- •Інтеграл Лебега
- •Розділ 4. Інтеграл Лебега
- •4. Найпростіші властивості інтеграла Лебега по множині скінченної міри. Нехай – множина скінченної міри.
- •5. Ознаки інтегровності функцій на множині скінченної міри.
- •6. Властивості інтеграла як функції множини на множині скінченної міри.
- •7. Граничний перехід під знаком інтеграла по множині скінченної міри.
- •10. Зв’язок між інтегралами Рімана і Лебега.
10. Зв’язок між інтегралами Рімана і Лебега.
Теорема
1.
Якщо
функція
є інтегрованою за Ріманом на скінченному
проміжку
,
то вона інтегрована на
за мірою Лебега на
і обидва інтеграли є рівними:
,
де –лінійна міра Лебега на .
Теорема 2. Для абсолютної збіжності невласного інтеграла Рімана
(1)
необхідно
і достатньо, щоб функція
була інтегровною на
за мірою Лебега на
.
Якщо остання умова виконана, то
,
(2)
де –міра Лебега на .
Зауваження
1.
Якщо
–лінійна
міра Лебега на
,
то для позначення інтеграла Лебега
використовують також символи
,
,
,
та інші.
3.
Вимірний простір. Імовірнісний простір.
Простором
з мірою називається упорядкована трійка
,
де
–деяка
непорожня множина,
–деяка
сукупність підмножин множини
,
а
–деяка
міра, для якої
.
Якщо
,
то простір з мірою називається вимірним
простором. Якщо
–вимірний
простір, і
,
то
–також
вимірний простір, де
–множина
тих
,
які подаються у вигляді
,
де
.
Міра
називається імовірнісною, якщо
.
Імовірнісним простором називається
вимірний простір, в якому
–імовірнісна
міра. Імовірнісний простір лежить в
основі сучасного підходу до побудови
теорії імовірності. Цей підхід
запропонований А.Колмогоровим. При
цьому на міру накладають деякі додаткові
обмеження (міра
повина бути повною і зліченно- адитивною,
а сукупність множин
– утворювати
-алгбру).
При розгляді вимірного простору як
імовірнісного змінюється термінологія:
–називається
простором елементарних випадкових
подій, елементи простору
–елементарними випадковими подіями,
елементи множини
,
тобто вимірні множини, –випадковими
подіями (
–неможлива
подія,
–достовірна
подія), вимірна функція
–випадкова
величина,
–імовірність
випадкової події
,
послідовності
функцій
збігається майже скрізь–послідовність
випадкових величин збігається з
імовірністю
(майже напевно) і т.д. Імовірносний
простір називається скінченним
імовірнісним простором, якщо
–скінченна
множина і
–сукупність
всіх підмножин множини
.
Імовірнісний простір називається
зліченним імовірнісним простором, якщо
–зліченна
множина і
–сукупність
всіх підмножин множини
.
При розгляді елементарних імовірнісних
задач (кидання кубика, монети) імовірнісний
простір є скінченним.
Зауваження 1. Подальше узагальнення міри і інтеграла пов’язано з розглядом знакозмінних мір, зарядів тощо.
11. Запитання для самоконтролю.
1. Сформулюйте означення простої функції.
2. Сформулюйте означення інтеграла Лебега простої функції по множині скінченної міри.
3. Сформулюйте означення сумовної функції по множині скінченної міри та її інтеграла Лебега.
4. Сформулюйте означення сумовної функції по множині нескінченної міри та її інтеграла Лебега.
5. Сформулюйте і доведіть теорему про умови вимірності простої функції.
6. Сформулюйте і доведіть теорему про умови вимірності функції в термінах простих функції.
7. Сформулюйте про адитивну властивість інтеграла простої функції як функції проміжку.
8. Сформулюйте і доведіть теореми про коректність означення інтеграла Лебега по множині скінченної міри.
10. Сформулюйте теореми про властивості інтеграла Лебега як функції проміжку і доведіть одну з них.
11. Сформулюйте і доведіть теорему про нерівність Чебешова.
12. Сформулюйте теорему про абсолютну неперервність інтеграла Лебега.
14. Сформулюйте теорему Лебега про граничний перехід зв інтегралі.
15. Сформулюйте і доведіть теорему Леві про граничний перехід зв інтегралі.
16. Сформулюйте і доведіть теорему(лему) Фату про граничний перехід в інтегралі.
17. Сформулюйте теорему про взаємозв’язок між інтегралами Лебега та Рімана.
12. Вправи та задачі.
1. З’ясуйте, чи функція є інтегровною за Лебегом на множині
,
,
,
.
,
.,
.
,
.,
., .
,
.,
.,
.,
.,
.,
.,
.,
.,
.,
,
.,
.,
.,
,
,
., .
,
.,
.,
.,
,
.,
.
2.
Знайдіть
інтеграл
,
.
,
.
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
.
,
.
,
для
.
,
для
.
,
для
.
,
.,
.,
.
,
для
.
,
для
.
,
.
,
.,
.,
., .
,
для
,
,
.,
.,
.
,
.
3.
Знайдіть
і з’ясуйте, чи
,
.
,
.
,
.
,
.
,
.
,
.
,
.
,
.
,
.
,
.
.
.
.
,
., .
,
.
,
.
,
.
,
.
,
.
,
.
,
.
,
.
,
.
,
.
,
., .
.
,
.
,
.
