对Lebesgue积分理论优越性的探讨

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Lebesgue积分和Lebesgue的理论

Lebesgue积分和Lebesgue的理论

Lebesgue积分和Lebesgue的理论Abrat Chen, pku作为日志,写得比较随意,希望不会造成误导。

一2011年刚刚过去,当我想起自己到底在2011年收获了什么的时候,总是能够想起许多的失败的经历,而其余的收获又几乎微不足道,唯一聊以自慰的或许只有我幸运地对于Lebesgue的美妙理论有所了解。

我真的很喜欢这个理论,或许是因为我喜欢公理化的东西,这也许可以解释我的物理的悲剧。

整个过程持续的时间很长,从2011年的春季,那时候在看一本书,但是学得很不明白。

真正有所感触,大概要到9月份,那时候在抽象测度论上还是比较磕绊,再后来,鼓起勇气在数分面试的时候想谈谈自己学习这些东西的历程和心得,逼自己把这套优美的理论能够彻底搞明白。

虽然我觉得在面试的时候自己讲的不好,但是,对于自己学习这套理论来说,效果非常得好,很多没有想明白的东西终于想明白了。

所以,我得到这样一种印象,学习一个东西或许可以试试用自己的语言说给身边的老师同学朋友。

我看的书是Friedman的Foundations of Modern Analysis,包含了实变和泛函的内容,关于实变的部分,组织材料的方法非常奇怪,它先将\sigma-代数,然后讲抽象的公理化的外测度(可以初步地认为外测度和测度都是长度或者面积的推广),然后是公理化的抽象的测度,接着推出的Caratheodory的定理,这条非常要紧,就是说每个外测度都可以诱导出一个测度,只不过要限制在一部分集合上,这些集合叫做可测集。

什么意思呢?外测度是大的集合X(可以具体地想成是欧氏空间神马的)的所有子集都有定义的(比如欧氏空间的所有子集都有外测度),但是外测度的公理说了这么三条:首先它是从X的幂集(X的全体子集的集合)到非负实数的映射。

(1)空集的外测度是0(2)F是E的子集,于是F的外测度小于等于E的外测度(这条叫做单调性)(3)次可数可加性,就是说A可以写成En的并,En是集合序列(当然是可数个咯),那么A的外测度小于等于En各自的外测度之和(这个和当然是一个非负无穷级数)这三条都是非常自然的,第三条或许会有些疑虑,其实也很自然,因为En之间可能有交集的,外测度可以想成是长度或者面积的推广,计算A的外测度的时候,这些重叠部分只被算了一次,而计算En的外测度之和的时候,它们都分别被算了,也就是说,被重复计算了,当然会大。

Lebesgue积分与Lebesgue测度

Lebesgue积分与Lebesgue测度

Lebesgue积分与Lebesgue测度Lebesgue积分是数学分析中的一种积分方法,它是由法国数学家亨利·勒贝格(Henri Lebesgue)在20世纪初提出的。

与传统的黎曼积分相比,Lebesgue积分在理论上更加严密,也更加广泛地适用于各种函数类。

为了介绍Lebesgue积分,首先需要了解Lebesgue测度。

Lebesgue测度是由Lebesgue在衡量集合的大小时提出的一种新的测度方法。

在传统的黎曼积分中,我们通过将函数分解为若干小区间上的近似和来进行积分。

而Lebesgue积分则通过将函数关注的点和其取值联系起来,基于集合的度量来定义积分。

Lebesgue测度的定义从开区间扩展到一般的集合上,通过定义集合的外测度、内测度和可测性来确定集合的Lebesgue测度。

其中,外测度是通过向置换集合中的开区间进行测量所得到的上估计,而内测度则是通过向置换集合的闭区间进行测量所得到的下估计。

如果对于任意给定的正实数ε,可以找到一个开区间覆盖集合,使得这些开区间的总长度与集合的外测度之差小于ε,则称该集合是可测的,且定义其外测度为集合的Lebesgue测度。

Lebesgue积分的定义基于Lebesgue测度,它通过将积分的定义扩展到更广泛的函数类上。

传统的黎曼积分只适用于可积函数,即函数在有限闭区间上有界且有有限个间断点的函数。

而Lebesgue积分则可以对更一般的函数进行积分,包括不可积函数、无界函数和带有无穷间断点的函数。

它的优势在于,在定义和计算上更加简洁和自然。

Lebesgue积分的定义通过将函数的取值和其关注的点联系起来,将函数视为一个整体来进行积分。

对于一个非负的可测函数,Lebesgue积分被定义为函数图像下方的小矩形与x轴之间的面积之和,即以函数图像作为被积函数,Lebesgue测度作为积分定义的测度,进行积分运算。

