Курсовая работа: Измеримые функции

Если каждому x из множества E поставлено в соответствие некоторое число f(x), то мы будем говорить, что на множестве E задана функция f(x). При этом мы допускаем и бесконечные значения функции, лишь бы они имели определенный знак, т.е. вводим «несобственные» числа - и +. Эти числа связаны между собой и с любым конечным числом a неравенствами

-<a<+,

и мы устанавливаем для них следующие законы действий:

+±a=+, ++(+)=+, +-(-)=+,

-±a=-, -+(-)=-, --(+)=-,

½+½=½-½=+, +×a=a×(+)=+,

-×a=a×(-)=-, если a>0,

+×a=a×(+)=-,

-×a=a×(-)=+, если a<0

0×(±)=(±)×0=0,

(+)×(+)=(-)×(-)=+,

(+)×(-)=(-)×(+)=-,

=0.

Здесь a обозначает вещественное конечное число. Символы

+¥-(+¥), -¥-(-¥), +¥+(-¥), -¥+(+¥).

,

мы считаем лишенными смысла.

Имея дело с функцией f (x), заданной на множестве E, мы будем символом

E(f>a)

обозначать множество тех x из множества Е, для которых выполнено неравенство f(x)>а.

Аналогичным образом вводятся символы

Е(f³а), Е(f=а), Е(f£а), Е(а<f£b)

и т.п. Если множество, на котором задана функция f(x), обозначено какой-либо другой буквой, например А или В, то мы соответственно будем писать

А(f>а), В(f>а)

и т.п.

Определение 1 . Функция f(x), заданная на множество Е, называется измеримой , если измеримо это множество Е и если при любом конечном а измеримо множество

Е(f>а).

В связи с тем, что здесь речь идет о множествах, измеримых в смысле Лебега, часто (желая подчеркнуть именно это обстоятельство) говорят об измеримой (L) функции. Если же Е и все множества Е(f>а) измеримы (В), то и f(x) называется измеримой (В) функцией.

Теорема 1. Всякая функция, заданная на множестве меры нуль, измерима.

Это утверждение очевидно.

Теорема 2. Пусть f ( x ) есть измеримая функция, заданная на множестве Е. Если А есть измеримое подмножество Е, то f ( x ), рассматриваемая только для x ÎА, измерима .

Действительно, А(f>а) =А×Е (f>а).

Теорема 3. Пусть f ( x ) задана на измеримом множестве Е, представимом в форме суммы конечного числа или счетного множества измеримых множеств Е _k :

E= ×

Если f ( x ) измерима на каждом из множеств E_{R .} , то она измерима и на Е.

В самом деле, E(f>a)= .

Определение 2. Две функции f(x) и g(x), заданные на одном и том же множестве Е, называются эквивалентными , если

mE (f¹g)=0

Обозначать эквивалентность функций f(x) и g(x) принято так:

f (x) ~g(x).

Определение 3. Пусть некоторое обстоятельство S имеет место для всех точек какого-нибудь множества Е, кроме точек, входящих в подмножество Е₀ множества Е. Если mЕ₀ = 0, то говорят, что S имеет место почти везде на множестве Е, или почти для всех точек Е.

В частности, множество исключительных точек Е₀ может быть и пустым.

Теперь можно сказать, что две функции, заданные на множестве Е, эквиваленты, если они ровны почти везде на Е.

Теорема 4. Если f (х) есть измеримая функция, заданная на множестве Е, а g ( x ) ~ f ( x ), то g ( x ) также измерима.

Д о к а з а т е л ь с т в о. Пусть А = Е (f¹ g), B = E – A. Тогда mA = 0, так что В измеримо. Значит функция f(x) измерима на множестве В. Но на множестве В функции f(x) и g(x) неотличимы, так что g(x) измерима на В. Поскольку g(x) измерима и на А (ибо mA = 0), она измерима на Е = А + В.

Теорема 5. Если для всех точек измеримого множества Е будет f ( x ) = c , то функция f ( x ) измерима.

Действительно,

E ( f > a ) =

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--