实变函数论 实变函数论是现代数学中的一个重要分支,它研究定义在实数集或其子集上的函数的性质。与初等数学中的函数不同,实变函数论更侧重于函数的极限、连续性、可微性、可积性等深层次性质,并引入了诸如测度、可测函数、积分等更为抽象和一般的概念。 在实变函数论中,我们首先需要明确几个基本概念,包括集合的测度、可测函数和勒贝格积分。集合的测度,测度是实数集上集合大小的一种量化方式。与长度不同,测度能够处理更为一般的集合,包括开集、闭集、可数集和不可数集等。勒贝格测度是实变函数论中最常用的测度之一,它扩展了欧几里得空间中长度的概念,使得对于任意实数集,只要其满足一定的条件,我们都可以赋予其一个勒贝格测度。 可测函数,可测函数是定义在可测集上的函数,其值域中的每个子集都是可测的。在实变函数论中,我们通常只关心那些可测函数,因为它们具有更好的性质,如勒贝格积分存在等。勒贝格积分,勒贝格积分是实变函数论中的一个核心概念,它是对黎曼积分的扩展和一般化。与黎曼积分不同,勒贝格积分允许函数在积分区间内存在可数多个不连续点,甚至允许函数在某些点上无定义。勒贝格积分的定义基于测度的概念,它通过对函数值域进行划分,并对每个划分区间上的函数值进行加权求和来得到积分值。 实变函数论中重要的定理。卢津定理,卢津定理表明,对于任意定义在有限测度集上的可测函数,总存在一个连续函数,使得它们在除去一个任意小的测度集之外处处相等。这个定理在证明可测函数的性质时非常有用。叶戈罗夫定理,叶戈罗夫定理是关于可测函数列收敛性质的一个定理。它表明,如果一列可测函数在某集合上几乎处处收敛,那么对于该集合的任意子集,只要其测度足够小,就可以找到一个子列,使得该子列在该子集上一致收敛。这个定理在证明函数的极限性质时非常关键。 单调收敛定理和法图引理,这两个定理都是关于函数列积分收敛性质的定理。单调收敛定理表明,如果一列非负可测函数单调递增且逐点收敛,那么它们的积分也收敛到极限函数的积分。法图引理则更为一般,它允许函数列在积分区间内存在正负值,但要求函数列的绝对值逐点收敛。这两个定理在证明积分的极限性质时非常重要。勒贝格控制收敛定理,勒贝格控制收敛定理是关于有界函数列积分收敛性质的一个定理。它表明,如果一列可测函数被一个可积函数所控制,并且该函数列逐点收敛,那么它们的积分也收敛到极限函数的积分。这个定理在证明复杂函数的积分性质时非常有用。
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