Lebesgue积分的性质与黎曼积分相类似,包括线性性、有界性、可加性、保序性等。

lebesgue积分的定义

lebesgue积分的定义

lebesgue积分的定义Lebesgue积分是一种比Riemann积分更加广泛适用的积分方法。

在数学领域,积分是很重要的一个概念,它可以被认为是计算物理中的“面积”。

Lebesgue积分的定义是基于一个新的测度理论来表达,它可以更准确地描述实数轴上的一类函数,包括Riemann积分不能计算的函数。

具体来说,Lebesgue积分是通过将要被积函数划分为“小块”,然后将这些小块合并起来来计算函数的面积。

这些小块是由测度来定义的,测度可以被描述为函数对实数轴的一个“高度评估”。

简单来说,就是一个范围内的函数值被评估为该范围的大小,然后这些评估值加和就是函数的Lebesgue积分。

让我们更深入地了解一下这个定义:设$f(x)$是一个定义在实数轴上的函数,定义在一个长度为$b-a$区间上,用$[a,b]$表示。

$f(x)$的Lebesgue积分是由两部分组成:第一部分是一个非负函数,用$\varphi(x)$表示。

对于任意的$a\leq x\leq b$,$\varphi(x)$都是非负的。

第二部分是函数的符号,表示为$sgn(f)$。

对于任意的$\varphi$,下面的等式都成立:$$\int_{-\infty}^{+\infty}\varphi(x)dx=\sum_{k=-\infty}^{\infty}\varphi(x_k)(x_{k+1}-x_{k})$$其中对于实数$k$,$x_k$是区间$[a,b]$上的分点,必须满足$$a=x_0\leq x_1\leq...\leqx_n=b$$ 而且$x_{k+1}-x_{k}<\delta$,其中$\delta$是一个正数。

Lebesgue积分的定义在很多方面都比Riemann积分更加强大。

例如,它允许有限函数的积分计算更加灵活,这是因为它可以处理任意类型的函数。

此外,Lebesgue积分允许无穷函数进行积分,而Riemann积分只能处理有界函数。

Lebesgue积分与收敛定理

Lebesgue积分与收敛定理

Lebesgue积分与收敛定理Lebesgue积分是数学分析中一种重要的积分方式,它由法国数学家Henri Lebesgue于20世纪初提出,并成为现代测度论的基础。

Lebesgue 积分理论相比于传统的黎曼积分理论更加广泛适用于各种函数,且具有更强的收敛性质。

Lebesgue积分的定义和计算方法相对复杂,但其背后的思想却非常直观。

Lebesgue积分是通过测量函数在定义域上的取值与所谓的测度之间的关系来定义的。

具体而言,给定一个定义在实数轴上的函数f(x),我们可以将实数轴分割成许多维度无穷小的区间,并在每个区间上计算函数的取值与区间长度的乘积。

然后将所有这些乘积相加,即可得到Lebesgue积分。

与黎曼积分相比,Lebesgue积分的优势在于其更强的收敛定理。

在Lebesgue积分中,我们可以定义函数序列的极限,并通过极限的性质来研究函数的收敛行为。

其中最为重要的收敛定理包括单调收敛定理、Fatou引理、Lebesgue收敛定理和控制收敛定理等。

单调收敛定理是指如果一个递增(或递减)的函数序列在积分定义域上逐点收敛于某个函数,那么它的积分也收敛,并且其积分值等于极限函数的积分。

这一定理在研究一些特殊的函数序列,如三角函数序列和幂函数序列时特别有用。

Fatou引理和Lebesgue收敛定理则是用来研究函数序列的逐点收敛性质的定理。

Fatou引理是指对于任意一个非负的函数序列,其逐点极限的积分不能大于或小于其下极限(上极限)的积分。

Lebesgue收敛定理则是对一般函数序列加以推广的结果,它给出了函数序列逐点收敛的充要条件,并且得出了收敛函数的积分等于极限函数的积分。

控制收敛定理是通过额外的控制函数来研究函数序列的收敛性质。

具体而言,如果对于一个函数序列,存在一个可测函数g(x)和一个可积函数h(x),使得对于所有的x,序列中的每个函数的绝对值都小于g(x),并且序列中的每个函数与极限函数之间的差的绝对值都小于h(x),那么这个序列就称为控制收敛的。

