Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

А.Н.Шерстнев - Математический анализ

..pdf
Скачиваний:
30
Добавлен:
12.03.2015
Размер:
2.83 Mб
Скачать
f : E ! R.

4. u P R A V N E N I E. uTWERVDENIQ PP. 2, 3 OSTA@TSQ SPRAWEDLIWYMI DLQ -KOLXCA, ALGEBRY, -ALGEBRY.

x202. oPREDELENIE IZMERIMOJ FUNKCII

bUDEM PREDPOLAGATX, ^TO E | ABSTRAKTNOE MNOVESTWO S ZADANNOJ NA NEM-ALGEBROJ A.

1. fUNKCIQ f : E ! R NAZYWAETSQ IZMERIMOJ, ESLI f,1(Y ) 2 A DLQ

L@BOGO BORELEWSKOGO MNOVESTWA Y (

R). dRUGIMI SLOWAMI, f IZMERIMA,

1

 

ESLI f, (B) A, GDE B | BORELEWSKAQ ALGEBRA W R.

oBOZNA^IM ^EREZ M = M(E; A) MNOVESTWO WSEH IZMERIMYH FUNKCIJ

2. p R I M E R. fUNKCIQ WIDA X (X 2 A) IZMERIMA.

3. f 2 M (E; A) TTOGDA fx j f (x) < cg 2 A (c 2 R).

eSLI f 2 M, TO fx j f (x) < cg = f,1 ((,1; c)) 2 A , TAK KAK (,1; c) 2 B(R) (c 2 R). oBRATNO, PUSTX

f,1(E) A; GDE E = f(,1; c)gc2R:

tAK KAK B(R) | -ALGEBRA, POROVDENNAQSEMEJSTWOM E (SM. 193.11), TO S U^ETOM 201.4 IMEEM

f,1 (B) = f,1 (A (E)) = A (f,1 (E)) A (A) = A

(ZDESX ^EREZ A (E) OBOZNA^AETSQ -ALGEBRA, POROVDENNAQ SEMEJSTWOM E),

TO ESTX f 2 M:

 

>

 

 

 

x138: POSLEDOWATELXNOSTX FUNKCIJ

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

nAPOMNIM

TERMINOLOGI@

 

!

 

 

 

 

!

 

 

!

n

fn : E

 

R SHODITSQ K f : E

 

R

(OBOZNA^ENIE fn

 

f ), ESLI lim fn(x) =

f (x) (x 2 E); fn RAWNOMERNO SHODITSQ K f (fn =) f ), ESLI

8" > 0 9N 8n > N 8x 2 E (jfn(x) , f(x)j < "):

5. eSLI POSLEDOWATELXNOSTX fn IZMERIMYH FUNKCIJ SHODITSQ K FUNK- CII f, TO f TAKVE IZMERIMA.

331

 

 

f

 

j

 

 

 

g

 

k=1f

 

j

 

 

 

,

1

g

 

 

 

!

 

 

qSNO, ^TO

 

x

 

f (x) < c

 

=

1

x

 

 

f(x) < c

 

 

 

. tAK KAK fn

 

f ,

 

 

 

 

 

1

 

 

 

S

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NERAWENSTWO f(x) < c ,

 

PRI FIKSIROWANNOM x 2

E OZNA^AET, ^TO DLQ

k

DOSTATO^NO BOLX[IH m : fm (x) < c ,

1

. sLEDOWATELXNO,

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[ [ \

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fx j f (x) < cg

=

 

fx j fm (x) < c , k g:

 

 

 

 

k=1 n=1 m

 

n

 

