一、概述。
實變函式,又叫實分析,整本書滿滿的證明就講了乙個勒貝格積分。
最為大家所熟知的是用牛頓-萊布尼茨公式算的黎曼積分。但是黎曼積分本身依賴於函式的連續性,像不連續的狄利克雷函式就無法積分了。
為了解決這一問題,勒貝格利用分割值域的方法,使得函式可積。
但是分割出來的值域,只能放在一起,形式集合。
如果我們要求出狄利克雷函式的面積,就需要知道它的邊長,也就是長度。
集合本身沒有「長度」這一概念,所以需要用測度來得到集合的「長度」。(測度=集合的「長度」)
於是,狄利克雷函式在區間[0,1]的積分=1*m(q)+0*m(i)。
區間[0,1]的有理數的測度m(q)=0,區間[0,1]的無理數的測度m(i)=1;所以1*m(q)+0*m(i)=0。
勒貝格本人舉的例子:
假設要數一堆硬幣,黎曼積分就是乙個乙個地數,而勒貝格積分就是先根據硬幣的面值分好類,再一小堆一小堆地數。
二、集合。
1、有限覆蓋定理。
有一開區間族b(b1到bk的並)覆蓋了閉區間a,那麼可以在b中選出有限個開區間(虛線小圓)來覆蓋a。
2、區間套定理。
若干個閉區間相交,而且乙個比乙個小,最後交集為一點(同心圓的圓心)。
3、對等和基數。
集合1和集合2中的元素一一對應,稱為對等。對等的集合基數相同,基數可以衡量集合的個數,但是基數不是乙個準確的數,而是乙個代號。基數又稱「勢」。
無限集可以與它的真子集對等(有限集沒有這個性質)。對等用~來表示。
如:~,令x=正整數,那麼正偶數φ(x)=2x。
對等關係具有以下性質:自反性、對稱性、傳遞性。
如果a≠b,但是a~b的真子集,那麼b的基數比a大。
伯恩斯坦定理(用於建立對等),如下:
(0,1) → (0,1)⊆ (0,1] ,(0,1)屬於(0,1]的子區間,該子區間與前面的(0,1)對等。
(0,1] → (0,1/2]⊆ (0,1) ,(0,1/2]屬於(0,1)的子區間,該子區間與前面的(0,1]對等。
所以(0,1) ~ (0,1]。
4、可數集合。
全體有理數、正整數是可數集合(所有元素都可以一一列出來)。
一一列出的意思是:如正整數,可以用1,2,3,……,正無窮來列出。
5、不可數集合。
全體實數r、無理數是不可數集合(不能一一列出所有元素)。
三、點集。
1、內點、外點、界點、聚點、孤立點。
紅點在圓內,為內點;黃點在圓邊界,為界點;藍點在圓外,為外點。
紅點和黃點是聚點。
有一集合e=[a,b]並。c點存在去心鄰域(黃色區域),均不屬於e,則c是孤立點。
2、開核、邊界、導集、閉包。
紅色部分和藍色部分為開核,它不包括邊界。
邊界,就是圓周,但是圓周可以屬於圓(紅圓實線黑色邊界),也可以不屬於圓(藍圓虛線邊界)。
導集=開核+邊界。
閉包=集合本身+導集。
3、開集、閉集、完備集。
紅色部分(包括實線黑色邊界)為閉集,它的每乙個聚點都屬於集合本身。藍色部分(不包括虛線黑色邊界)為開集,它的每乙個內點都屬於集合本身。
紅色部分(包括實線黑色邊界)為自密集,它的每乙個聚點都屬於集合本身。同時,它也是閉集,自密閉集就是完備集。
4、康托爾三分集p的性質。
p是完備集。
p沒有內點。因為p的閉包沒有內點,所以p是疏朗集。
p的測度為0,p在區間[0,1]的補集的測度為1。
p的基數為c。
康托爾三分集的matlab**如下:
function = main()
clear;close all;clc;
cantorset(0,10,10,10);
function f = cantorset(ax,ay,bx,by) %康托爾三分集
c=0.001; %橫線的最小寬度
d=0.005; %上、下兩條橫線的間距
if((bx-ax) > c)
x = [ax,bx];
y = [ay,by];
hold on;
plot(x,y,'linewidth',2); % 畫線一條線
hold off;
cx = ax + (bx-ax)/3; %第一條橫線從最左點ax,增加1/3長度
cy=ay-d; % 橫線向下遞減d
dx = bx-(bx-ax)/3; % 第二條橫線從最右邊bx,減少1/3長度
dy=by-d; % 橫線向下遞減d
ay=ay-d; % 橫線向下遞減d
by=by-d; % 橫線向下遞減d
cantorset(ax,ay,cx,cy); % 遞迴畫左邊橫線
cantorset(dx,dy,bx,by); % 遞迴畫右邊橫線
end
結果如下:
四、測度論。
1、內測度和外測度。
內測度,是內填,對應於圓的內接多邊形,只要多邊形的邊數足夠多,上確界就能逼近圓的面積。
外測度,是外包,對應於圓的外切多邊形,只要多邊形的邊數足夠多,下確界就能逼近圓的面積。
2、外測度的次可數可加性。
因為外測度是外包,要不等於圓的面積,要不大於圓的面積,這就是次可數可加性。而可數可加性就只有等於圓的面積。
3、可測集。
外測度可以從外面包圍任意集合,但這不能使得任意集合都可測,於是,外測度需要新增乙個條件(卡拉泰奧多裡條件):
這樣,計算測度時,不需要同時使用內外兩種測度,而是只使用外測度,大大簡化計算。
4、可測集類。
可測集有以下幾種型別:
a、凡外測度為零之集皆可測,稱為零測度集。
b、零測度集之任何子集仍為零測度集。
c、有限個或可數個零測度集之和集仍為零測度集。
d、區間都是可測集合,且mi=i的「長度」。
e、凡開集、閉集皆可測。
f、凡博雷爾集都是l可測集。
五、可測函式。
六、積分論。
七、微分與不定積分。
未完待續。。。
實變函式與泛函分析課本pdf 實變函式與泛函分析
內容概要 本書是為大學非基礎數學專業 實變函式與泛函分析 課程編寫的教材。它的先修課程是數學分析或物理類的高等數學。全書共分6章,內容包括 集合,歐氏空間,lebesgtle測度,lebesgue可測函式,lebesgue積分,測度空間,測度空間上的可測函式和積分,lp空間,l2空間,卷積與four...
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實變函式 1 4 可數集合
1 定義 若 a sim bbn 則稱 a 為可數集 countable set 2 例 正奇數集合 正偶數集合 整數集合.3 性質 1 任何無限集均有乙個可數子集.即 若 a 為無限集,則 overline geq a equiv overline 證明 a bs sed neq vno 而可取出...