lebesgue积分的产生及其影响

lebesgue积分的产生及其影响

lebesgue积分的产生及其影响Lebesgue积分是由法国数学家Henri Lebesgue于20世纪初提出的一种新的积分概念。

它的产生对于数学分析领域产生了深远的影响,并且被广泛应用于实际问题的求解中。

在19世纪末,Riemann积分被广泛应用于计算函数的面积、求导以及求不定积分等问题。

然而,Riemann积分在处理一些特殊函数和奇异函数时存在一些困难。

因此,数学家们开始寻求一种更加广泛适用的积分方法。

Lebesgue积分的产生正是为了克服Riemann积分的局限性。

Lebesgue积分是通过将函数分解成简单函数的极限形式来定义的。

简单函数是一种由有限个常值函数构成的函数,通过将函数的定义域划分成若干个互不重叠的区间,然后在每个区间上取常值来逼近原函数。

Lebesgue积分的定义对于一般函数而言更加自然和一致,能够处理各种不连续、不可导的函数,同时也能够处理无界函数和复值函数等情况。

Lebesgue积分的引入对于数学分析领域产生了巨大的影响。

首先,Lebesgue积分的定义更加一般化,使得更多的函数可以被积分。

其次,Lebesgue积分的性质更加强大,能够处理更多的函数类。

例如,对于Riemann积分来说,函数的可积性和连续性是等价的,而对于Lebesgue积分来说,函数的可积性只需要满足函数的测度可测即可。

这使得Lebesgue积分更加灵活和广泛适用。

Lebesgue积分的引入还带来了新的测度理论,即Lebesgue测度理论。

Lebesgue测度是一种对于集合大小的度量方式,通过将集合分解成可数个互不相交的元素来衡量其大小。

Lebesgue测度的引入使得我们能够对非常规的集合进行测量,例如无理数集合、Cantor集合等。

Lebesgue测度理论不仅在数学分析中有广泛应用,还在概率论、统计学等领域中起到了重要作用。

Lebesgue积分的产生和发展也促进了数学分析领域的进一步发展。

基于Lebesgue积分的一系列理论,如Lebesgue空间、Lebesgue可测函数等,为分析学提供了更加严密的理论基础。

lesbegue积分

lesbegue积分

lesbegue积分
Lesbegue积分是指由法国数学家Henri Lebesgue在20世纪初提出的一种积分概念。

在传统的黎曼积分中,被积函数必须是有界函数,而Lesbegue积分则放宽了这一限制,允许对更广泛类别的函数进行积分。

Lesbegue积分的引入使得对非负函数、复值函数和甚至无界函数的积分成为可能,从而为数学分析和实际问题的处理提供了更大的灵活性。

Lesbegue积分的概念建立在测度论的基础之上,通过引入Lesbegue可测集和Lesbegue可测函数的概念,从而定义了Lesbegue积分。

Lesbegue积分在处理一些传统积分难以处理的问题时具有重要的作用,比如在概率论、调和分析和函数空间等领域有着广泛的应用。

Lesbegue积分的引入极大地拓展了积分的范围和适用性,使得数学分析领域的理论更加丰富和完善。

同时,Lesbegue积分也为实际问题的建模和求解提供了更加灵活和有效的工具,因此在数学理论和实际应用中都具有重要意义。

总之,Lesbegue积分是对传统黎曼积分的一种拓展和推广,通
过引入测度论的概念,使得对更广泛类别的函数进行积分成为可能,为数学分析和实际问题的处理提供了更大的灵活性和便利性。

Lesbegue积分在数学理论和实际应用中都具有重要的意义,是现代
数学分析的重要组成部分。

Lebesgue积分与Riemann积分的比较

Lebesgue积分与Riemann积分的比较

Lebesgue积分与Riemann积分的比较本文作者(李宇洁),请您在阅读本文时尊重作者版权。

[摘要] Lebesgue积分与Riemann积分分别是数学中研究的核心内容,这两种积分在分析数学中占有很重要的地位,本文主要研究了Lebesgue积分与Riemann积分的比较,在给出Lebesgue积分与Riemann积分的定义后,再给出他们之间的一些主要性质的比较,进而在它们之间的联系与优越性方面进行一些讨论。

