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

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

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 \ (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

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

 

 

 

 

 

 

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.