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§ 3。连续向量值函数的积分
*在此过程中,截面、X表示局部紧致空间,E 表示R \mathbf{R} R 或C \mathbf{C} C 上的局部凸空间。我们用E ′ E' E ′ 表示E的对偶(E上连续线性形式的空间),用E ′ ∗ {E'}^* E ′ ∗ 表示E ′ E' E ′ 的代数对偶(E ′ E' E ′ 上所有线性形式的空间);对于z ∈ E z \in E z ∈ E 、z ′ ∈ E ′ z' \in E' z ′ ∈ E ′ 、z ′ ∗ ∈ E ′ ∗ {z'}^* \in {E'}^* z ′ ∗ ∈ E ′ ∗ ,我们写为⟨ z , z ′ ⟩ = z ′ ( z ) \langle z, z' \rangle = z'(z) ⟨ z , z ′ ⟩ = z ′ ( z ) 、⟨ z ′ ∗ , z ′ ⟩ = z ′ ∗ ( z ′ ) \langle {z'}^*, z' \rangle = {z'}^*(z') ⟨ z ′ ∗ , z ′ ⟩ = z ′ ∗ ( z ′ ) 。
回想一下,如果 E 是 Hausdorff,则可以通过将元素 z ∈ E z \in E z ∈ E 与 E ′ E' E ′ 上的线性形式 z ′ ↦ ⟨ z , z ′ ⟩ z' \mapsto \langle z, z' \rangle z ′ ↦ ⟨ z , z ′ ⟩ 识别为 E ′ ∗ {E'}^* E ′ ∗ 的线性子空间来识别 E,并且配备弱拓扑 σ ( E ′ ∗ , E ′ ) \sigma({E'}^*, E') σ ( E ′ ∗ , E ′ ) 的 E ′ ∗ {E'}^* E ′ ∗ 可以是规范地认为E的完成配备了削弱的拓扑σ ( E , E ′ ) \sigma(E, E') σ ( E , E ′ ) 。
1. 向量值函数的积分定义
Recall that a mapping f of X into E is said to be weakly continuous if, for every z ′ ∈ E ′ z' \in E' z ′ ∈ E ′ , the mapping x ↦ ⟨ f ( x ) , z ′ ⟩ x \mapsto \langle f(x), z' \rangle x ↦ ⟨ f ( x ) , z ′ ⟩ of X into C \mathbf{C} C (in other words the mapping z ′ ∘ f z' \circ f z ′ ∘ f , also denoted ⟨ f , z ′ ⟩ \langle f, z' \rangle ⟨ f , z ′ ⟩ ) is continuous. 如果对于每个 z ′ ∈ E ′ z' \in E' z ′ ∈ E ′ ,映射 x ↦ ⟨ f ( x ) , z ′ ⟩ x \mapsto \langle f(x), z' \rangle x ↦ ⟨ f ( x ) , z ′ ⟩ 具有紧致支持,我们可以说 X 的映射 f 进入 E 是*紧致支持的标量*。 我们将 X 的映射的 K ~ ( X ; E ) \widetilde{\mathscr{K}}(X; E) K ( X ; E ) 空间表示为 E,它们是*弱连续且紧致支持的标量*;显然K ~ ( X ; E ) ⊃ K ( X ; E ) \widetilde{\mathscr{K}}(X; E) \supset \mathscr{K}(X; E) K ( X ; E ) ⊃ K ( X ; E ) ,但这两个空间不一定相同(见下面的*例*2);然而,当 E 是有限维时,它们是相等的。
注在函数的定义是弱连续的(分别是紧支持的标量),E的拓扑仅通过E的对偶E ′ E' E ′ 的中介进行干预;因此,当 E 的拓扑被对偶相同的任何局部凸拓扑替换时,这些函数中的集合不会改变。
如果E和F是对偶中的两个向量空间,我们注说,X到E中的映射对于σ ( E , F ) \sigma(E, F) σ ( E , F ) 来说是“连续”,并且说它是“弱连续”,这意味着相同的意思。
令f f f 为X X X 到E E E 的映射,紧支持的弱连续和标量,并令μ \mu μ 为X X X 的测度;对于每个z ′ ∈ E ′ z' \in E' z ′ ∈ E ′ ,我们有z ′ ∘ f ∈ K ( X ) z' \circ f \in \mathscr{K}(X) z ′ ∘ f ∈ K ( X ) ; 集合
φ ( z ′ ) = ∫ ⟨ f ( x ) , z ′ ⟩ d μ ( x ) = μ ( z ′ ∘ f ) .