[关键词] Lebesgue积分 Riemann积分定义性质优越性一、积分理论的发展微积分所说的积分是起源于17 世纪微积分的创始人牛顿和莱布尼兹所创立的微积分, 经过欧拉、拉格朗日、拉普拉斯、维尔斯特拉斯、柯西、康托等数学家的努力,积分逐步发展,后来由Darboux以更鲜明的形式给出,最终成形于黎曼和达布,现在通称这种积分为 Riemann积分,它的重要性是不言而喻的。

它对于处理一些逐段连续的以及一致收敛的级数来说比较方便。

我们接下来了解Riemann 积分的定义:19世纪的数学家们已经认识到,仅有连续函数与积分的古典理论已经不足以解决数学分析中的许多问题。

而且随着实分析的理论的研究深入,人们越来越多的接触到各种奇特的函数,而且在积分处理上还发生了一些困难,因此Riemann积分还有一定的局限性.为了克服古典的Riemann积分在理论上的局限性,为使积分学有更广泛的应用,人们期望将可积函数类加以扩大,这就需要对 Riemann 积分的概念进行改造。

把积分学推向前进的是Lebesgue。

20世纪初,也就是1902年,他开创了可列可加测度的积分论,即实变函数论,也称为实分析,成功的引入一种新的积分——Lebesgue积分。

它对于我们研究一些特殊的函数积分更便捷。

我们接着熟悉一下Lebesgue积分的定义:设f(x)是R n上的非负可测函数,它在点集二、Lebesgue积分与Riemann积分主要性质的比较这部分我们主要通过一些例子来了解Lebesgue积分及Riemann积分的性质在题目中的应用:而Riemann积分的主要的性质与Lebesgue积分的主要的性质是基本相似的,只不过Riemann积分是在有界区间上成立的,在这里我们只做简单的总结概述一下Riemann积分的主要性质:三、Lebesgue积分与Riemann积分的联系我们由Lebesgue积分与Riemann积分的发展史可以看出,在实变函数分析中为了弥补Riemann积分的不足,从而引进了Lebesgue积分,从而使的可积函数类增加扩大,也使得复杂函数的积分变得更容易,从而可积。

用泛函观点看lebesgue积分(英文)

用泛函观点看lebesgue积分(英文)

用泛函观点看lebesgue积分(英文)1. Lebesgue积分的概念Lebesgue积分是一种用来衡量函数的积分,它是一种更加广义的积分,可以用来衡量更复杂的函数。

它使用概率论中的概念,如概率密度函数和概率分布函数,来衡量函数的行为。

它可以用来衡量函数的变化,以及函数的变化是否符合某种特定的模型。

它也可以用来衡量函数的极限,以及函数的极限是否符合某种特定的模型。

2. Lebesgue积分的性质Lebesgue积分具有许多有用的性质,可以用来描述函数的行为。

其中一个性质是积分的线性性,即如果f和g是可积函数,则有:$$\int_{a}^{b}(f+g)dx=\int_{a}^{b}fdx+\int_{a}^{b}gdx$$另一个性质是积分的可加性,即如果f是可积函数,则有:$$\int_{a}^{b}f(x)dx=\int_{a}^{c}f(x)dx+\int_{c}^{b}f(x)dx$$此外,Lebesgue积分还具有可乘性,即:$$\int_{a}^{b}cf(x)dx=c\int_{a}^{b}f(x)dx$$其中c是任意常数。

另外,Lebesgue积分还具有可替换性,即:$$\int_{a}^{b}f(g(x))g'(x)dx=\int_{g(a)}^{g(b)}f(u)du$$最后,Lebesgue积分还具有可延性,即:$$\int_{a}^{b}f(x)dx=\lim_{n\rightarrow\infty}\sum_{i=1}^{n }f(x_i)\Delta x_i$$其中$\Delta x_i=\frac{b-a}{n}$,$x_i=a+i\Delta x_i$。

3. Lebesgue积分的应用Lebesgue积分在几何、动力学、数学物理学等领域有广泛的应用。

它可以用来描述各种复杂的函数,包括非经典函数,如布朗运动和拉普拉斯函数。

它也可以用来研究多元函数的极限,例如多元函数的极限的性质和极限的性质。

lebesgue积分的定义

lebesgue积分的定义

Lebesgue积分的定义引言在实分析领域中,Lebesgue积分是一种对函数的广义积分的定义方法,由法国数学家Henri Lebesgue在20世纪初提出。

与传统的黎曼积分相比,Lebesgue积分更为一般化,并且具有更强大的性质。

Lebesgue积分的定义基于测度论的概念,通过引入测度来解决了传统黎曼积分中存在的各种局限性。

Lebesgue积分的定义Lebesgue积分的定义非常简洁明了,给定一个定义在实数轴上的非负可测函数f(x),我们可以将其Lebesgue积分定义为:∫f∞−∞(x)dμ其中,dμ表示Lebesgue测度。

