勒貝格微分定理

數學上,勒貝格微分定理是實分析的一條定理。這條定理大致是說,一個局部可積函式在幾乎每點的值,都是函式在該點為中心的無限小的球上的平均。換言之,該函式的定義域上幾乎處處都是勒貝格點。

定理敘述

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設 為局部可積函式,m為 的勒貝格測度。那么 中幾乎處處的x都符合 。

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證明

因為這定理是關於函式的局部性質,不失一般性,可假設函式 f定義在有界集合中,故 f為可積函式。

定義

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那么這定理就是對幾乎處處的x有Tf= 0。只需證對任何y> 0,集合{Tf>y}的測度為零。

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對連續函式,這定理顯然成立。連續函式在 中稠密,故此對任意正整數n,有連續函式g使得 。

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令 。由於g連續,有Tg= 0。

用三角不等式有

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設 。( Mh為 h的哈代-李特爾伍德極大函式。)從上式得

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因為 ,所以有

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若 Tf> y,則有 Mh> y/2或者| h| > y/2。因此

由哈代-李特爾伍德極大不等式得

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由積分的基本性質有 ,故得 。因此

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因為上式對所有正整數 n成立,從而知 m{ Tf> y}=0。定理得證。

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