Файл: Брело, М. О топологиях и границах в теории потенциала.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.10.2024
Просмотров: 100
Скачиваний: 0
42 Ч. t. Внутренняя тонкая топология
У п р а ж н е н и е. Найти дополнительные предпо ложения, при которых равенство inf Ref‘ (х0) = 0 (для
одной функции /о и одной точки х0) эквивалентно fo-исчезаниго семейства (б;).
9. О теории Фугледе [2, 3]. Фугледе рассматри вает общую емкость, которя есть не что иное, как непрерывный справа счетно субаддитивный вес, обла дающий еще свойством: р (U а„) = sup р (а„) для любой возрастающей последовательности множеств а„. Сна чала он доказывает, что если Q имеет счетный базис открытых множеств, то всякое (непустое) семейство квазизамкнутых множеств (е;) содержит счетное под семейство, пересечение которого содержится в ка ждом е; с точностью до множества щ нулевого веса. Далее он изучает в рамках нашей схемы с конусом Ф следствия следующих аксиом:
1)Рассматриваемый вес тонкий.
2)Множество точек ,ѵ е Е , где £ \ {х} разрежено, имеет нулевой вес.
3) |
Если р (Е ) = 0, то Е \ [х] разрежено, Ѵх. |
4) |
Каждая функция из Ф квазинепрерывна. |
Заметим, что аксиома 2) в классической теории по тенциала в R" (см. п. 2 и гл. V I, где Ф является множе ством всех неотрицательных гипергармонических функ ций) есть ключевая теорема, так же как и свойство Шоке. Однако в соответствующей теории для про странств Грина (см. гл. VI) свойство 2) не имеет места,- если только не исключить неполярные точки. В аксио матических теориях гармонических функций, беру щих свое начало от классической теории, эта аксиома 2) (даже когда неполярных точек нет) не предпола гается выполненной (равно как и свойство Шоке).
Именно поэтому мы ввели сначала более слабые условия и рассмотрели свойство Шоке. Довольно сильные аксиомы Фугледе имеют интересные след ствия: из них выводятся свойство Шоке, существо вание наименьшего тонко замкнутого носителя для меры, которая равна нулю на множествах нулевого веса (обобщение теоремы Гетура), и т. д. В недавней работе [4] Фугледе обобщает свою теорию.
t л. V. |
Слабая разреокенность |
43 |
|
Глава V |
|
СЛ АБАЯ |
Р А З Р Е Ж Е Н Н О С Т Ь ') |
|
1. Обозначения. Пусть f — произвольная функция на топологическом пространстве Q со значениями
в R. Мы уже ввели (гл. IV, п. 8) обозначение
f М = |
lim inf f(y) = |
sup ( inf |
f (y)) |
|
|
U->x |
о |
у e a |
|
(a — окрестность |
точки x). |
|||
Введем еще обозначение |
|
|
|
|
f (х) = |
lim inf / (у) = |
sup ( inf |
f (y)); |
|
|
tj- * x |
a |
у s о |
|
|
у Ф X |
|
У Ф |
X |
в изолированных точках эта функция принимается равной + оо. Известно, что функция f всегда полу непрерывна снизу и что f = inf (f, f). Если f полуне
прерывна снизу, то f = f.
Вернемся к основным понятиям гл. I и рассмот рим еще одно понятие, которое поможет нам лучше понять существо регулярных граничных точек в за даче Дирихле и основной предельной теоремы в тео рии потенциала.
О п р е д е л е н и е |
V . 1. Множество е называется |
|
слабо разреженным |
в точке х0 (которая может при |
|
надлежать или не принадлежать е), если |
||
inf R f na {хо) < |
1 |
(er — окрестность точки х0). |
О |
|
|
З а м е ч а н и я . |
1) |
Слабая разреженность множе |
ства е влечет за собой слабую разреженность любого множества е' с= е.
2) Так как f ^ |
f , то разреженность множества е |
в х0 ф. е влечет за |
собой его слабую разреженность |
в х0. |
|
*) См. Брело [23].