对于一般的可测函数f(x),我们可以将其分解为正部分函数f+(x)和负部分函数f−(x),即f(x)=f+(x)−f−(x)。

那么Lebesgue积分可以进一步表示为:∫f ∞−∞(x)dμ=∫f+∞−∞(x)dμ−∫f−∞−∞(x)dμLebesgue积分的定义核心是通过测度对函数进行衡量。

Lebesgue可测函数为了给出Lebesgue积分的定义,我们首先需要定义Lebesgue可测函数。

一个函数f(x)被称为Lebesgue可测函数,是指对于任意实数a,其集合{x|f(x)>a}是可测的。

Lebesgue可测函数的定义是基于测度论的,可以利用测度论的工具和结论来研究Lebesgue可测函数的性质。

Lebesgue积分与黎曼积分的关系Lebesgue积分与黎曼积分是两种不同的积分方法,但它们之间存在一定的联系。

当函数f(x)在有限区间上是黎曼可积时,它也必然是Lebesgue可测的,并且黎曼积分值与Lebesgue积分值相等。

然而,黎曼积分的定义对于一些特殊的函数是无法处理的,比如Dirichlet函数,在这种情况下,黎曼积分值不存在,但是Lebesgue积分仍然存在。

Lebesgue积分的性质Lebesgue积分具有许多重要的性质,使得它成为实分析领域中不可或缺的工具。

黎曼积分的局限性和勒贝格积分的优越性

黎曼积分的局限性和勒贝格积分的优越性

黎曼积分的局限性和勒贝格积分的优越性一、本文概述本文将深入探讨黎曼积分(Riemann Integral)的局限性和勒贝格积分(Lebesgue Integral)的优越性。

黎曼积分作为数学分析中的经典积分理论,具有广泛的应用和深远的历史影响。

然而,随着数学理论的发展和应用领域的拓展,其局限性逐渐显现。

勒贝格积分作为一种更为先进的积分理论,不仅克服了黎曼积分的缺陷,而且在处理复杂函数和更广泛的积分问题上显示出独特的优越性。

本文将通过对比两者的定义、性质和应用实例,全面揭示勒贝格积分相较于黎曼积分的优势所在,进而揭示积分理论在数学及其他领域中的重要作用。

二、黎曼积分的局限性黎曼积分,作为微积分学中的经典概念,对于许多基本的数学问题和物理问题都提供了有效的解决方案。

然而,随着数学理论的发展,人们逐渐发现了黎曼积分的局限性,这主要体现在以下几个方面:黎曼积分在处理某些类型的函数时显得无能为力。

比如,对于那些在某一点处不连续但在该点附近快速振荡的函数,黎曼积分往往难以准确描述其积分行为。

这是因为黎曼积分依赖于函数在分割区间上的上确界和下确界,而对于快速振荡的函数,这些上确界和下确界可能并不能很好地反映函数的整体特性。

黎曼积分在处理无界函数时也存在困难。

虽然可以通过引入极限过程来处理无界函数的积分,但这无疑增加了计算的复杂性。

相比之下,勒贝格积分则能更自然地处理这类问题,因为它允许函数在积分区域内无界,只要其积分值有限即可。

黎曼积分在处理可测集时也有一定的局限性。

在黎曼积分的定义中,积分区域必须是一系列矩形的并集,这限制了其在处理复杂集合时的应用。

相比之下,勒贝格积分则将积分区域推广到更一般的可测集,这使得它在处理更广泛的数学问题时具有更大的灵活性。

尽管黎曼积分在许多方面都有着重要的应用,但其局限性也限制了其在某些领域的发展。

相比之下,勒贝格积分则以其更广泛的适用范围和更强的处理能力,逐渐成为现代积分理论的主流。

勒贝格积分的定义和应用

勒贝格积分的定义和应用

勒贝格积分的定义和应用积分是高等数学中的一个重要概念,勒贝格积分是其中的一种。

本文将着重探讨勒贝格积分的定义和应用。

一、勒贝格积分的定义勒贝格积分是法国数学家勒贝格(Henri Lebesgue)于20世纪初创立的一种积分。

与黎曼积分相比,它具有更广泛的应用范围和更强的理论基础。

首先,我们需要了解可积函数的概念。

对于定义在区间[a,b]上的函数f(x),如果存在一个实数I,使得对于任意的ε>0,都存在一个宽度足够小的区间[a1,b1],使得其中的任何一组点x1,x2,...,xn,满足有|Σ(fiΔxi)-I|<ε其中,Δxi=xi+1-xi,fi为xi,x(i+1)之间的任意点。

