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

8. pUSTX 2 = f0; 1g (SM. 101.11). tOGDA MNOVESTWO W UPR. 191.9

PREDSTAWIMO W WIDE = 1 n ( 1

= 2 = : : : = 2), A POLUKOLXCO

Q

 

 

 

n=1

 

 

 

Z W PREDSTAWIMO W WIDE Z = 1 P(2). pRI \TOM MERA m (SM. 192.9)

n=1

 

 

 

OPREDELQETSQ FORMULOJ (4), W KOTOROJQ

m1 = m2 = : : : = m0, A m0 | MERA

 

 

1

 

NA P(2), ZADANNAQ RAWENSTWAMI m0; = 0; m0f0g = m0f1g = 2.

x214. tEOREMA fUBINI

eSTESTWENNO WYQSNITX, NE UPRO]A@TSQ LI ZADA^I MEROOPREDELENIQ I INTEGRIROWANIQ W SLU^AE, KOGDA ISHODNAQ MERA QWLQETSQ PROIZWEDENIEM NESKOLXKIH DRUGIH MER, OPERACII S KOTORYMI BOLEE PROSTY? kAK IZWESTNO, W SILU SWQZI KRATNOGO INTEGRALA rIMANA S POWTORNYM ZADA^A NAHOVDENIQ PLO]ADI PLOSKOJ FIGURY SWODITSQ K ZADA^E INTEGRIROWANIQ NEKOTOROJ FUNKCII PO LINEJNOJ MERE (SM. x123). mY POLU^IM LEBEGOWSKIJ ANALOG UKAZANNOGO REZULXTATA.

1.bUDEM PREDPOLAGATX, ^TO MERY ; OPREDELENY NA NEKOTORYH

-ALGEBRAH A1; A2 W MNOVESTWAH E1 I E2 SOOTWETSTWENNO; PUSTX DALEE

= . w DALXNEJ[EM L = L(A1 A2; ) | KLASS IZMERIMYH PO lEBEGU OTNOSITELXNO MERY MNOVESTW IZ E = E1 E2. wWEDEM• TAKVE OBOZNA^ENIQ DLQ SE^ENIJ MNOVESTW IZ E; DLQ A E:

A(x) = fy 2 E2 j (x; y) 2 Ag; A(y) = fx 2 E1 j (x; y) 2 Ag:

nA[EJ CELX@ QWLQETSQ DOKAZATELXSTWO TEOREMY, SWQZYWA@]EJ INTEGRIROWANIE PO PROIZWEDENI@ MER S POWTORNYM INTEGRIROWANIEM PO MERAMSOMNOVITELQM.

2. t E O R E M A [g. fUBINI]. pUSTX W OBOZNA^ENIQH P. 1 FUNKCIQ f : E1 E2 ! R INTEGRIRUEMA OTNOSITELXNO . tOGDA

Z f d( ) = Z Z f d d = Z Z fd d :

w ^ASTNOSTI, TEOREMA UTWERVDAET,^TO INTEGRALY Z f d I Z f d OPRE-

DELENY KAK INTEGRIRUEMYE FUNKCII NA MNOVESTWAH E1 I E2 SOOTWETSTWENNO.

361

 

3. l E M M A. pUSTX A

2 L. tOGDA SU]ESTWUET MNOVESTWO B, PRED-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B2

 

: : : | POSLEDOWATELX-

 

STAWIMOE W WIDE B = n=1 Bn, GDE B1

 

NOSTX MNOVESTW, KAVDOET IZ KOTORYH W SWO@ O^EREDX PREDSTAWIMO W

 

WIDE

 

 

 

1

 

 

GDE

Bn1 Bn2 : : : ; Bnk 2

A A

A

 

 

W SOOTWET

 

 

 

 

Bn = k=1 Bnk,

 

 

(

1

2 ) (

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

ALGEBRA MNOVESTW

 

 

STWII S PRINQTYMI OBOZNA^ENIQMI A A

2 ) |

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

(

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

POROVDENNAQ POLUKOLXCOM A

A

2 ).

pRI \TOM

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B A;

 

A = B:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pO OPREDELENI@ KLASSA L DLQ WSQKOGO n 2 N SU]ESTWUET POKRYTIE

 

fXnrgr A1 A2 MNOVESTWA A TAKOE, ^TO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

 

Xnr ) < A +

1

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pOLOVIM Bn

= n ( Xkr ) =

 

 

 

(X1r1

T

: : :

T

Xnrn ) =

 

Ysn, GDE Ysn =

 

 

 

 

 

 

 

 

k=1

 

r

 

 

 

 

r1

;:::;rn

 

 

 

 

 

 

 

 

s

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

: : :

 

X

 

T S

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

; : : : ; r

 

).

