |
||||||
повернутым |
-vi-мерным промежутком^на оснований /13.5/ нахо |
|||||||
дим |
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
(Д k) |
= |
M |
X M* |
( О ч |
|
||
• Г |
|
|
|
ид* ЭТА */ |
|
|
||
U ^ T A k |
|
Ь Ы " ^ Т |
" ^ = * 4 |
I |
САП |
|||
|
' |
|
|
и т - Ч ^ А |
|
|||
Так как в силу полуаддитивности верхней меры иа А С U 1 Лі< |
||||||||
вытекает |
Ді.1'"1*' [А") < |
[ Т" ' А ц ) |
, то |
|||||
|
|
|
Л |
- Ч Т А ^ |
/ * Г И ( А ) - |
/ 1 3 . 6 / |
||
Учитывая, |
что преобразование Т f |
, также является движением, |
||||||
имеем |
|
|
( . T - ' A U |
ÇA V |
|
|||
Подставляя сюда ТА вместо А |
находим |
|
11
^и "" * І Т ^ , что вместе с /13.6/ приводит к равенству
для любого множества А в № я любого движения Т
пространства Щ |
. Предположим, |
что множество А |
ограничено, |
||||||||||||||
содержится в TL.- мерном промежутке Д. |
|
и измеримо, так что |
|||||||||||||||
/си.определение |
11.2/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Б силу |
/13.7/ |
отсіэда иытокиит, «то |
•' |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
д ^ Ч Т А ^ |
+ / і - И * І Т U - A ) ) - |
^ " Ч Т Д ) |
. / 13.8/ ' |
|
|
|||||||||||
Пусть А |
|
-какой-либо . w |
-мерішіі промежуток, |
содержащий |
|
|
|||||||||||
повернутый проиекуток |
I Д |
|
, Так как A |
N |
I А ~ |
СД"1 ГД |
4 |
^ |
|||||||||
иСТД^ТА) |
,то ,и( м *(Д^ТА) 4 |
|
|
|
( A NTA) f |
|
|
||||||||||
f |
^А.^* [ T A v T А) |
' , Учитывая, кроме |
того, что множества |
||||||||||||||
А |
и Т А |
измеримы и, следовательно, и ( п ' * ( л |
Д Ь |
|
|
||||||||||||
= |
j a ^ ( A ) - |
и ы ( Т А ) |
|
имеем |
и |
1 |
"» |
( Т А ) |
+ |
|
|
||||||
* V" " |
(Д N T'A) 4 |
|
|
|
|
|
|
I ТА) 4- ^ |
( £ ) - .и |
||||||||
|
.' |
|
|
|
|
» Отсюда, |
на основании /13.8/, |
|
|
||||||||
находим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( Т А ) |
( д |
s Т/А) |
« |
^ |
ы |
|
( А ) . |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Так как ТА VJ (£х ^ТА4 ) ? |
А |
|
, то имеет также место прот |
||||||||||||||
вопологное |
неравенство, то |
есть |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Это означает, |
что множество |
А |
измеримо и, в силу /13.7/, |
выполняется /1S.Ü/« Так как неограниченное измеримое множество можно представить в виде счетного объединении ограниченных и римьк множеств /си.замечание 11.4/; а свойство ограниченности инвариантно относительно движений, то утверждение теоремы вер в обден случае.
Рекоѵендуеи доказать следующее утверждение. *
7
13.В Предложение. jlyjjTb f - JipjîOJÎpjajKibjuulS,
Il F* - Г ^ Н KJ*-^II , x ^ t l l T , M =C2j . x ^ ) ' / i L .
такяе^есть MHraecTiiojjejMjiynb^B
14. Существование неизмеримых множеств. Применяя аксиому выбора можно доказать, что в существуют множества неиэ-. меримые относительно меры Лебега ' а . Поскольку этот резуль тат в дальнейшем нам не потребуется, то мы ограничимся лишь указанием: см., например, Л.Н.Колмогоров, С.В.Фомин [і] .
§ 2. Измеримые функции ^ •
1. Определение |х -. измериной функции. Пусть
/то есть \ является функцией с областью определения 2)(Ç)c
С Ш |
, принимающей вещественные |
аначения /. Пусть JX- - мера |
Лебега - Стилыьеса, заданная на |
, или, на основном |
|
TL- |
мерном промежутке А„ /содержащем ЗХ£) . Для таких |
fи jx_ введем следующее определение.
1.1Определение. Функция £ называется
jK. -ji3jjgpjtMoJi, если для каждого Сб |
, |
множество |
|||
|
^ * & Ш У V U 1 |
< z |
] |
7 1 Л / |
|
является |
^и. -измеримым. |
|
|
|
|
1.2 |
Теорем а. jM^°£°xJSS^SiS^^ |
f |
,бнда |
- • 43
Л]обоі^бо£елевскогс^ множества А £ Ш бші ц_измерим.
Доказательство. Достаточность условия оче
видна, так как множество /1.1/ есть прообраз при отображени
множества \ U.£ 1ft' : "Ц < с| |
, которое яилпетсн борелевским |
||
в ІІГ. |
" |
|
|
Необходимость вытекает из следующего рассуждения. Легк |
|||
видеть, что |
(Г- алгебра, |
которую порождают множества |
|
вида ^ ѵ^^ій': ^ < С-У , когда |
С |
приобретает всевозмож |
ные вещественные значения, совпадает с системой о'орелевских
1
мнокеств пространства / см. § 1, ii . fi / .
Ввиду того, что теоретико-мнокественкие операции инва-
риантны относительно операции взятия прообраза ** , то для л
бого борелеаского А |
в |
, его прообраз |
Г CA) |
|
содержится в |
<Г- алгебре, порожденной множествами вида |
|||
/11.1/. Так как все множества вида (11.1), |
А" измеримы /е |
|||
- |
измеримая функции/,то, в силу теоремы 9;6, <j 1, |
|||
порожденная ими С- |
алгеора состоит из одних лишь \х. - измер |
|||
мых множеств |
и, в частности множество ^ (.А) |
и - изме |
1.3Следствие, 0№у^ь^щ^еления ] ) (^ . j
ее |
- измерино^функі.иі; ^ |
есть |
U. - измеримое JMHOJCC- |
|||||
стдо |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Действительно, |
JJiY Î |
V |
^ |
' |
|
||
|
1.4 о л с А с ï ь и е. ^п^того^ чтосы функции Y • Сы |
|||||||
|
6 |
|
|
0 |
c |
a |
|
\ \Д| |
hjljliï '!^^"» |
^SJ2525ÜÜÜ " 2° T T04ho; чтобы прообраз |
|||||||
|
Действительно, |
люооі промежуток есть борелевское |
множе- |
|||||
1 наприиер , |
ft.1 |
: \^4 c l - |
\ ^ |
R" : \\ < с \- ^ г J |
|
|||
8 • Например Ç " |
4 |
( U A g ) = U |
è'DC-f): |
\- W і е U A ѵ \ ~ |
|
|||
.- = U |
\ * è > W |
; |
е-Av'î = |
U |
( |
(АЛ |
|
|
|
|
|
|
|
44 |
|
|
|