则函数f(x)在区间[a,b]上可积。

我们称这个实数I为函数f(x)在区间[a,b]上的黎曼积分。

但是,黎曼积分并不能处理所有函数,比如说在区间[0,1]上的Dirichlet函数:1,x属于[0,1]的有理数f(x)=0,x属于[0,1]的无理数如果我们想对这个函数进行积分,我们会发现无论采取什么方法,这个函数在[0,1]上的积分都不存在。

因此,勒贝格引入了新的积分概念——勒贝格积分。

勒贝格积分的定义与黎曼积分不同,勒贝格积分是先将函数f(x)拆分成单调递增或递减的函数,然后再对其进行积分。

这样就能够处理其他类型的函数,比如Dirichlet函数。

二、勒贝格积分的应用勒贝格积分在实际应用中具有广泛的用途,下面将介绍其中的一些应用。

1.概率论概率密度函数是概率论中的一个重要概念。

对于一个随机变量X,概率密度函数f(x)表示X在某一区间内取值的概率密度大小。

而对于连续型随机变量,其概率密度函数可以表示为:f(x)=lim(n->∞)[P(a<X<b)/n]其中,P(a<X<b)表示X在区间(a,b)内取值的概率,n则表示将区间(a,b)划分成越来越多的小区间。

那么,这个式子中的极限存在吗?答案是肯定的,因为f(x)是一个单调递增或递减的函数,因此可以使用勒贝格积分进行求解。

lebesgue可积函数

lebesgue可积函数

lebesgue可积函数Lebesgue可积函数是现代数学分析中的一个重要概念,它是勒贝格测度与可积性的结合体现。

在这篇文章中,我们将探讨Lebesgue可积函数的定义、性质以及其在数学分析中的应用。

Lebesgue可积函数的定义源于勒贝格测度的概念。

勒贝格测度是一种更加一般化的测度,它能够对更多的集合进行测量。

Lebesgue可积函数是指在Lebesgue测度下,其绝对值的积分是有限的函数。

换句话说,一个函数f(x)是Lebesgue可积的,当且仅当其绝对值的积分小于无穷大。

Lebesgue可积函数具有一些非常重要的性质。

首先,Lebesgue可积函数的积分是可交换的,即对于可积函数f(x)和可积函数g(x),它们的积分的乘积等于它们的乘积的积分。

其次,Lebesgue可积函数的积分具有线性性质,即对于可积函数f(x)和可积函数g(x),以及任意实数a和b,有∫(af(x)+bg(x))dx = a∫f(x)dx + b∫g(x)dx。