 

tEPERX UTWERVDENIE SLEDUET IZ P. 3. >

6. iZMERIMYE FUNKCII, PRINIMA@]IE NE BOLEE ^EM S^ETNOE^ISLO ZNA^ENIJ, BUDEM NAZYWATX PROSTYMI FUNKCIQMI. pUSTX 1; 2; : : : | WSE (POPARNO RAZLI^NYE) ZNA^ENIQ, KOTORYE PRINIMAET PROSTAQ FUNKCIQ f : E ! R. tAK KAK ODNOTO^E^NYE MNOVESTWA f ng 2 B(R), TO MNOVESTWA Xn fx j f (x) = ng = f,1 (f ng) 2 A POPARNO NE PERESEKA@TSQ I OBRAZU- @T RAZBIENIE E. tAKIM OBRAZOM, WSQKAQ PROSTAQ FUNKCIQ f PREDSTAWIMA W WIDE:

f = X n Xn ; X Xn = E; Xn 2 A:

n n

sLEDU@]EE SWOJSTWO MOVNO RASSMATRIWATX KAK KONSTRUKTIWNOE OPRE- DELENIE IZMERIMOJ FUNKCII.

7. fUNKCIQ f : E ! R IZMERIMA TTOGDA ONA QWLQETSQ RAWNOMERNYM PREDELOM PROSTYH FUNKCIJ.

dOSTATO^NOSTX SPRAWEDLIWA W SILU P. 5. dLQ PROWERKI NEOBHODIMOSTI POLOVIM

 

 

 

 

 

 

k

k

 

k

1

 

 

2 Z):

 

 

 

fn (x) = n; ESLI

n f(x) < n

+ n (n 2 N; k

qSNO, ^TO fn | PROSTYE FUNKCII I jfn(x) , f (x)j

1

 

(x 2 E ), TO ESTX

n

fn =) f:

 

>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

u P R A V N E N I Q. 8. pUSTX fn 2 M(E; A) (n = 1; 2; : : :) I fn(x) =

1

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

sup f(x) < +

(x

 

E). tOGDA f

 

M(E;A).

 

9.eSLI f; g 2 M (E; A), TO fx j f(x) 6= g(x)g 2 A.

10.pUSTX A (Z) | -ALGEBRA W , POROVDENNAQPOLUKOLXCOM Z (191.9).

pOKAVITE

 

^TO FUNKCIQ

 

 

n

 

 

PRINADLE

 

,

f (!) = n

!n 2, (! = (!1; !2; : : :)

2

)

-

 

 

 

 

 

 

VIT KLASSU

M( ;

A

Z

P

 

 

 

 

 

 

 

 

( )).

 

 

 

 

 

 

 

332

x203. |LEMENTARNYE SWOJSTWA IZMERIMYH FUNKCIJ

1. pUSTX f; g 2 M(E; A). tOGDA f g; f g 2 M(E;A). eSLI, KROME TOGO, f NE OBRA]AETSQ W NULX, TO 1=f 2 M (E;A).

pUSTX f; g | PROSTYE FUNKCII:

f =

 

 

0

 

; g =

 

00

 

( Xn = Yk = E):

 

 

n

n Xn

 

 

k

Yk

n

 

 

 

 

 

 

k

 

 

k

 

X

 

 

 

X

 

 

X

X

tOGDA f +g =

 

( 0 + 00)

I, SLEDOWATELXNO, f +g | PROSTAQ FUNKCIQ.

n;k

 

n

k

XnYk

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fw SOOTWETSTWII S OPREDELENIEM PROSTOJ FUNKCII SLEDUET RASSMOTRETX POSLEDOWATELXNOSTX 1; 2; : : : POPARNO RAZLI^NYH ZNA^ENIJ WSEH SUMM WI-

DA 0

+ 00 (n; k = 1; 2; : : :), TAK ^TO

n

k

f + g =

X

s

; GDE Zs =

X

XnYk:

 

 

 

Zs

 

 

 

 

0

+ 00

= s

 

0

+ 00

= s

 

n

k

 

 

n

k

 

 

w DALXNEJ[EM BUDEM OPUSKATX STOLX DETALXNYE ARGUMENTY PRI ARIFME-

TI^ESKIH OPERACIQH NAD PROSTYMI FUNKCIQMI.g eSLI f; g | IZMERIMYE,

NO NE PROSTYE, TO IZMERIMOSTX f + g SLEDUET IZ 202.7.