\varphi(z') = \int \langle f(x), z' \rangle d\mu(x) = \mu(z' \circ f).
φ ( z ′ ) = ∫ ⟨ f ( x ) , z ′ ⟩ d μ ( x ) = μ ( z ′ ∘ f ) .
很明显,φ \varphi φ 是E ′ E' E ′ 上的线性形式,因此是E ′ ∗ {E'}^* E ′ ∗ *的*元素。
对于每个函数f ∈ K ~ ( X ; E ) f \in \widetilde{\mathscr{K}}(X;E) f ∈ K ( X ; E ) ,我们称f f f 相对于μ \mu μ 的积分,并用∫ f d μ \int f d\mu ∫ f d μ 或∫ f ( x ) d μ ( x ) \int f(x) d\mu(x) ∫ f ( x ) d μ ( x ) ,或∫ f μ \int f \mu ∫ f μ ,或∫ f ( x ) μ ( x ) \int f(x)\mu(x) ∫ f ( x ) μ ( x ) ,元素定义的E ′ ∗ {E'}^* E ′ ∗ 表示
被以下引用 1 被以下引用 命题 1
⟨ ∫ f d μ , z ′ ⟩ = ∫ ⟨ f , z ′ ⟩ d μ for all z ′ ∈ E ′ .
\left\langle \int f d\mu, z' \right\rangle = \int \langle f, z' \rangle d\mu \quad \text{for all } z' \in E'.
⟨ ∫ f d μ , z ′ ⟩ = ∫ ⟨ f , z ′ ⟩ d μ for all z ′ ∈ E ′ .
我们注即使E E E 是*Hausdorff*和f ∈ K ( X ; E ) f \in \mathscr{K}(X;E) f ∈ K ( X ; E ) ,*也不一定有*∫ f d μ ∈ E \int f d\mu \in E ∫ f d μ ∈ E (例1;cf.No. 3)。
— 1) 假设E E E 是C \mathbf{C} C 和Hausdorff上的*有限维的*,因此如果( e i ) 1 ≤ i ≤ n (e_i)_{1 \leq i \leq n} ( e i ) 1 ≤ i ≤ n 是E E E 的基,则映射
( ξ 1 , … ξ n ) ↦ ∑ i = 1 n ξ i e i
(\xi_1, \ldots \xi_n) \mapsto \sum_{i=1}^n \xi_i e_i
( ξ 1 , … ξ n ) ↦ i = 1 ∑ n ξ i e i
是C n \mathbf{C}^n C n 到E E E 的*同构*。然后我们知道E E E 上的每个线性形式都是连续的,在其他字中,E ′ E' E ′ 与E E E 的代数对偶E ∗ E^* E ∗ 相同,并且E ′ ∗ {E'}^* E ′ ∗ 可以规范地与E E E 等同。令( e i ′ ) 1 ≤ i ≤ n (e'_i)_{1 \leq i \leq n} ( e i ′ ) 1 ≤ i ≤ n 为E ′ E' E ′ 对( e i ) (e_i) ( e i ) 的基;为了使X X X 到E E E 的映射f f f 是弱连续且具有紧支撑的标量,函数f i = e i ′ ∘ f f_i = e'_i \circ f f i = e i ′ ∘ f 是具有紧支撑连续的充分必要;那么我们对所有 x ∈ X x \in X x ∈ X 都有 f ( x ) = ∑ i = 1 n f i ( x ) e i f(x) = \sum_{i=1}^n f_i(x) e_i f ( x ) = ∑ i = 1 n f i ( x ) e i ,并且
∫ f d μ = ∑ i = 1 n μ ( f i ) e i .
\int f d\mu = \sum_{i=1}^n \mu(f_i) e_i.
∫ f d μ = i = 1 ∑ n μ ( f i ) e i .