1r1

T

 

T

nrn 2

 

1

2

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

n

 

oSTALOSX POLOVITX Bnk = s=1 Ysn . dEJSTWITELXNO, PO POSTROENI@ B A,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A ZNA^IT, B A. oBRATNO, W SILU (2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B ( Xnr ) < A +

1

(n 2 N) ) B = A:

 

>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. dOKAZATELXSTWO TEOREMY fUBINI PROWEDEMW DWA \TAPA: SNA^ALA

 

(P. 5) USTANOWIM EESPRAWEDLIWOSTX DLQ HARAKTERISTI^ESKIH FUNKCIJ

 

f = A (A

L). w SOOTWETSTWII S P. 1 RASSMOTRIM DWE FUNKCII A(

)

:

 

E1 !

R

 

2(

)

: E2

 

!

R

 

NAPRIMER

 

 

 

 

 

 

 

 

MERA SE^ENIQ

 

 

2

 

; A

 

 

 

(

 

 

 

 

 

 

 

, A(x) | -

 

 

 

 

 

A(x) (x

 

E1) MNOVESTWA A); \TI FUNKCII KORREKTNO OPREDELENY, RAZUMEETSQ, LI[X

 

ESLI A(x) 2 A2; A(y) 2 A1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.

dLQ WSQKOGO

A 2 L

FUNKCII

 

 

 

 

 

 

KORREKTNO OPREDELENY

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( )

 

 

 

A( ); A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PRI^EM

 

 

 

A( ) d =

 

 

 

 

d .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• A =

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1-J SLU^AJ:ZA = X Y; ZX

 

2 A1; Y 2 A2. w \TOM SLU^AE A( ) = Y X

 

(I, W ^ASTNOSTI, KORREKTNO OPREDELENA); SOGLASNO (2) x213

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A = X Y = Z

 

Y d = Z A( ) d :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

362

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2-J SLU^AJ: A 2 A(A1 A2 ), TO ESTX A = i=1 Ai; Ai 2 A1 A2. w \TOM

SLU^AE A( )

=

P

Ai( ) I, SLEDOWATELXNO,

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X Z

 

 

 

 

Z X

 

 

 

 

 

 

 

 

Z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A =

 

 

 

Ai =

 

 

Ai( ) d =

( Ai( ) )d =

 

A( ) d :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

i

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3-J SLU^AJ (OB]IJ): A

2 L. pUSTX SEMEJSTWA (Bnk )n;k I (Bn ) UDOWLE-

TWORQ@T USLOWIQM P. 3. pOSKOLXKU Bn1 Bn2 : : : ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bn1( ) Bn2( ) : : : ; Bnk( ) ! Bn( ) (k ! 1);

 

 

 

 

 

!

 

k=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

GDE Bn =

1

Bnk; B1

 

 

B2

 

: : :, TO ESTX B1(

 

)

 

 

B2(

 

)

 

: : : ; Bn(

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B(

). w SILUS 197.13 I TEOREMY lEWI POLU^AEM

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B = lim lim Bnk

= lim lim

Z

Bnk(

)

d = lim

Z

Bn(

)d =

Z

B(

) d :

 

 

 

n

 

k

 

 

 

 

n

k

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pUSTX TEPERX

 

A = 0.

tOGDA

B = 0

I SOGLASNO

207.14 B( ) = 0

P

.