 

 

 

eSLI f 2 M (E; A), TO f2 2 M (E; A) W SILU RAWENSTWA

 

 

 

 

f

 

j

f2(x) < c

g

 

f

 

j

 

 

< p

 

g \f

 

j

 

,

p

 

(c

 

 

 

 

x

=

x

f(x)

c

x

f(x) >

c

0):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g

 

iZ PREDSTAWLENIQ f

 

g

 

=

 

 

2

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

((f + g) , (f

, g) ) SLEDUET IZMERIMOSTX

PROIZWEDENIQ IZMERIMYH FUNKCIJ.

 

>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. eSLI f 2 M (E; A) I X

2 A, TO f X

2 M(E; A).

 

 

|TO NEPOSREDSTWENNOE SLEDSTWIE P. 1.

 

>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

fUNKCIQ

f :

 

 

1

!

 

R NAZYWAETSQ

 

IZMERIMOJ

PO bOREL@ (ILI

 

 

R

 

 

 

 

 

w-IZMERIMOJ), ESLI f, (B(R)) B(R).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

pUSTX f

2 M(E;A) I ' w-IZMERIMA. tOGDA SUPERPOZICIQ ' f 2

M(E; A).

 

 

1

 

 

1

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dEJSTWITELXNO, ',1

(Y )

 

 

 

B(R) DLQ L@BOGO Y

 

B(R). sLEDOWATELXNO,

(' f), (Y ) = f, (', (Y ))

 

2 A:

 

>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. z A M E ^ A N I E. oPREDELENIE P. 3 MOVNO OBOB]ITX NA SLU^AJ

 

 

 

 

 

 

 

 

!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

FUNKCIJ WIDA f : X

 

 

 

R, GDE X(

 

R) | NEKOTOROE BORELEWSKOE MNOVEST-

WO. tAKAQ FUNKCIQ NAZYWAETSQ w-IZMERIMOJ, ESLI f, (B(R)) B(X), GDE

B(X ) = fB T X j B 2 B(R)g.

333

tAKIM OBRAZOM, f LOGIEJ 47.1).

!RNEPRERYWNA, TO ONA w-IZMERIMA.

7.eSLI f : R ! R IMEET KONE^NOE ILI S^ETNOE^ISLO TO^EK RAZRYWA, TO ONA w-IZMERIMA.

8.eSLI fn 2 M(E; A) | POSLEDOWATELXNOSTX IZMERIMYH FUNKCIJ, TO X = fx 2 E j (fn (x)) SHODITSQ g 2 A).

x204. iZMERIMYE FUNKCII NA PROSTRANSTWE S MEROJ

1. rASSMOTRIM TROJKU (E; A; ), GDE E | MNOVESTWO, A | -ALGEBRA W E; | POLNAQ -KONE^NAQ MERA NA A (SM.197.12). fUNKCII f; g : E ! R NAZOWEM\KWIWALENTNYMI (PI[EM f g), ESLI fx j f(x) 6= g(x)g = 0.

g, ESLI f (x) = g(x) P.W. (W SOOTWETSTWII S TERMINO-

2.eSLI g 2 M (E; A) I f g, TO f 2 M (E; A).

dEJSTWITELXNO,

f

j

 

 

 

 

g

 

f j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g

 

f

 

j

 

 

 

c

 

6

 

 

 

g

 

x

f (x) < c

 

=

 

x f (x) = g(x); g(x) < c

 

 

+

 

 

x

f (x) = g(x); f(x) < c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

 

 

j

 

 

 

 

 

 

 

 

g \ f

 

j

 

 

 

6

 

 

 

 

 

g

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

f

x

j

g(x) < c

 

x

 

f (x) = g(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

g

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

x

 

f(x) = g(x); f(x) < c :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

iZ POLNOTY MERY

 

x

 

f (x) = g(x); f(x) < c

g 2

A;

f

x

j

f

(x) = g(x) c

2

A.