44 |
Ч. 1. Внутренняя тонкая топология |
||
3) |
Одноточечное множество |
(х0) слабо разрежено |
|
в х0 |
в том и только в том случае, |
когда Ri° (xq) < 1 |
|
или, |
что то же |
самое, когда R'i°{x0) < 1. |
|
П р и м е р ы. |
Нн в какой точке я пространство Й |
||
не является слабо разреженным; 0 |
слабо разрежено |
во всякой точке; никакая изолированная точка х0 не будет слабо разреженной в х0.
2. Предложение V . 2 (Рамасвами). Если в точке
х0е е множество е \ {х0} слабо разрежено, но не раз режено, то е слабо разрежено в х0.
Доказательство. Для любой окрестности о точки х0
имеем х0е (е \ (х0)) Л от, так как ( е \ { х 0] ) Ло неразрежено в х0. Следовательно, е Л er cz (е \ (х0)) П er. Так как R i — Ri (предложение II. 5), то
и то же самое верно для /?,. В силу сделанных пред
положений |
R[e Ч(л:|,1)П<7(л'о) |
< 1 для некоторой окре |
|||||
стности |
о |
точки |
А'0. |
Таким образом, |
РіеГГсг(хо)< 1. |
||
П р и м е н е н и е . |
Если |
множество |
й \ |
(х0) слабо |
|||
разрежено в х0, то оно разрежено в х0. |
|
||||||
О п р е д е л е н и е |
V . 3. |
Точка х0 называется син |
|||||
гулярной, |
если |
Й \ |
{х0} |
разрежено (или, |
что то же |
||
самое, |
слабо разрежено) в х0. |
|
|
Всякая изолированная точка пространства является сингулярной точкой.
Л е м м а Ѵ. 4. Предположим, что множество (х0) пренебрежимо. Тогда для любого множества е имеем
Pf(xo) |
Ы . |
|
|
|
Ri jR? \ (X,) _|_ £>Ха |
||
Доказательство. |
Прежде всего |
||||||
Так |
как |
RXT (х) = О, |
Vx ф x0, |
то |
Ri (x) sä |
R i X M (x), |
|
V X |
X q, |
откуда |
и |
вытекает |
искомое |
равенство |
|
Ri (Xo) = |
Riй\М / |
|
|
|
|
|
|
|
Гл. V. Слабая разреженность |
45 |
||||||
Л е м м а |
V. |
5. |
Если |
точка |
х0 |
не сингулярна, |
то |
||
для всякого |
множества |
е |
имеет |
место неравенство |
|||||
R\ (л'о) < Ri (jco). |
|
|
|
|
|
|
|
||
Доказательство. |
Если и е |
Ф, |
и ^ 1 на е, то R\ ^ |
и, |
|||||
Ri (х0) ^ й { х 0). |
Так |
как Q \ |
{х0} |
неразрежено в х0, |
то |
||||
й{х0) — и{х0) |
(гл. |
I, |
п. |
1). Поэтому Rt (хо) ^ и (Хо) |
и, |
||||
следовательно, |
Rf (х0) ^ |
R* (х0). |
|
|
|
||||
Т е о р е м а |
Ѵ. 6. |
Пусть точка х0 пренебрежимо и |
|||||||
не сингулярна. |
Тогда, каково бы ни было множество |
||||||||
е э х0, из слабой разреженности е \ (д;0) в ха следует, |
|||||||||
что е слабо |
разрежено |
в х0. |
|
|
|
Доказательство. Для некоторой окрестности а точки х0
Д\е \ Ы)Па{х0) < 1.
Но
£(*\{*о>>Па(_ГаГ< ^ \ М ) П » (1.о)
согласно последней лемме. Так как f = inf (f, f), to
^ e 4 M )n o (.v0) = ^ eXW )na(.v0).
В силу леммы V . 4 это равно |
(хо), Наконец-, |
Д ?п<т (хо) ^ /??Пе {xq) < 1, и следовательно, е слабо раз режено В X q.
З а м е ч а н и е . Простые примеры Рамасвами пока зывают, что 1) условие несингулярности точки х0 является необходимым, 2) сумма двух множеств, слабо разреженных в х0, может не быть слабо раз реженной, 3) все точки могут быть сингулярными.