W

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(OTNOSITELXNO ). s DRUGOJ STORONY, A(x) B(x) (x

2 E1 ) I W SILU POL-

NOTY MERY : A( ) 2 A2 I A( ) = 0 P. W. (OTNOSITELXNO ). pO\TOMU

 

 

Z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

A = 0 =

 

A(

) d . iTAK, RAZOBRAN SLU^AJ A = 0. eSLI A = 0, PRED-

STAWIM A W WIDE A = BnC, GDE B OPREDELENO WY[E, A C = 0 (SOGLASNO

(1)). dOKAZATELXSTWO ZAWER[AET WYKLADKA:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A = B , C = Z B( ) d , Z C( ) d = Z (B( )nC( ))d

= Z ((BnC )( ) )d = Z A( ) d :

 

>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. [dOKAZATELXSTWO TEOREMY fUBINI]. iZ PREDSTAWLENIQ f = f+ , f,,

GDE f = jfj f , MOVNO S^ITATX, ^TO

f

 

0. kROME TOGO, DOSTATO^NO

2

 

(A

2

L), TO UTWERVDENIE

DOKAZATX 1-OE RAWENSTWO W P. 2. eSLI f = A

DOKAZANO W P. 5:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z A d( ) = A = Z A( )d = Z Z A d d :

363

pUSTX

f =

j

j Aj ( j

 

0) |

 

PROSTAQ INTEGRIRUEMAQ

PO MERE

)

FUNK

-

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

 

 

CIQ

 

 

 

 

 

j Aj < +1).

tOGDA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TO ESTX

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

 

 

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z

 

 

P

 

 

 

X

 

 

 

 

 

X Z Z

 

 

X Z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3)

 

 

f d(

) =

 

 

j Aj =

[

 

j Aj d ] d =

 

 

j d ;

 

 

 

 

Z

 

 

 

 

 

 

 

j

 

 

 

 

 

j

 

 

 

j

 

Z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

GDE

j

 

 

j

Aj d ( 0) INTEGRIRUEMY PO MERE , I RQD

P

 

j d SHO-

DITSQ. w SILU 208.5

X Z

 

 

 

 

 

Z X Z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(4)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j d =

[

 

j Aj d ] d :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

 

 

 

 

 

 

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fUNKCII j Aj (x; ) : E2 ! R (x

2 E1) INTEGRIRUEMY PO MERE , I RQD IZ

INTEGRALOW SHODITSQ. sNOWA W SILU 208.5

Z

Z

 

 

 

 

 

 

 

Z

X Z

 

 

 

 

 

 

 

Z

 

Z

X

 

 

 

 

 

 

 

(5)

 

 

(

 

 

j Aj d ) d =

 

 

(

 

( j

Aj )d ) d =

 

( f d ) d :

 

 

 

 

 

 

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sOPOSTAWLQQ (3) { (5), ZAKL@^AEM, ^TO TEOREMA fUBINI SPRAWEDLIWA DLQ PROSTYH INTEGRIRUEMYH FUNKCIJ.

pUSTX, NAKONEC, f 0 | PROIZWOLXNAQ INTEGRIRUEMAQ (PO MERE ) FUNKCIQ. wOZXMEMPOSLEDOWATELXNOSTX fn INTEGRIRUEMYH PROSTYH FUNK- CIJ TAKU@, ^TO fn =) f; f1 f2 : : :. tOGDA

Z

 

 

 

n Z

 

 

 

 

n

Z Z

 

 

 

 

 

 

f d(

 

) = lim

 

fn d(

 

 

) = lim

 

 

fn d

 

d :

fUNKCII 'n

Z

fn d (n 2 N) UDOWLETWORQ@T USLOWIQM TEOREMY lEWI

(SM. 208.4). sLEDOWATELXNO,

Z n

Z

 

 

 

 

 

Z

Z

 

 

 

 

n

Z Z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

 

fn d

d =

 

lim

 

fn d

 

d =

 

 

f d

 

d :

x215. iNTEGRAL PO -KONE^NOJ MERE

 

 

 

 

 

 

 

 

1. pUSTX : A

! R+

[ f+1g | POLNAQ -KONE^NAQ MERA NA -ALGEBRE

A W MNOVESTWE E. kLASS R

fA 2 A j (A)

< +1g QWLQETSQ TOGDA

364

-KOLXCOM W E (SM. 193.5). wWEDEMWE]ESTWENNOE WEKTORNOE PROSTRANSTWO K KONE^NO-ZNA^NYH PROSTYH FUNKCIJ, TO ESTX FUNKCIJ WIDA

