2022年2022年可测函数与连续函数 .pdf

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1、可测函数与连续函数【摘要】本文从是什么,为什么,怎么样三个角度出发,首先介绍了一些相关的基本概念,之后叙述了将可测函数与连续函数联系起来的必要性和实际方法。【关键词】可测函数连续函数几乎处处逼近1.是什么什么是可测函数第三章主要围绕可测函数展开,那么本文首先对可测函数进行一个简单的概述,同时对之后证明是需要用到的一些定义和引理进行描述。1.1 基本定义可测函数:设f(x)是定义在可测集E a 都是可测集,则称f(x)为定义在E上的可测函数连续函数:设f(x)是定义在集U(x)E a E上的有限函数,如果对 P 0,v 5 0,使得 P x(x0;5),有|f(x)-f(x0)|,那么称函数f(

2、x)在点x0 处连续.如果f(x)在E中每一点都连续,则称f(x)在E上连续.几乎处处:给定一个可测集E,假如存在 E的一个子集,且使得性质 P 在上处处成立,则称性质P在E上几乎处处成立。几乎处处有限的可测函数:设,是定义于的函数,假如则称沿在连续;假如沿内任意一点都连续,则称沿连续。1.2 基本定理定理3.3.1 设是一个紧集,是一列沿连续的函数。若在上一致收敛于,则也沿连续。定理3.3.2(Egoroff)设和都是测度有限的集上的几乎处处有限的可测函数。若在上几乎处处收敛于,则对任何,有的闭子集,使,并且在上一致收敛于。引理 3.3.1设是中的闭集,函数沿连续,则可以开拓成上的连续函数,

3、并且=。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页,共 5 页 -引理3.3.2设是可测集上的简单函数。则对任何,有沿连续的函数使。2.为什么为什么把可测函数与连续函数联系起来数学分析中,我们关注的是函数的分析性质:连续性,可微性,可积性。但是一旦我们发现一个函数不连续,就认为这个函数性质不好,不再关心他。这是不对的。事实上,我们可以进一步分析,它的光滑程度如何?不连续点多吗?如果可以,我们可以对函数做一个小范围的修正,转化为我们熟悉的连续函数再进行接下来的研究。第三章学习的重点是简单函数,连续函数,可测函数之间的相互逼近,我们知道,任何一个可测函数正恰是一列简单函数逐点收敛的极

4、限,也是一列连续函数几乎处处收敛的极限。通过这样的逼近推广,就可以将基于可测函数的问题一般化常规化。因此,本文的重点在如何将可测函数与连续函数完美的联系起来,为以后通过连续函数来分析可测函数做一个铺垫。3.怎么样详细论证联系的过程3.1 连续函数的可测性定理1可测集上的连续函数都是可测函数。证明:对任意,设,则由连续性假设,存在x的某邻域,使。因此,令,则:反之,显然有,因此:从而:但 G是开集(因为它是一族开集这并),而E 为可测集,故其交仍为可测集,即为可测集,由定义知:f(x)是可测函数。但可测函数不一定连续例例:可测函数Dirichlit函数在上处处间断名师资料总结-精品资料欢迎下载-

5、名师精心整理-第 2 页,共 5 页 -3.2 用连续函数逼近可测函数,可测函数的连续性引理 1:设 F 是 R中的闭集,函数f 没 F 连续,则f 可以开拓成R的连续函数,并且:证明:此时是开集,其中开区间族两两不相交。今定义若线性若且有界若其中若其中则显然是 R上的连续函数,它是f 的开拓。引理得证。引理 2:设是可测集上的简单函数。则对任何,有没的连续的函数使证明:不妨设,其中都是实数且两两不同。令,则两两不相交且.现对每一,令是的闭子集且此时易知沿闭集连续。由引理1,作为上的函数可以开拓成沿连续的函数,此时引理证毕。定理 1(Lusin)设 为可测集上几乎处处有限的可测函数,则对任意的

6、,有沿连续的函数使,并且。(去掉一个小测度集,在留下的集合上连续)证明:不失一般性设在上处处有限。先设是有限可测集。由定理 2.3,有上的简单函数列,使。现对每一,由引理 2.2,存在沿连续的函数,使,令名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页,共 5 页 -,则并且在上。由于有界,所以存在的有界闭子集,使得在上一致收敛于并且。再由定理2.2,沿连续.这样由引理2.1,作为上的函数可以开拓成沿连续的函数。此时。这样我们在有界的条件下证明了定理。对一般的,此时对每一整数,令,则都是有界的。从而由上段证明,对每一,存在的闭子集,使沿连续,并且,此时是闭集,并且沿连续。由引理 2.1

7、,作为上的函数可以开拓成上的连续的函数,并且。定理证毕。推论若是上几乎处处有限的可测函数,则对任何,有上连续函数,使,并且。定理 2 设为可测集,为上的实函数,如果对任何,存在闭集,使 在上连续,且,则为上可测。定理 3 设为上的可测集,是上几乎处处有限的可测函数,则对任何,存在闭集,及上的连续函数,使(1)在上。(2)。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页,共 5 页 -如果在 E上,还可要求.证明:由定理1,有闭集,使,而是上的连续函数,因此问题在于扩张上的,使其在整个空间上连续。是有界闭集,因此是从一闭区间中去掉有限个或可数多个互不相交的开区间而成,设这些开区间是,现在我们定义一个函数,使当或时当时此外,当时,令的图形是联,的直线,当及时,分别联,及,的直线,于是是整个直线上的连续函数,且满足定理的各项要求。【参考文献】周性伟.实变函数.北京:科学出版社,2010 戴培良.可测函数与连续函数的关系.常熟理工学院学报,2008 年 2 月第 22 卷第 2 期名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页,共 5 页 -

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