Дипломная работа: Интеграл Лебега-Стилтьеса
Разобьем промежуток по произволу на части и составим сумму
Она разлагается на две суммы , из коих первая отвечает промежуткам, целиком содержащимся в промежутке
, а вторая - остальным промежуткам. Последние наверное содержаться в промежутке
, если только
; тогда, в силу (8),
С другой стороны, так как в промежутке функция
интегрируема в собственном смысле, то по доказанному при достаточно малом
и сумма
станет меньше
. Отсюда следует (4), что и требовалось доказать.
В общем случае, когда функция абсолютно интегрируема в промежутке
, мы рассмотрим функции
очевидно, неотрицательные и интегрируемые в названном промежутке. Так как
то вопрос сводится, как и выше, к уже рассмотренному случаю.
Замечание. Пусть функция непрерывна в промежутке
и имеет, исключая разве лишь конечное число точек, производную
, причем эта производная интегрируема (в собственном или несобственном смысле) от
до
; тогда, как известно, имеет место формула типа (7):
.
Если абсолютно интегрируема, то к функции
полностью приложимо изложенное в 3.
2.4 Свойства интеграла Стилтьеса
Из определения интеграла Стилтьеса непосредственно вытекают следующие его свойства:
При этом в случаях из существования интегралов в правой части вытекает существование интеграла в левой части.
Затем имеем
в предположении, что и существуют все три интеграла.
Для доказательства этой формулы достаточно лишь озаботиться включением точки в число точек деления промежутка
при составлении суммы Стилтьеса для интеграла
.
По поводу этой формулы сделаем ряд замечаний. Прежде всего, из существования интеграла следует уже существование обоих интегралов
и
.
Для своеобразного предельного процесса, с помощью которого из стилтьесовской суммы получается интеграл Стилтьеса, имеет место принцип сходимости Больцано-Коши. Таким образом, по заданному ввиду существования интеграла
найдется такое
, что любые две суммы
и
Стилтьеса, которым отвечают
и
, разнятся меньше чем на
. Если при этом в состав точек деления включить точку
, а точки деления, приходящиеся на промежуток
, брать в обоих случаях одними и теми же, то разность
сведется к разности
двух сумм Стилтьеса, относящихся уже к промежутку
, ибо прочие слагаемые взаимно уничтожатся. Применяя к промежутку
и вычисленным для него стилтьесовским суммам тот же принцип сходимости, заключим о существовании интеграла
. Аналогично устанавливается и существование интеграла
.
Особенно заслуживает быть отмеченным тот не имеющий прецедентов факт, что из существования обоих интегралов и
, вообще говоря, не вытекает существование интеграла
.
Чтобы убедиться в этом, достаточно рассмотреть пример. Пусть в промежутке функции
и
заданы следующими равенствами:
;