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

2

 

\

 

;

6

(1)

f =

 

j A

Aj

 

R; Ai

 

Aj =

 

(i = j)):

 

 

j=1

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. iNTEGRALOM FUNKCII f

 

K WIDA (1) PO MERE NAZYWAETSQ WELI^I-

NA Z f d P j Aj . iNTEGRAL OT FUNKCII f 2 K PO MNOVESTWU X 2 A

j=1

OPREDELQETSQ RAWENSTWOM Z f d Z f X d (\TOT POSLEDNIJ INTEGRAL

X

KORREKTNO OPREDELEN• (!!)).

nA KLASSE K SPRAWEDLIWY SLEDU@]IE SWOJSTWA (!!):

3.Z ( f + g)d = Z f d + Z g d ( ; 2 R),

4.f g P. W. ) Z f d Z g d ,

5.Z jf + gj d Z jfj d + Z jgj d ,

6.jZ f d j Z jfj d .

7.wWEDEMNORMU NA WEKTORNOM PROSTRANSTWE K : kfk1 Z jfj d\KWIWALENTNYE FUNKCII OTOVDESTWLQ@TSQ

(

).

~TOBY OPREDELITX INTEGRAL NA KLASSE IZMERIMYH FUNKCIJ, NAM PO- NADOBITSQ SLEDU@]AQ LEMMA:

8. pUSTX POSLEDOWATELXNOSTX fn 2 K FUNDAMENTALXNA PO NORME

k k1. tOGDA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(A) 8" > 0 9 > 0 8X 2 R X < ) jZ fn d j < " (n

2 N) ,

 

n

Z

 

2

 

 

X

 

 

 

B

fn d (X

A

) |

ZARQD NA

-

ALGEBRE A

.

( ) X lim

 

 

 

 

 

X

365

dLQ PROIZWOLXNOGO " > 0

 

9N 8n; m

N (kfn , fmk1

 

"

 

 

 

:

< 2). dALEE,

9 > 0 ( X < ) jZ fn d j

<

"

(n = 1; : : : ; N )) (!!).

tAK ^TO A

WYPOL

-

2

 

( )

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NQETSQ DLQ n N . eSLI n > N, TO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jZ fn d j jZ (fn , fN )d j

+ jZ

fN d j Z

jfn , fN jd + jZ fN d j < ":

 

X

X

 

 

X

 

 

 

 

 

X

 

 

(B). wO-PERWYH, X OPREDELENO DLQ L@BOGO X 2 A:

 

 

 

 

 

jZ

fn d , Z fm d j

Z jfn , fmj d Z jfn , fmj d

 

 

X

X

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

kfn , fmk1

! 0 (n; m ! 1):

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dALEE, ESLI X = k=1 Xk (X; Xk 2 A), TO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

j X , k=1 Xkj j X , Z fn d j + jZ fn d , k=1 Z

fn d j

 

 

 

P

 

 

 

X

 

 

X

 

P Xk

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

N

 

fn d

 

(

Xk ) :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jZk=1 Xk

,

 

kP=1

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1-E I 3-E SLAGAEMYE W PRAWOJ ^ASTI MOVNO SDELATX SKOLX UGODNO MALY-

MI PRI BOLX[IH n. tEPERX, DLQ BOLX[OGO, NO FIKSIROWANNOGO n, MOVNO

WYBRATX N STOLX BOLX[IM, ^TO 2-E SLAGAEMOE TAKVE BUDET SKOLX UGODNO

MALYM. iTAK, X =

1 Xk :

 

>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

9. iZMERIMU@ FUNKCI@ f NAZOWEM INTEGRIRUEMOJ OTNOSITELXNO

-

KONE^NOJ MERY

,

ESLI SU]ESTWUET POSLEDOWATELXNOSTX

fn 2

K,

FUN

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DAMENTALXNAQ PO NORME k k1, TAKAQ, ^TO fn ,! f . pRI \TOM

Z f d

lim

Z

fn d .