2) 让我们在X X X 采取E E E 空间M ( X ; C ) \mathscr{M}(X; \mathbf{C}) M ( X ; C ) 的措施,配备*模糊*拓扑(§ 1, No. 9);然后,E E E 的对偶E ′ E' E ′ 可以被规范地识别为空间K ( X ; C ) \mathscr{K}(X; \mathbf{C}) K ( X ; C ) (TVS,II, § 6, No. 2,提案3)。 X X X 到E E E 的映射x ↦ ε x x \mapsto \varepsilon_x x ↦ ε x 是*连续的*(§ 1, No. 9,命题13),但是如果X X X 不是紧致的,那么它的支持不是紧致的;然而,它是*紧凑*支持,因为对于每个函数 f ∈ E ′ f \in E' f ∈ E ′ 函数 x ↦ ⟨ ε x , f ⟩ = f ( x ) x \mapsto \langle \varepsilon_x, f \rangle = f(x) x ↦ ⟨ ε x , f ⟩ = f ( x ) by 定义都有紧凑支持。而且,
∫ ⟨ ε x , f ⟩ d μ = ∫ f ( x ) d μ ( x ) = ⟨ μ , f ⟩
\int \langle \varepsilon_x, f \rangle d\mu = \int f(x) d\mu(x) = \langle \mu, f \rangle
∫ ⟨ ε x , f ⟩ d μ = ∫ f ( x ) d μ ( x ) = ⟨ μ , f ⟩
对于每个函数 f ∈ K ( X ; C ) = E ′ f \in \mathscr{K}(X; \mathbf{C}) = E' f ∈ K ( X ; C ) = E ′ ,这证明了
∫ ε x d μ ( x ) = μ
\int \varepsilon_x d\mu(x) = \mu
∫ ε x d μ ( x ) = μ
对于 X X X 上的每个小节 μ \mu μ 。
3)如果E E E 是Hausdorff,那么对于每个点y ∈ X y \in X y ∈ X 和每个函数f ∈ K ~ ( X ; E ) f \in \widetilde{\mathscr{K}}(X; E) f ∈ K ( X ; E ) ,我们有
∫ f d ε y = f ( y )
\int f d\varepsilon_y = f(y)
∫ f d ε y = f ( y )
因为∫ ⟨ f , z ′ ⟩ d ε y = ⟨ f ( y ) , z ′ ⟩ \int \langle f, z' \rangle d\varepsilon_y = \langle f(y), z' \rangle ∫ ⟨ f , z ′ ⟩ d ε y = ⟨ f ( y ) , z ′ ⟩ 乘定义。
引用了 2 · 被以下引用 1 引用了 III § 1. 。局部紧凑措施空间 , 命题 13, III § 1
被以下引用 命题 8
2. 矢量积分的性质
— *映射
( f , μ ) ↦ ∫ f d μ
(f, \mu) \mapsto \int f d\mu
( f , μ ) ↦ ∫ f d μ
引用了 1 · 被以下引用 1 引用了 定义 1
被以下引用 命题 1, III § 1
K ~ ( X ; E ) × M ( X ; C ) \widetilde{\mathscr{K}}(X; E) \times \mathscr{M}(X; \mathbf{C}) K ( X ; E ) × M ( X ; C ) 到 E ′ ∗ E'* E ′ ∗ 是双线性 。
命题紧随 Def. 之后。 No. 1 中的 1 个。
令u u u 为E E E 的连续线性映射变为局部凸空间F F F ;我们知道转置t u ^t u t u 是F F F 的对偶F ′ F' F ′ 到E E E 的对偶E ′ E' E ′ 的线性映射;我们用 t t u ^{tt} u tt u 映射 E ′ ∗ → F ′ ∗ {E'}^* \to {F'}^* E ′ ∗ → F ′ ∗ 、转置或 t u ^t u t u 表示(代数意义上);当E E E 和F F F 是Hausdorff并且分别用E ′ ∗ {E'}^* E ′ ∗ 和F ′ ∗ {F'}^* F ′ ∗ 的子空间规范地识别时,t t u ^{tt} u tt u 扩展映射u u u 。有了这些记号:
— 令 u u u 为 E E E 的连续线性映射变为局部凸空间 F F F ;对于每个函数 f ∈ K ~ ( X ; E ) f \in \widetilde{\mathscr{K}}(X;E) f ∈ K ( X ; E ) 、函数 u ∘ f u \circ f u ∘ f 属于到 K ~ ( X ; F ) \widetilde{\mathscr{K}}(X;F) K ( X ; F ) 以及
∫ u ( f ( x ) ) d μ ( x ) = t t u ( ∫ f ( x ) d μ ( x ) ) .
