§ 2. Các họ khả tổng của các độ đo dương
1. Định nghĩa về họ khả tổng của các độ đo
Cho là một họ các độ đo dương trên một không gian địa phương compact X; họ được gọi là một họ độ đo khả tổng nếu nó khả tổng trong không gian vectơ các độ đo thực trên X, được trang bị tôpô mơ hồ (GT, III, §5, No. 1). Điều này tương đương với việc nói rằng với mọi hàm , họ các số khả tổng trong . Thật vậy, điều kiện này hiển nhiên là cần thiết; ngược lại, nếu nó được thỏa mãn thì dạng tuyến tính trên là dương, do đó là một độ đo dương (Chương III, §1, No. 5, Định lý 1), và ta kiểm tra ngay lập tức rằng các tổng riêng hữu hạn của họ hội tụ mơ hồ đến , theo bộ lọc tiết diện của tập hợp các tập con hữu hạn của A (GT, III, §5, No. 1, Định nghĩa 1).
Vì mỗi phần tử của là hiệu của hai phần tử của , họ khả tổng nếu và chỉ nếu
với mọi hàm . Điều kiện này cũng tương đương với điều sau đây:
(2)
Thật vậy, (2) suy ra (1) vì , trong đó S ký hiệu giá đỡ compact của . Ngược lại, nếu K là một tập compact, tồn tại một hàm sao cho (Chương III, §1, No. 2, Bổ đề 1), và suy ra rằng (1) suy ra (2).
Nhận xét 1
Ngay lập tức thấy rằng, khi họ khả tổng, tổng của nó là cận trên đúng trong của các tổng riêng hữu hạn , trong đó J chạy qua tập hợp các tập con hữu hạn của A.
Nhận xét 2
Cho là một họ các độ đo phức trên X; họ được gọi là khả tổng nếu họ của các độ đo dương khả tổng; điều này chưa đủ để họ khả tổng trong không gian vectơ được trang bị tôpô mơ hồ (xem Bài tập 3).
2. Tích phân đối với một tổng của các độ đo dương
Trong suốt số này, X ký hiệu một không gian địa phương compact, một họ khả tổng các độ đo dương trên X, và là độ đo .
Mệnh đề 1
— Cho f là một hàm số lượng dương xác định trên X. Khi đó
Điều này suy ra ngay từ Nhận xét 1, Mđ. 11 của §1, No. 3 và Mđ. 3 của §1, No. 1.
Hệ quả 1
— *Với mọi tập con compact (tương ứng mở và tương đối compact) M của X,
Hệ quả 2
— *Để một tập con N của X là địa phương -không đáng kể, cần và đủ rằng, với mọi , N là địa phương -không đáng kể.
Hệ quả 3
— *Với mọi hàm ,
Bất đẳng thức là hiển nhiên nếu không -điều tiết, vì khi đó (, No. 2, Mệnh đề 7). Nếu là -điều tiết thì là -điều tiết với mọi , vì mọi tập mở khả tích theo đều khả tích theo ; quan hệ (4) khi đó suy ra ngay từ (3) và từ Mệnh đề 7 của , No. 2.
Có thể xảy ra rằng hai vế của (4) không bằng nhau, ngay cả khi A đếm được và mỗi của là một độ đo điểm (, Bài tập 4 a)).
Mệnh đề 2
— *Cho là một ánh xạ từ vào một không gian tôpô . Để là -đo được, cần và đủ là là -đo được với mọi .
Điều này suy ra ngay từ Hệ quả 2 của Mệnh đề 11 của .
Mệnh đề 3
— *Để một ánh xạ từ vào một không gian Banach là khả tích thiết yếu theo , cần và đủ là khả tích thiết yếu theo với mọi và
Họ khi đó là khả tổng tuyệt đối trong , và
Thật vậy, để khả tích thiết yếu theo (tương ứng khả tích thiết yếu theo ), cần và đủ là đo được theo độ đo (tương ứng ) và (tương ứng ), theo Mệnh đề 9 của , No. 3. Phần đầu của mệnh đề do đó suy ra ngay từ các Mệnh đề 2 và 1. Nếu khả tích thiết yếu theo , bất đẳng thức
suy ra rằng họ là khả tổng tuyệt đối trong , và chuẩn của tổng không lớn hơn chuẩn của trong . Tập hợp các thỏa mãn (6) vì thế là một không gian con tuyến tính đóng của ; mà không gian con này cũng trù mật trong , vì nó chứa các hàm dạng , trong đó và là một hàm dương hữu hạn khả tích (Mệnh đề 1). Do đó và mệnh đề được chứng minh.
Mệnh đề 3 cũng có thể được suy ra từ định lý tổng quát về tích phân sẽ được chứng minh ở §3 (No. 3, Định lý 1).
Hệ quả 1
— Giả sử rằng là -khả tích; khi đó là -khả tích với mọi , và công thức (6) đúng. Ngược lại, nếu tập hợp là hữu hạn và là -khả tích với mọi , thì hàm là -khả tích.
Nếu khả tích theo , thì khả tích thực chất theo và -điều độ (§ 1, No. 3, Cor. of Prop. 9); do đó khả tích thực chất theo và -điều độ, suy ra -khả tích, với mọi . Ngược lại, nếu là hữu hạn và nếu là -khả tích với mọi , thì khả tích thực chất theo theo Prop. 3, và chỉ cần kiểm tra rằng ; điều này suy ra ngay từ quan hệ (Ch. IV, §1, No. 3, Prop. 15).
Hệ quả 2
— Cho là một độ đo phức trên ; đặt , , , . Để một ánh xạ của vào một không gian tôpô (tương ứng vào một không gian Banach ) là đo được (tương ứng khả tích thực chất, khả tích) đối với độ đo , điều kiện cần và đủ là nó đo được (tương ứng khả tích thực chất, khả tích) đối với từng độ đo ().
Nếu là đo được (tương ứng khả tích thực chất, khả tích) đối với , thì theo định nghĩa đo được (tương ứng khả tích thực chất, khả tích) đối với độ đo , do đó cũng đối với các độ đo , mà . Ngược lại, nếu đo được (tương ứng khả tích thực chất, khả tích) đối với các độ đo , thì Prop. 2 (tương ứng Prop. 3, Cor. 1 of Prop. 3) suy ra rằng đo được (tương ứng khả tích thực chất, khả tích) đối với độ đo , mà .
3. Phân tích một độ đo thành tổng các độ đo có giá đỡ compact
Mệnh đề 4
— Cho là một độ đo dương trên một không gian compact địa phương , và cho là một tập trù mật theo gồm các tập con compact của . Tồn tại một họ khả tổng gồm các độ đo dương trên sao cho , và sao cho các giá đỡ của các độ đo thuộc và tạo thành một họ đếm được địa phương gồm các tập compact rời nhau từng đôi một.
Nếu độ đo là điều độ, thì tập chỉ số có thể lấy đếm được.
Xét một họ đếm được địa phương gồm các phần tử của rời nhau từng đôi một sao cho tập là không đáng kể địa phương đối với
(Ch. IV, §5, No. 9, Mệnh đề 14). Với mọi hàm , đặt
Bây giờ, cho là giá đỡ compact của , và cho là tập đếm được gồm các sao cho . Vì tập là -không đáng kể,
Nhận xét
Một độ đo dương có thể là tổng của một dãy các độ đo có giá đỡ compact, mà không điều độ (xem Bài tập 4 a) của § 1).
Bài tập
Xem các bài tập cho § 2.