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10. w USLOWIQH P. 9 INTEGRAL KORREKTNO OPREDELEN, TO ESTX

 

 

 

1) lim

Z

fn d SU]ESTWUET I NE ZAWISIT OT WYBORA POSLEDOWATELX-

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NOSTI fn,

366

2)DLQ KONE^NOJ MERY DANNOE OPREDELENIE SOGLASUETSQ S OPREDELENIEM

207.4.

 

pREDEL

 

lim

Z

fn d

SU]ESTWUET W SILU P

 

 

B

 

 

pUSTX

gn

2

K

|

E]E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

. 8( ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ODNA

 

 

 

 

1

FUNDAMENTALXNAQ POSLEDOWATELXNOSTX

,

gn

,!

f .

tOGDA

hn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k k

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

FUNDAMENTALXNA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fn , gn ,! 0

 

 

 

hn

k k1 -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

Z hn d !

0.

oPREDELIM ZARQD

 

RAWENSTWOM

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

lim

Z

hn d

 

 

(X

2

A):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

zAFIKSIRUEM X

2

 

R;

 

DLQ " > 0 PUSTX > 0 TAKOWO,

^TO Y

<

)

jZY

hn d

j

 

< " (n

2

N) (SM. P. 8(A)). wYBEREM N STOLX BOLX[IM, ^TO PRI

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n N fx : jhn(x)j X g < .

tOGDA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jZ hn d j j Z

hn d j

+

Z

 

jhnj d ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

XZ

 

 

 

 

XnZ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

GDE Z = fx : jhn(x)j

X g. oTS@DA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jZ

 

hn d j

" +

Z

 

"

d 2":

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

XnZ

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tAKIM OBRAZOM, X = 0 DLQ L@BOGO X

 

R. eSLI WZQTX PREDSTAWLENIE

E = 1 Xn (Xn

 

2

R), POLU^IM lim

Z

hn d = E =

 

1

Xn = 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nP=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nP=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2). pUSTX KONE^NA I f INTEGRIRUEMA W SMYSLE 207.4. pOLOVIM fn =

 

n2

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n2 n

 

 

 

 

 

 

m,1

 

m+1

 

 

 

(n

2

N).

tOGDA fn

 

2

 

K; fn

 

,!

f

I

fn

m=

,

 

 

f,1

([

 

n

 

;

 

n

 

))

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

-FUNDAMENTALXNA, TO ESTX f INTEGRIRUEMA W SMYSLE P. 9.

 

 

 

 

 

k k1

 

 

 

 

 

 

 

oBRATNO

,

PUSTX

f

INTEGRIRUEMA W SMYSLE P

. 9

I

 

 

 

 

 

FUNDAMENTALXNA

W

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fn | k k1-

 

 

 

 

 

 

K I TAKAQ, ^TO fn

,! f. pUSTX " > 0 PROIZWOLXNO I k

> 0 TAKOWY, ^TO

1

k < ". w SILU 206.4 I 205.4 NAJDETSQ PODPOSLEDOWATELXNOSTX (fnk ) I

k=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

POPARNO NEPERESEKA@]IHSQ MNOVESTW Xk E TAKIH,

POSLEDOWATELXNOSTXP

^TO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j(fnk , f) Xk j < k; ((X Xj )c) < k (k 2 N):

j=1

367

tOGDA A

 

( 1 Xj )c

| MNOVESTWO MERY 0 I, ZAMENQQ f NA \KWIWALENTNU@

 

j=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

FUNKCI@ f

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

= 0. pOLAGAQ g = 1 f

 

,

c , MOVNO S^ITATX, ^TO f

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

k=1

nk

Xk

 

POLU^AEM, ^TO g | PROSTAQ FUNKCIQ,

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

sup

 

f(x)

,

g(x) = sup sup f

 

(x)

,

f (x)

sup

 

< ":

 

 

 

 

x E j

 

 

j

k

x

Xk j

nk

 

j

k

k

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w SILU 208.7 INTEGRIRUEMOSTX g SLEDUET IZ OCENKI

 

 

 

 

 

 

 

1

Z jgj d =

1

 

 

 

1

 

 

 

1

 

Z jfjd

 

 

k=1

k=1 Z

jfnk j d k=1

Z jfnk , fnj d + k=1

 