3.Теорема о сходимости (или о нижней огибаю
щей). Т е о р е м а |
V . 7 (Брело [23]). Пусть |
(ыг) — се |
мейство функций |
из конуса Ф. Тогда |
множество |
{х 1inf «г (х) < inf iti (jc)} есть счетное объединение мно- оісеств, слабо разреженных в каждой точке.
Доказательство. Положим
еп — { х | іпГгіг < inf ^/г, (inf ut) “ “ ■ )}•
46 |
Ч. |
1. Внутренняя |
тонкая |
топология |
|
Тогда |
|
|
|
|
|
|
[х I inf Ui (х) |
< inf щ (л-)) = (J еѣ. |
|||
Покажем, |
что |
каждое |
еп |
слабо |
разрежено в любой |
точке пространства. Пусть .ѵ0 — какая-либо точка из й.
Предположим сначала, что inf (.ѵ0) < + оо. Так как
функция inf Ui полунепрерывна в .ѵ0, то существует окрестность а точки х0, такая, что
|
inf Ui (х) > inf Ui (.v0) — (2/г)- ', |
Ух ^ а. |
|||
Ha |
en имеем inf |
(x) < |
inf щ (.v) — t r '. |
Следовательно, |
|
на е„П о имеем |
inf «г > |
inf «г + |
(2п)“ ‘. Положим kn = |
||
= |
inf Ui (x0) + (2я)-1. Тогда |
> 1 на еп [\о и |
inf Rn > Rai
inf и.
Следовательно, inf |
(.ѵ0) < 1, и |
еп слабо разре |
|||||
жено в х0. |
|
|
|
|
|
|
|
Пусть теперь inf и£(х0) = |
+ |
оо. Тогда для любого п |
|||||
существует |
окрестность |
а' |
точки |
х0, такая, что |
|||
inf и£(х) ^ п, |
У х е |
а'. |
Поэтому епП о' = 0 , |
и следова |
|||
тельно, еп разрежено, |
а значит, слабо разрежено в х0. |
||||||
О б о б щ е н и е . |
В |
доказательстве |
нигде |
не были |
|||
использованы |
полунепрерывность снизу функций щ |
и свойство аддитивности класса Ф. Поэтому теорема остается справедливой при очевидных изменениях в определении приведенной функции и слабой разре женности и для более общих классов Ф.
Гл. V. Слабая разреженность |
47 |
Счетное объединение множеств, слабо разрежен ных в каждой точке, называется полуполярным мно жеством '). Теорема V . 7 утверждает, что „исключи тельное“ множество, определяемое неравенством из этой теоремы, является полуполярным.
4. Разреженность |
множества |
е в |
точке х 0^ е . |
О п р е д е л е н и е V . 3. |
Множество е называется раз- |
||
реоюенным в точке х0е |
е, если е \ |
{х0} |
разрежено в х0 |
ие слабо разрежено в х0.
Оп р е д е л е н и е V . 9. Базой В е множества е назы вается множество точек, в которых е неразрежено.
Очевидно, ё — ВеU е. |
|
||
Эти понятия |
будут играть большую роль |
в даль |
|
нейших главах. |
|
|
|
З а м е ч а н и е . |
В |
некоторых важных приложениях |
|
Rq — Rrp на Се (для |
любой функции ср^О). |
В этом |
случае для любой точки разреженность эквивалентна слабой разреженности.
В качестве следствия |
из теоремы V. 6 получаем |
П р е д л о ж е н и е V . 10. |
Предположим, что |
(i)ни одна точка не сингулярна-,
(ii)для любой точки х0 утверждение „ха пренебре жимо“ эквивалентно утверждению „х0 слабо разре
жено в х{)“ , г. |
е. |
R\x<>}(,t0) < |
1. |
Тогда резреженность е |
в точке х0 эквивалентна |
||
тому, что е \ |
(а'о) |
разрежено в х0 и (х0) пренебре |
жимо. Кроме того, тонкое замыкание любого мно жества е есть объединение Ве и множества пренебре-
!) В классическом пространстве Грина и в достаточно бога тых аксиоматических теориях полярные множества характери зуются тем, что они разрежены в любой точке (см. следующее ниже общее определение). Аналогичное понятие, связанное со слабой разреженностью, как раз и есть понятие полуполярпого множества.