閉區間上的單調函式也可以有無限個不連續點,為什麼閉區間上單調函式一定可積,不連續點無限的函式就不可積?

時間 2021-05-31 08:41:11

1樓:

命題1閉區間上的單調函式最多有可數無窮個不連續點,也就是可列間斷點.

證明思路是,利用單調函式在每個間斷點左右函式極限不等的特性,劃出函式間斷區間,這些間斷區間與函式值域最多有乙個交點,從每個間斷區間中,選取乙個有理數,那麼所有的間斷區間就和有理數集建立最多一一對應的關係,也就是可列關係.

命題2,閉區間上單調函式一定黎曼可積,

這和命題1是聯絡的,本質也是因為黎曼可積的充要條件是函式有界,且幾乎處處連續,這叫勒貝格定理.

什麼是幾乎處處連續,也就是間斷點的數量是可列多個的,用測度語言說,就是間斷點集的測度為0

正好,單調函式在閉區間上既是有界的,又是可列間斷的,所以單調函式是可積的.

怎麼理解這個測度為0,就是用於覆蓋他們的開覆蓋集區間長度總和可以任意小,

同時間斷點集對應的函式值也是有限的,所以他們在乙個子區間上的振幅也是有限的,

所以在間斷點集上做子區間振幅乘以子區間長,並將劃分長度趨向0,求和得到的振幅面積是任意小的.

再加上函式在連續點集做出的振幅面積也是任意小的.

於是就得到該函式的振幅面積任意小,也就滿足了可積的第一充要條件.

勒貝格定理的證明思路

2樓:

間斷點零測時黎曼可積(對於歐氏空間上有界閉區間上有界函式),這個定理(lebeshue's integrability criterion,有個名字方便各位自行搜尋學習)其實就是數學分析範圍內的定理,只不過很多教材要補充測度知識。

測度相關知識應該在數分中多元微積分會涉及(邊界的測度0(由有界性即得容度0)才可積之類的…) 然後加上一些歐氏空間中集合性質、有界覆蓋定理…至少看證明是無障礙的。當然在一元微積分裡引入也是可行的,我的數分老師就是講完黎曼積分馬上講了cantor集,講了測度容度…這個學習順序也可以參考。

回到具體問題上,閉區間上單調函式可積怎麼用這個準則。有理數集有兩個很好的性質:零測(由可數性易證)、稠密,考慮該單調函式的值域,再由嚴格單調函式定義域到值域是個單射(具體來說,值域有界,每個跳躍間斷點對應乙個躍度區間,由稠密性每個區間裡必定有乙個有理數,即區間數比有理數「少」)…即得間斷點零測,由勒貝格準則即得證。

3樓:

不連續點無限的函式不可積。

這一命題是錯的,只要間斷點是零測集就黎曼可積,建議題主換本教材看看,比如中科大的《數學分析教程》,裡面有較為詳細的論述。再進一步的了解,就是實分析中的內容了。

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