 

 

 

 

 

 

 

 

f

 

 

j

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

g

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A:

>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pO\TOMU fx j f (x) < cg 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. eSLI FUNKCII f; g : R

! R NEPRERYWNY I \KWIWALENTNY OTNOSI-

TELXNO LINEJNOJ MERY lEBEGA, TO f = g.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pUSTX, NAPROTIW,

 

f (x0) = g(x0); IZ NEPRERYWNOSTI f I g W TO^KE x0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

6

 

 

SLEDUET

,

^TO SU]ESTWU@T

 

a; b (a < x0

< b)

TAKIE

,

^TO

 

(f g)(x) = 0

DLQ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

j

 

6

 

g

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

WSEH x

 

 

(a; b). pRI \TOM x

 

f (x) = g(x)

 

 

 

(a; b) = b

 

a > 0, TO ESTX

f I g NE \KWIWALENTNY.

 

 

>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. z A M E ^ A N I E. w KLASSE M (E; A) IZMERIMYH FUNKCIJ OTNO[E- NIE QWLQETSQ OTNO[ENIEM \KWIWALENTNOSTI. kLASS M(E;A) FORMALXNO NE ZAWISIT OT MERY : A ! R+ [ f+1g. w TOM SLU^AE, KOGDA FUNKCII NAS INTERESU@T S TO^NOSTX@ DO IH ZNA^ENIJ NA MNOVESTWE MERY NULX, CELESOOBRAZNO FAKTORIZOWATX MNOVESTWO M(E; A) PO OTNO[ENI@ \KWIWA- LENTNOSTI (SM. PRIL. I, P. 5). pOLU^ENNOE MNOVESTWO KLASSOW POPARNO \KWIWALENTNYH IZMERIMYH FUNKCIJ OBOZNA^IM ^EREZ M(E; A; ).

334

x205. sHODIMOSTX PO^TI WS@DU

1. pOSLEDOWATELXNOSTX fn : E ! R NA PROSTRANSTWE S -KONE^NOJ

MEROJ (E; A; ) NAZYWAETSQ SHODQ]EJSQ PO^TI WS@DU K FUNKCII f, ESLI

P.W.

lim fn (x) = f (x) P.W. (PI[EM fn ,! f ).

n

2. p R I M E R. pOSLEDOWATELXNOSTX fn(x) = (,1)nxn [0;1] (x)(x 2 R) SHODITSQ K 0 P.W. NA ^ISLOWOJ PRQMOJ S LINEJNOJ MEROJ lEBEGA. oDNAKO,

OTNOSITELXNO MERY lEBEGA-sTILTXESA F , OPREDELQEMOJ FUNKCIEJ F =(1;+1) , TA VE POSLEDOWATELXNOSTX FUNKCIJ P.W. RASHODITSQ.

3. eSLI POSLEDOWATELXNOSTX fn IZMERIMYH FUNKCIJ SHODITSQ P.W. K FUNKCII f, TO f TAKVE IZMERIMA.

pUSTX FUNKCII ZADANY NA PROSTRANSTWE S MEROJ (E; A; ) I

X = fx j lim fn (x) = f (x)g;

n

TAK ^TO fn X ! f X . pO USLOWI@ Xc = 0. pO\TOMU X 2 A. sOGLASNO

202.5 f X 2 M(E; A). pOSKOLXKU fx 2 E j f(x) 6= f (x) X (x)g Xc,

IMEEM f f X I OSTAETSQ U^ESTX 204.2. >

sLEDU@]AQ TEOREMA USTANAWLIWAET SWQZX MEVDU SHODIMOSTX@ P.W. I RAWNOMERNOJ SHODIMOSTX@: OKAZYWAETSQ, ^TO NA PROSTRANSTWE S KONE^NOJ MEROJ DLQ WSQKOJ SHODQ]EJSQ POSLEDOWATELXNOSTI IZMERIMYH FUNKCIJ MOVNO UDALITX IZ PROSTRANSTWA MNOVESTWO SKOLX UGODNO MALOJ MERY TAK, ^TO NA OSTAW[EMSQ MNOVESTWE \TA POSLEDOWATELXNOSTX SHODITSQ UVE RAWNOMERNO.

