第3.4节 几乎连续函数与积分 第3.5节 微积分基本定理 第3.4节 几乎连续函数与积分 第3.5节 微积分基本定理 第三章 测度与积分 北京师范大学数学科学学院 授课教师:刘永平
(广义)R-积分与L-积分的关系(二) 基本内容 (1)R-积分与L-积分的关系(部分); (2)广义R-积分与L-积分关系; (3)第二积分中值公式; (4) 微积分基本定理; (5) 一些例子; (6) 小结.
回忆前次课的记号和部分内容 记号:用 表示n维矩形D的一个分法. 以下假定:实函数 f 在矩形上有界.
上阶梯函数与下阶梯函数 黎曼大和与小和
本次课继续证明: 定理3. 设D是n维矩形. (1)若f 在D上是黎曼可积的,则f 在D上是勒贝格可积的,且其两种类型积分值相同. (2)若 f 是D上的有界函数. 则, f 在D上为黎曼可积函数的充分必要条件是f 在D上几乎处处连续.
上次课已经证明了:结论(1)以及结论(2)的必要性部分. 下面证明结论(2)的充分性部分. 即, 若f是D上的几乎处处连续的有界函数,则f是黎曼可积的.为此,只需证:
等价地,只需证:对任意的分法列 满足 ,有
例子(判断函数是否黎曼可积) 例4.1. 用 表示n维有理点集. 定义函数f(x)= 其中D 为内部不空的方块. 则 .
例4.2. 把开区间(0,1)的全体有理数写成可数集 . 令开集 例4.2. 把开区间(0,1)的全体有理数写成可数集 . 令开集 (见例3.3). 证明:函数 不是黎曼可积的.
例4.3. 黎曼函数是(0,1)上的函数,由下列方式定义: 则f(x)在(0,1)上黎曼可积.
例4.4.有界区间上的有界单调函数是黎曼可积的.
广义R-积分与L-积分的关系 定理4. 设 f 是一个n维开区域G上的广义R-可积的函数. 则 f 在G上为L可积的充分必要条件是f 为G上广义绝对R-可积的函数.
为叙述简便,仅就一元的一个情况证明. 假定函数 f 定义在区间 上且在 的任何有限子区间上黎曼可积.
如果极限 存在且有限,则称f 在 上广义黎曼可积. 如果|f | 在这个区间也广义黎曼可积, 则称称f 在 上广义绝对黎曼可积. 一个特殊情形的广义R积分定义 如果极限 存在且有限,则称f 在 上广义黎曼可积. 如果|f | 在这个区间也广义黎曼可积, 则称称f 在 上广义绝对黎曼可积.
反例: 例4.5. 函数f 有如下方式定义: 则,f 在R上广义R可积,但它不是L可积.
微积分基本定理 原函数定义:若f 定义在[a,b]上,且存在F,使得 则称F是f 在[a,b]上的一个原函数. 定理:设函数 若f 在[a,b]上有原函数F,则
小结 (1) 当D为矩形时,则 且 (2) 当G为开集时, 则G上的广义绝对可积函数类是 的子集. (3) 当 时,若f 还是D上R-可积或G上广义绝对R-可积函数时,f的积分计算可转化为后两类积分的计算.
(4) 如一个L-可积函数f与一个R-可积函数(或广义绝对R可积函数)g几乎处处相等时, f的积分性质可以转化为g的类似性质处理
习题3.4. 2, 3, 4, 7, 8, 9, 11, 12. 习题3.5. 3, 5, 6, 8, 9.