Lebesgue可积函数在数学分析中有广泛的应用。

首先,Lebesgue可积函数是测度空间中的一个重要概念,它能够帮助我们对集合进行测量和分析。

其次,Lebesgue可积函数可以用来定义函数的平均值,通过对函数值进行积分和测度的比值。

此外,Lebesgue可积函数还可以用来描述概率论中的随机变量和概率密度函数。

Lebesgue可积函数的研究对于数学分析的发展具有重要意义。

通过引入Lebesgue测度和Lebesgue可积函数,我们能够更加深入地理解函数的性质和行为。

此外,Lebesgue可积函数也为其他数学分支如泛函分析、偏微分方程等提供了基础。

总结一下,Lebesgue可积函数是勒贝格测度与可积性的结合体现,其定义为在Lebesgue测度下,其绝对值的积分是有限的函数。

Lebesgue可积函数具有交换性和线性性质,广泛应用于数学分析中。

Lebesgue可积函数的研究对于数学分析的发展具有重要意义,为其他数学分支提供了基础。

大学数学专业勒贝格积分思想的教学探讨

大学数学专业勒贝格积分思想的教学探讨

大学数学专业勒贝格积分思想的教学探讨勒贝格积分是以法国数学家亨利·勒贝格命名的,他于1904年引入了这个积分定义。

他在1902年发表了博士论文《积分、长度、面积》,在这篇文章中,勒贝格创立了全新的积分理论。

18世纪末,数学分析(主要内容是微分论和积分论)进入严格论证阶段。

1854年,黎曼引入了定积分的严格定义,这一理论的应用范围主要是最多有有限个间断点的连续函数,这成为现在大学生学习微积分初步的主要内容之一。

当时,人们相信绝大部分的函数都是连续的。

但是德国数学家魏尔斯特拉斯和康托尔构造了许多“奇怪”的函数,使得黎曼所定义的积分对这类函数而言,具有较大的局限性。

与此同时,人们希望通过改造积分理论克服黎曼积分的局限性。

当时,关于积分论的工作主要集中在对无穷集合性质的研究探讨,特别是探讨如何计算无穷集合的所谓长度、面积、体积等几何量。

定积分的几何意义是闭曲线所围成区域的面积,勒贝格之前的积分定义是基于对区间长度的分割形成的。

因此,人们需要考虑到怎样把长度、面积、体积等概念推广到更一般的集合类上,也就是说要计算一大类无穷点集的所谓“容积”(这就是后来测度的最初的定义),从而把定积分的定义放在点集合测度理论的框架之中考虑。

勒贝格积分正是建立在勒贝格可测集的基础上的,它推广了黎曼积分。

对现代数学而言,勒贝格积分和黎曼积分如同广义相对论与牛顿力学的关系。

二、实变函数课程教学的探讨虽然我们完全可以从古老的长度或者面积问题开始逐步推导出勒贝格测度概念,但如果在课程的开始不简单阐述一下勒贝格积分的思想,学生对为什么要定义勒贝格测度还是会感到不明白。

因此,一般在正式讲授实变函数之前,教师应先各种积分理论的来龙去脉。

已经学过数学分析的学生都非常清楚,微积分不仅是数学史上的一次革命,也让很多过去令人望而生畏的问题变得异常简单。

比如,在微积分产生之前,除了矩形、圆形的面积问题,一般的弯曲图形面积问题对于人们来说都是只敢欣赏不敢触碰的问题。

Lebesgue积分的概念与性质的教学探讨

Lebesgue积分的概念与性质的教学探讨

Lebesgue积分的概念与性质的教学探讨作者:杨元启来源:《科技风》2019年第28期摘要:Lebesgue积分理论是实变函数论的中心内容,是数学专业学生的必修课。

本文尝试深入浅出的引导学生理解Lebesgue积分的概念与性质,进而掌握Lebesgue积分的思想和理论。

关键词:Lebesgue测度;Lebesgue積分;绝对连续性;平均连续性Lebesgue积分理论是建立在Lebesgue测度论基础上的积分理论,是Riemann积分理论的升华,它不仅蕴含了Riemann积分理论的成果,而且克服了Riemann积分理论的许多局限。

比如黎曼积分过度依赖函数的连续性,在积分极限运算中,交换极限次序的条件也非常苛刻,Lebesgue积分一定程度上弥补了黎曼积分的不足,较黎曼积分有更为广泛的应用。

不过,尽管理论完美,但略嫌晦涩难懂,且计算不方便,这限制了Lebesgue积分理论的普及推广。

不过,作为数学专业的学生,这是必修课,如何快速让学生理解掌握Lebesgue积分理论,是教学的一个难点。

以下对Lebesgue积分概念和性质的引入与讨论,希望能给同学们提供帮助。

一、 Lebesgue积分的概念(1)设f是可测集D上的非负简单函数,即存在D的分划∑nSymbolcB@ n 使f(x)=∑Si=1aiχEi(x) x∈D,其中E1,E2,···,En是互不相交的可测集,定义f在D上的Lebesgue积分为∫Df(x)dx=∑ni=1aim(Ei)。

(2)设f是可测集D上的非负可测函数,即存在D上的非负简单可测列fn,{fn(x)} 单增收敛于f(x),定义∫DSymboleB@ ∫D fndx。

(3)设f是可测集D上的可测函数,则令f+(x)=max{0,f(x)},f-(x)=max{0,-f (x)},若∫Df+(x)dx和∫SymboleB@ ,则定义∫Dfdx=∫Df+(x)dx-∫Df-dx。