 

t E O R E M A

 

d

f

 

eGOROW

 

pUSTX

E < +1; fn

2 M (E;

A

 

4.P.W.

 

[ .

 

 

.

 

 

 

].

 

 

 

 

)

I fn

,! f. tOGDA DLQ WSQKOGO > 0 SU]ESTWUET X

2 A TAKOE, ^TO

X < I fn Xc =) f Xc .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

iZ P. 3 SLEDUET, ^TO f 2

M(E; A). pOLOVIM

 

 

 

 

 

 

Xm =

\

 

x :

 

fi(x)

 

f (x) <

1

; Xm =

[

Xm :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

 

 

 

,

 

 

j

mg

 

 

 

 

 

 

n

i nf

 

 

 

 

 

 

 

n

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pOSLEDOWATELXNOSTX X1m; X2m; : : : MONOTONNO WOZRASTAET. pO\TOMU W SILU 197.13 DLQ WSQKOGO m NAJDETSQ• n0 = n0(m) TAKOE, ^TO (XmnXnm0(m)) <

335

2,m . pOLOVIM Xc =

 

Xm

 

 

. tOGDA fn c =

 

 

f Xc , TAK KAK

j

fn(x) c (x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

n0 (m)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

,

f (x) Xc (x)j <

1

(n Tn0). zAMETIM DALEE, ^TO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(Xm )c = (

 

 

Xnm)c =

\ i[n

 

x : fi(x) f (x)

 

1

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

 

 

 

 

j

 

 

 

 

 

,

 

 

 

j mg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pO\TOMU ESLI x

2

 

(Xm)c, TO SU]ESTWU@T SKOLX UGODNO BOLX[IE n, PRI

 

KOTORYH

j

fn(x)

,

f(x)

 

 

 

 

1

, TO ESTX x

2

(Xm)c

)

fn (x)

 

 

f(x). w SILU

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

mj c

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6!

 

 

 

USLOWIQ TEOREMY (X

 

)

= 0. oTS@DA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X =

([

 

Xnm0(m)]c ) =

( (Xnm0(m) )c)

P

(Xnm0 (m) )c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

 

 

m

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

m

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

2, = :

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

(X

 

Xn0(m) )

<

P

 

>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P.W.

 

P.W.

 

5. u P R A V N E N I E. eSLI fn 2 M (E; A) I fn ,! f, TO fn ,! g

 

TTOGDA g f.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x206. sHODIMOSTX PO MERE

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. pOSLEDOWATELXNOSTX fn IZMERIMYH FUNKCIJ (NA PROSTRANSTWE S

 

-KONE^NOJ MEROJ) NAZYWAETSQ SHODQ]EJSQ PO MERE K IZMERIMOJ FUNKCII

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (OBOZNA^ENIE fn ,! f ), ESLI DLQ WSQKOGO " > 0:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

f

 

 

 

 

j

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

j

 

g

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim x :

 

 

 

fn(x)

 

 

 

f(x)

 

 

 

"

 

= 0:

 

 

 

 

 

 

 

2. pUSTX fn | POSLEDOWATELXNOSTX IZMERIMYH FUNKCIJ NA PROSTRAN-

 

E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

fn ,! f.

 

 

 

 

 

 

fn

,! f.

 

STWE

 

 

S KONE^NOJ MEROJ

 

 

 

 

PRI^EM

 

 

 

 

 

P.W.

 

 

 

tOGDA

 

 

 

 

 

 

w SILU 205.3 f IZMERIMA. pROWERIM, ^TO Xn (") ! 0 (n ! 1), GDE

 

( )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Xn (") fx : jfn(x) , f(x)j "g:

 

 

 

 

 

 

 

pUSTX

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

eSLI

x 2

 

 

 

 

TO

 

 

 

PRINADLEVIT BESKONE^NO

 

X =

n=1 k n Xk (").

X,

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

MNOGIM Xn (") I, SLEDOWATELXNO, fn(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

 

f (x). pO\TOMU

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

 

j

 

 

 

 

 

6!

