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

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

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

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

 

 

 

 

 

 

 

 

.

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" "

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, 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