 

P Xk

 

 

 

 

P Xk

1

 

P Xk

 

 

P Xk

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E kP=1 k + Z jfj d < +1:

 

 

 

 

 

 

 

11. p R I M E R. rASSMOTRIM NA -ALGEBRE P(N) WSEH PODMNOVESTW N

\S^ITYWA@]U@" MERU: X = CardX (^ISLO \LEMENTOW MNOVESTWA X).

tOGDA | -KONE^NAQ MERA, A WSQKAQ FUNKCIQ f :

N

 

 

R IZMERIMA.

pOKAVITE,

^TO f :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1!

 

(n) SHODITSQ

N ! R INTEGRIRUEMA TTOGDA RQD n=1 f

ABSOL@TNO. pRI \TOM f d =

1 f (n).

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12. u P R A V N E N I E. wOSPOLNITE PROBEL W DOKAZATELXSTWE P. 10: DOKAVITE, ^TO DLQ KONE^NOJ MERY SOWPADA@T WELI^INY INTEGRALOW W SMYSLE OPREDELENIJ P. 9 I 207.4.

368

polnye metri~eskie prostranstwa

x216. pOPOLNENIE METRI^ESKOGO PROSTRANSTWA

1. mETRI^ESKIE PROSTRANSTWA (M; d) I (M0; d0) (SM. 92.1) NAZYWA@T-

SQ IZOMETRI^ESKI IZOMORFNYMI, ESLI SU]ESTWUET BIEKCIQ j : M ! M0

TAKAQ, ^TO d0(j(x); j(y)) = d(x; y) (x; y 2 M). uKAZANNAQ BIEKCIQ j NAZY- WAETSQ IZOMETRIEJ PROSTRANSTWA M NA PROSTRANSTWO M0 .

2. pUSTX (M; d) | METRI^ESKOE PROSTRANSTWO. pOLNOE METRI^ESKOE PROSTRANSTWO (M; ) (SM. 92.10) NAZYWAETSQ POPOLNENIEM (M; d), ESLI M IZOMETRI^ESKI IZOMORFNO PLOTNOJ ^ASTI PROSTRANSTWA M.

3. t E O R E M A. kAVDOE METRI^ESKOE PROSTRANSTWO OBLADAET PO- POLNENIEM, KOTOROE EDINSTWENNO S TO^NOSTX@ DO IZOMETRII.

 

eDINSTWENNOSTX. pUSTX (M; ); (N; ) | DWA POPOLNENIQ METRI^ES-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

! M; J : M ! N | IZOMETRII M NA

KOGO PROSTRANSTWA (M; d); j : M

PLOTNYE ^ASTI PROSTRANSTW M I

N. oPREDELIM OTOBRAVENIE f : M ! N

SLEDU@]IM OBRAZOM: DLQ KAVDOJ TO^KI 2 M WOZXMEM KAKU@-NIBUDX

POSLEDOWATELXNOSTX j (xn), SHODQ]U@SQ K , I POLOVIM

 

 

 

 

 

(1)

 

 

 

 

 

 

 

 

f ( )

 

lim J (xn):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

oTOBRAVENIE f KORREKTNO ZADANO: WO-PERWYH, PREDEL W PRAWOJ ^ASTI (1)

SU]ESTWUET,

 

TAK

 

KAK

 

 

J (xn ) FUNDAMENTALXNA

 

 

DEJSTWITELXNO,

(J (xn); J (xm)) = d(xn; xm)

! 0 (n; m ! 1)g, WO-WTORYHf, \TOT PREDEL NE

ZAWISIT OT WYBORA

(xn):

ESLI

(x0

) |

E]E ODNA POSLEDOWATELXNOSTX TAKAQ

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^TO j(x0 )

 

 

, TO d(xn; x0

 

 

 

 

n

 

 

 

(x0

)) = d(xn; x0

 

 

 

!

 

)

!

0 I PO\TOMU (J (xn); J

)

!