 

 

 

g

 

 

 

 

 

 

j

 

 

 

 

 

6! g

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

x

 

 

fn (x)

 

 

 

 

f(x)

;

 

x

 

 

fn

(x)

 

 

 

f(x) = 0:

 

 

336

tAKIM OBRAZOM, fn
fk =
i [ i , 1; i )
k k
N), IMEEM Y1

oTS@DA X = 0. pOLAGAQ Yn

= k n Xk (") (n 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

!

SM

S

o^EWIDNO

 

: : : ; n Yn = X

Yn

. 197.13).

, Xn(")

 

0 (

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Xn(") ! 0: >

 

 

 

 

 

 

 

Y2

Yn, OTKUDA

3. p R I M E R: SHODIMOSTX PO MERE, WOOB]E GOWORQ, NE WLE^ET SHO- DIMOSTI P.W. pUSTX E = [0; 1); | LINEJNAQ MERA lEBEGA. pOLOVIM

; 1 i k (k 2 N):

f1

;

 

 

1

 

 

 

f2

;

f2

;

1

 

2

 

: : :

: : : : : :

fn; fn; : : : : : : fn;

1

2

n

: : :

: : : : : : : : :

: : :

zANUMERUEM \TU POSLEDOWATELXNOSTX PODRQD: f1 = f11; f2 = f12; f3 = f22; : : :. dLQ OB]EGO ^LENA POSLEDOWATELXNOSTI fn = fik((nn)) : k(n) ! 1 PRI n ! 1. pO\TOMU (DLQ 0 < " < 1):

1

fx : jfn (x)j "g = k(n) ! 0 (n ! 1):

,! 0. w TO VE WREMQ DLQ L@BOGO FIKSIROWANNOGO x 2 E POSLEDOWATELXNOSTX fn(x) ESTX POSLEDOWATELXNOSTX IZ NULEJ I EDI- NIC, PRI^EMKAK TEH, TAK I DRUGIH W \TOJ POSLEDOWATELXNOSTI BESKONE^NOE ^ISLO. iTAK, fn NE SHODITSQ NI W ODNOJ TO^KE x 2 E.

4. eSLI POSLEDOWATELXNOSTX fn SHODITSQ PO MERE K f, TO SU]EST- WUET PODPOSLEDOWATELXNOSTX (fnk ) \TOJ POSLEDOWATELXNOSTI, KOTORAQ

SHODITSQ K f P.W.

 

 

 

 

 

 

 

 

pUSTX "n; n

| DWE POSLEDOWATELXNOSTI POLOVITELXNYH ^ISEL TAKIE,

^TO "n ! 0; n n < +1. iSKOMU@ PODPOSLEDOWATELXNOSTX INDEKSOW STRO-

IM INDUKTIWNOP

: n1 OPREDELIM IZ USLOWIQ: Xn1 ("1) < 1

, GDE Xn(") OPRE-

DELENY RAWENSTWOM ( ); TAKOE n1 SU]ESTWUET, TAK KAK fn

 

 

 

,! f. eSLI nk,1

UVE OPREDELENO, TO nk OPREDELIM IZ USLOWIJ: Xnk ("k) < k; nk > nk,1.

pOLOVIM X =

T S

Xnk ("k ). tOGDA X

P

Xnk ("k ) <

P

k. iZ PRO-

 

 

 

 

 

 

 

IZWOLXNOSTI i

i k i

 

 

n

k i

 

 

k i

 

I SHODIMOSTI RQDA

P

OTS@DA SLEDUET, ^TO X = 0.

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

337

X . pO\TOMU
eSLI fnk (x)

6!f (x), TO \TO OZNA^AET, ^TO x PRINADLEVIT BESKONE^NO

MNOGIM ^LENAM POSLEDOWATELXNOSTI Xnk ("k ), TO ESTX x 2

fx j fn (x) 6!f(x)g = 0: >

5. pRIWEDEMSHEMU WZAIMOSWQZEJ MEVDU RAZLI^NYMI TIPAMI SHODI-

MOSTI ( E < +1):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P.W.

