勒貝格控制收斂定理

勒貝格控制收斂定理,提供了積分運算和極限運算可以交換運算順序的一個充分條件,顯示出勒貝格積分相比於黎曼積分的優越性,在數學分析和實變函式論中有很大的套用。

勒貝格控制收斂定理

數學分析測度論中,勒貝格控制收斂定理提供了積分運算和極限運算可以交換運算順序的一個充分條件。在分析逐點收斂的函式數列勒貝格積分時,積分號和逐點收斂的極限號並不總是可以交換的。控制收斂定理說明了,如果逐點收斂的函式列的每一項都能被同一個勒貝格可積的函式“控制”(即對變數的任何取值,函式的絕對值都小於另一個函式),那么函式列的極限函式的勒貝格積分等於函式列中每個函式的勒貝格積分的極限。勒貝格控制收斂定理顯示出勒貝格積分相比於黎曼積分的優越性,在數學分析和實變函式論中有很大的套用。

控制函式的必要性

控制收斂定理能夠成立的一個重要因素是存在一個可積的函式,使得函式列收斂的過程能夠“安全”進行。如果缺少這個條件,調換運算次序就可能會導致各種後果。下面是一個例子:
定義函式 fn 為:對於 (0,1/n] 中的 x , fn(x) = n 。對於(1/n,1]中的 x ,fn(x) = 0 。對(0,1] 中的任意 x ,當 n 趨於無窮大時,fn(x) 總趨於零,同時 fn 在(0,1] 上的積分總是1。結果是:
控制收斂定理不成立。由此可見,可積的控制函式是定理成立的必需條件。

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