 

n

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

n

n

 

0. pOKAVEM, ^TO f

| IZOMETRIQ. pUSTX j(xn) ! ; j(yn) ! ( ; 2 M

| PROIZWOLXNY). tOGDA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(f( ); f( ))

=

lim (J(xn); J (yn)) = lim d(xn; yn) = lim (j(xn); j(yn))

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

n

 

 

 

 

 

 

 

 

= ( ; );

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TO ESTX f

SOHRANQET RASSTOQNIE. oTS@DA SLEDUET, ^TO f | IN_EKCIQ.

pOKAVEM, NAKONEC, ^TO f

| S@R_EKCIQ. pUSTX 2

N | PROIZWOLEN I

J (xn) ! (xn 2 M ).

tOGDA

 

j(xn) |

FUNDAMENTALXNA I

,

SLEDOWATELXNO

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

369

GDE

SU]ESTWUET 2 M TAKOE, ^TO j(xn ) ! . w SILU (1) OTS@DA SLEDUET, ^TO f ( ) = .

sU]ESTWOWANIE. pUSTX | MNOVESTWO WSEH FUNDAMENTALXNYH PO-

SLEDOWATELXNOSTEJ

(xn )

W PROSTRANSTWE

M .

wWEDEM W

 

 

OTNO[ENIE \KWI

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

WALENTNOSTI

 

:

((xn ); (yn)),

ESLI

d(xn; yn)

! 0 (n

 

! 1).

wOZXMEM W

 

 

 

 

 

 

 

 

KA^ESTWE M MNOVESTWO SMEVNYH KLASSOW (FAKTOR-MNOVESTWO) = . dLQ

L@BYH ; 2 M POLOVIM

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2)

 

 

 

 

( ; )

 

lim d(xn; yn); GDE (xn)

 

; (yn)

 

 

:

 

 

 

oPREDELENIE KORREKTNO: WO-PERWYH, PREDEL W (2) SU]ESTWUET, TAK KAK

POSLEDOWATELXNOSTX (d(xn; yn)) FUNDAMENTALXNA:

 

 

 

 

 

 

 

jd(xn; yn) , d(xm; ym )j d(xn; xm) + d(yn ; ym) ! 0 (n; m ! 1);

 

(MY ISPOLXZOWALI NERAWENSTWO:

jd(a; b)

, d(c; e)j d(a; c) + d(b; e)). wO-

WTORYH, \TOT PREDEL NE ZAWISIT OT WYBORA POSLEDOWATELXNOSTEJ (xn); (yn):

n

2

 

 

 

n

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ESLI (x0 )

 

;

(y0

)

 

| DRUGIE FUNDAMENTALXNYE POSLEDOWATELXNOSTI,

TO

 

 

j

 

n

 

n

 

,

 

j

 

n

 

 

n

 

!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d(x0

; y0

)

 

d(xn; yn)

 

d(xn; x0

) + d(yn; y0

)

 

 

0;

 

 

IZ ^EGO I SLEDUET TREBUEMOE.

oSTALOSX PROWERITX, ^TO (i) | METRIKA W M, (ii) SU]ESTWUET IZOMET- RIQ j PROSTRANSTWA M NA PLOTNU@ ^ASTX M, (iii) M | POLNOE METRI^ESKOE PROSTRANSTWO.

pROWERKA (i) TRIWIALXNA (!!). ~TOBY PROWERITX (ii), POLOVIM j(x) , 2 M TAKOE, ^TO fx; x; : : :g 2 . tOGDA

(j(x); j(y)) = d(x; y) (x; y 2 M);

PRI^EM• j(M) PLOTNO W M (DLQ 2 M WYBEREM (xn ) 2 I ZAMETIM, ^TO j(xn) ! PO METRIKE ).

pROWERIM, NAKONEC, POLNOTU M. pUSTX ( (n) ) | FUNDAMENTALXNAQ PO- SLEDOWATELXNOSTX W M I PUSTX xn 2 M TAKIE, ^TO ( (n); j(xn )) < 1=n. tOGDA (xn ) | FUNDAMENTALXNA W M f\TO SLEDUET IZ OCENKI:

d(xn; xm ) = (j(xn); j(xm)) (j(xn); (n) ) + ( (n); (m)) + ( (m); j(xm )) < n1 + m1 + ( (n); (m) ) ! 0 (n; m ! 1)g:

370