 

 

ffn =) fg ) ffn ! fg ) ffn ,! fg ) ffn

,! fg:

w OPREDELENNOM

KONTEKSTE IMPLIKACII MOGUT BYTX OBRA]ENY (SM. P. 4 I

205.4).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. eSLI fn 2 M (E;

 

 

u P R A V N E N I Q.

A) I fn ,! f , TO fn ,! g

TTOGDA g f.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. eSLI fn

,! f; gn ,! g, TO fn + gn

,! f + g.

 

8. pOSLEDOWATELXNOSTX fn SHODITSQ

PO

MERE TTOGDA DLQ WSQKOGO

n;m f

 

j

 

,

j

 

g

 

 

 

 

" > 0 : lim x :

 

fn(x)

 

fm(x)

"

 

= 0.

 

 

 

9. iZ POSLEDOWATELXNOSTI fn, POSTROENNOJ W P. 3, WYDELITE PODPOSLE-

DOWATELXNOSTX, SHODQ]U@SQ P.W.

 

 

 

 

 

 

 

 

10. eSLI E < +

, TO fn

P.W. f TTOGDA sup

fm

,

f

 

0 PRI n

! 1

.

1

 

,!

m n j

 

 

j ,!

 

 

338

integral lebega

dLQ IZMERIMYH FUNKCIJ DEJSTWITELXNOGO PEREMENNOGO OPREDELENIE INTEGRALA rIMANA OKAZYWAETSQ NE O^ENX UDA^NYM. nAPRIMER, IZWESTNAQ FUNKCIQ dIRIHLE [0;1]\Q IZMERIMA, OGRANI^ENA, NO NE INTEGRIRUE-

MA PO rIMANU NA OTREZKE [0; 1] (SM. 48.4). nETRUDNO USTANOWITX PRI^INU \TOGO: PRI SOSTAWLENII RIMANOWOJ SUMMY DLQ FUNKCII f OBLASTX INTEG- RIROWANIQ RAZBIWAETSQ NA MELKIE OTREZKI k , I ZNA^ENIE f (x) W KAVDOJ TO^KE OTREZKA k ZAMENQETSQ EE ZNA^ENIEM W NEKOTOROJ TO^KE k 2 k . |TA PROCEDURA ESTESTWENNA, LI[X ESLI ZNA^ENIQ f (x) W BLIZKIH TO^KAH BLIZKI MEVDU SOBOJ, TO ESTX KOGDA f NEPRERYWNA ILI U NEE IMEETSQ NE SLI[KOM MNOGO TO^EK RAZRYWA. oSNOWNAQ IDEQ INTEGRALA lEBEGA ZAKL@- ^AETSQ W TOM, ^TO PRI SOSTAWLENII INTEGRALXNOJ SUMMY TO^KI IZ OBLASTI INTEGRIROWANIQ GRUPPIRU@TSQ NE PO PRAWILU BLIZOSTI IH MEVDU SOBOJ, A PO PRIZNAKU BLIZOSTI ZNA^ENIJ FUNKCII W \TIH TO^KAH. pREIMU]ESTWO TAKOGO PODHODA ZAKL@^AETSQ E]EI W TOM, ^TO OKAZYWAETSQ WOZMOVNYM OPREDELITX UNIWERSALXNYM OBRAZOM PONQTIE INTEGRALA DLQ FUNKCIJ, ZA- DANNYH NA PROIZWOLXNYH MNOVESTWAH, GDE OPREDELENA NEKOTORAQ MERA. |TO WAVNO WO MNOGIH ZADA^AH MATEMATI^ESKOJ FIZIKI, GDE NEOBHODIMO UMETX INTEGRIROWATX PO BESKONE^NOMERNYM MNOGOOBRAZIQM.

w \TOJ GLAWE (ESLI NE OGOWORENO SPECIALXNO) | POLNAQ KONE^NAQ MERA NA NEKOTOROJ -ALGEBRE A W E; WSE RASSMATRIWAEMYE PODMNOVEST- WA E S^ITA@TSQ PRINADLEVA]IMI A, A WSE RASSMATRIWAEMYE FUNKCII