为什么要学习勒贝格积分

为什么要学习勒贝格积分

为简单起见 ,设 y = f ( x) 是在[ a , b] 上定义的非负有界函
数 ,即 0 ≤ m ≤ f ( x) < M . 对[ m , M ] 作任意的分法
m = y0 < y1 < y2 < … < yn = M ,
考虑点集
Ei = { x ∈[ a , b] | yi- 1 ≤ f ( x) < yi | } ,
Vo l . J ul.
9 ,
,No . 4 2006
为什么要学习勒贝格积分 3
邓东皋1 常心怡2
(1. 中山大学教学系 广州 510275 ; 2. 陕西师范大学数学系 西安 710062)
摘 要 介绍数学发展史上的三次“完备化”,重点叙述黎曼积分的完备化 , 即勒贝格积分的思想. 后两次完
他同时还引进了许多涉及δ( x) 的运算 ,如 :
∫+ ∞ δ( x - y) f ( y) d y = f ( x) . -∞
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高等数学研究 2006 年 7 月
由此可见 ,
∫x δ( y) d y = Y ( x) ( - ∞ < x < + ∞) , -∞
所以这个δ( x) 也就是 Heaviside 函数的微商. Dirac 用他的这套运算处理许多物理问题 , 显得特别
Riemann 可积的函数 ,按新的积分定义也是可积的. 第二 , 如果按新的积分定义是可积的函数列
f k ( x) ,它有极限存在 : f ( x)
=
lim f
k →∞
k ( x)
, 则按新定义
f
( x)
的积分也存在 (即按照新定义
f
也是可
∫ ∫ b

勒贝格可积性研究

勒贝格可积性研究

勒贝格可积性研究勒贝格可积性(Lebesgue integrability)是数学分析中的一个重要概念,由法国数学家亨利·勒贝格在20世纪初提出。

勒贝格可积性是测度论的核心内容之一,并在实分析、概率论和数论等领域中有着广泛的应用。

具体地说,假设我们有一个定义在测度空间上的函数f:E→R,其中E是测度空间,R是实数集。

我们想要判断f是否是可积的,也就是说,我们想要找到一个值来“衡量”f在E上的积分是否存在。

∫f*(x)dx = sup{∫g(x)dx , g是一个简单函数,且0≤g(x)≤f(x)}而f的上积分(upper integral)定义为:∫f*(x)dx = inf{∫g(x)dx , g是一个简单函数,且f(x)≤g(x)}如果f的下积分和上积分都相等且有限,我们则称函数f是可积的,其积分等于下积分或上积分的值。

这就是勒贝格可积性的定义。

勒贝格可积性的实质是通过数列逼近来对函数进行近似。

简单函数可以看作是定义在有限测度空间上的分段常值函数,通过对定义域进行分割,并在每个子集上取常值来近似原函数。

我们用这些简单函数的积分值的下确界和上确界来近似原函数的积分值,如果这两个值相等且有限,那么我们就认为原函数是可积的。

勒贝格可积性的研究主要涉及了对可积函数的性质和定理的探讨。

例如,勒贝格可积性具有线性性质,即两个可积函数的线性组合仍然是可积的。

此外,如果一个函数在一些测度为零的集合上取值为零,则它是可积的。

还有,如果一个函数是有界的,则它也是可积的。

另一个与勒贝格可积性相关的重要结果是勒贝格收敛定理(Lebesgue convergence theorem)。

该定理认为,如果一个函数序列在测度空间上逐点收敛于另一个函数,并且这个函数序列都可积,则收敛函数也是可积的,并且其积分等于逐点收敛的函数序列的积分值。

总而言之,勒贝格可积性是测度论的重要内容,它为实分析、概率论和数论等领域中的积分理论提供了坚实的基础。

Lebusgue测度与积分论.doc(1)

Lebusgue测度与积分论.doc(1)

用集合分析法建立积分论框架摘要 在《实变函数》的理论体系及应用方式中,集合分析法都占有不可磨灭的地位。

本文通过两条主线:理论线和应用线阐述了集合分析法的在《实变函数》中的具体作用,从而给《实变函数》找到了一条更加清晰的发展脉络,并使得它的应用更具可操作性。

关键词:集合、分析、构造、黎曼积分、勒贝格测度、、勒贝格积分Lebusgue Measure and Calculus TheoryLi Suwen Hao Huiwei(College of math. and computer science, Hebei university, Baoding,071002)Abstract : This paper discussing the emerging of the ‘real function’ at the very beginning, mainly discusses the basic role of measure theory in real function theory. Elaborate the meaning of Caratheodory definition in practical use. Lebusque calculus theory is the further use of Riemann calculus, and as a new analysis tool, it overcomes many difficulties in using Riemann calculus theory, thus, elaborating the superiority over others in practical using. Key words : Jordan measure , Riemann calculus , Lebusgue measure , Measurable function, Lebusgue calculus作为近代积分论的基础,测度在其它数学分支如:泛函分析、概率论、复变函数等方面也有广泛的应用。

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