S^ITA@TSQ IZMERIMYMI.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x207. oPREDELENIE INTEGRALA lEBEGA

 

 

 

 

 

1. pUSTX (E; A; ) | PROSTRANSTWO S MEROJ. pROSTAQ FUNKCIQ f =

 

n Xn (

 

Xn = E)

NAZYWAETSQ

INTEGRIRUEMOJ PO

lEBEGU

),

ESLI

n

n

 

 

 

 

(

 

 

 

j

 

1

 

 

P

 

 

 

 

 

 

P j

P

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

SUMMA RQDA

n n Xn

NAZYWAETSQ INTEGRALOM lEBEGA

n

 

n Xn

< + ;

 

 

 

 

 

 

 

OT FUNKCII f I OBOZNA^AETSQ Z f d . tAKIM OBRAZOM,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z X

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( n Xn )d

 

 

n Xn:

 

 

 

339

iZ ABSOL@TNOJ SHODIMOSTI RQDA W PRAWOJ ^ASTI INTEGRAL OPREDELENOD- NOZNA^NO.

oTMETIM SWOJSTWA PROSTYH INTEGRIRUEMYH FUNKCIJ.

 

 

 

2. eSLI f; g | PROSTYE INTEGRIRUEMYE FUNKCII, TO INTEGRIRUEMY

f + g; f ( 2 R), I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z (f + g)d = Z f d + Z g d ; Z ( f) d = Z f d :

pUSTX f =

 

 

n

Xn ; g =

 

k

k Yk

 

(

 

 

Xn =

 

 

 

 

Yk = E). tOGDA f + g =

 

 

 

P

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

P

PRI^EM

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

( n + k ) XnYk ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n;k

 

 

n;k j

 

 

 

 

 

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k j

 

 

 

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

 

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

n

+ k

XnYk

 

 

 

 

 

n

 

 

 

n

 

XnYk

+

 

 

 

n

 

 

k

XnYk

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P P

j

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P P

 

j

 

 

XnYk0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

j

n

 

XnYk

+

 

 

k

j

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

P

 

P

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

j

 

j

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

j

 

 

 

j

 

 

 

 

 

 

n

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

n

 

 

n

 

Xn +

P

 

k

 

Yk

 

< + :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tAKIM OBRAZOM, f + g INTEGRIRUEMA. pRI \TOM

 

 

 

P

 

 

 

P

 

 

 

 

Z

 

 

 

 

 

 

Z

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f d +

 

g d =

 

 

n

n Xn + k

k Yk = n

 

n

 

k XnYk

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

P

k

 

 

n XnYk

=

P

( n + k ) XnYk

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n;k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= Z (f + g) d :

 

>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j Z

 

3. eSLI f | PROSTAQ OGRANI^ENNAQ FUNKCIQ, TO f INTEGRIRUEMA I

 

 

j k k

 

 

 

 

 

 

k k

 

 

 

 

x2E j

 

 

 

 

 

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f d

 

 

f

 

E E,

GDE

 

f

 

E = sup f (x) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

iNTEGRIRUEMOSTX f

=

 

 

 

n Xn

 

 

(

 

 

Xn

 

 

= E) SLEDUET IZ OCENKI

P j

j

 

 

k k

 

P

 

 

 

 

 

n

 

k

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

pO\TOMUP

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n Xn

 

 

 

f E

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

Z

 

n Xn = f E E .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

 

 

f d j

= j

n

 

n

Xnj

 

n

 

j nj Xn kfkE E:

 

>

 

 

 

4. fUNKCIQ f :

E

!

 

R NAZYWAETSQ INTEGRIRUEMOJ, ESLI SU]EST-

WUET POSLEDOWATELXNOSTX PROSTYH INTEGRIRUEMYH FUNKCIJ fn, SHODQ-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

Z

 

 

 

 

]AQSQ K f RAWNOMERNO. w \TOM SLU^AE WELI^INA lim

 

fn d NAZYWAETSQ

340