\int u(f(x))\, d\mu(x) = ^{tt} u \left( \int f(x)\, d\mu(x) \right).
∫ u ( f ( x )) d μ ( x ) = tt u ( ∫ f ( x ) d μ ( x ) ) .
被以下引用 2 被以下引用 命题 8 , 注, VII § 3
对于每个连续的线性形式z ′ ∈ F ′ z' \in F' z ′ ∈ F ′ ,我们在设定y ′ = z ′ ∘ u = t u ( z ′ ) ∈ E ′ y' = z' \circ u = {}^t u(z') \in E' y ′ = z ′ ∘ u = t u ( z ′ ) ∈ E ′ 上有z ′ ∘ u ∘ f = y ′ ∘ f z' \circ u \circ f = y' \circ f z ′ ∘ u ∘ f = y ′ ∘ f ,从而第一个断言;此外,对于所有z ′ ∈ F ′ z' \in F' z ′ ∈ F ′ ,
⟨ ∫ ( u ∘ f ) d μ , z ′ ⟩ = ∫ ⟨ u ∘ f , z ′ ⟩ d μ = ∫ ⟨ f , t u ( z ′ ) ⟩ d μ = ⟨ ∫ f d μ , t u ( z ′ ) ⟩ = ⟨ t t u ( ∫ f d μ ) , z ′ ⟩ ,
\left\langle \int (u \circ f)\, d\mu, z' \right\rangle = \int \langle u \circ f, z' \rangle\, d\mu = \int \langle f, {}^t u(z') \rangle\, d\mu \\
= \left\langle \int f\, d\mu, {}^t u(z') \right\rangle = \left\langle {}^{tt} u \left( \int f\, d\mu \right), z' \right\rangle,
⟨ ∫ ( u ∘ f ) d μ , z ′ ⟩ = ∫ ⟨ u ∘ f , z ′ ⟩ d μ = ∫ ⟨ f , t u ( z ′ )⟩ d μ = ⟨ ∫ f d μ , t u ( z ′ ) ⟩ = ⟨ tt u ( ∫ f d μ ) , z ′ ⟩ ,
从而公式 (2)。
— 对于每个函数 g ∈ C ( X ; C ) g \in \mathscr{C}(X;\mathbf{C}) g ∈ C ( X ; C ) 和每个函数 f ∈ K ~ ( X ; E ) f \in \widetilde{\mathscr{K}}(X;E) f ∈ K ( X ; E ) 、函数 g f gf g f 属于到 K ~ ( X ; E ) \widetilde{\mathscr{K}}(X;E) K ( X ; E ) 以及
∫ f d ( g ⋅ μ ) = ∫ f g d μ .
\int f\, d(g \cdot \mu) = \int fg\, d\mu.
∫ f d ( g ⋅ μ ) = ∫ f g d μ .
被以下引用 1 被以下引用 IV § 4. 。 可积函数和集合
事实上,对于每个z ′ ∈ E ′ z' \in E' z ′ ∈ E ′ 、⟨ g f , z ′ ⟩ = g ⟨ f , z ′ ⟩ \langle gf, z' \rangle = g \langle f, z' \rangle ⟨ g f , z ′ ⟩ = g ⟨ f , z ′ ⟩ 、从而,第一个断言;此外,
⟨ ∫ f d ( g ⋅ μ ) , z ′ ⟩ = ∫ ⟨ f , z ′ ⟩ d ( g ⋅ μ ) = ∫ g ⟨ f , z ′ ⟩ d μ = ∫ ⟨ g f , z ′ ⟩ d μ = ⟨ ∫ g f d μ , z ′ ⟩ ,
\left\langle \int f\, d(g \cdot \mu), z' \right\rangle = \int \langle f, z' \rangle\, d(g \cdot \mu) = \int g \langle f, z' \rangle\, d\mu \\
= \int \langle gf, z' \rangle\, d\mu = \left\langle \int gf\, d\mu, z' \right\rangle,
⟨ ∫ f d ( g ⋅ μ ) , z ′ ⟩ = ∫ ⟨ f , z ′ ⟩ d ( g ⋅ μ ) = ∫ g ⟨ f , z ′ ⟩ d μ = ∫ ⟨ g f , z ′ ⟩ d μ = ⟨ ∫ g f d μ , z ′ ⟩ ,
从而 (3)。
— 令μ \mu μ 为X X X 的积极测度,S S S 其支持度,f f f 函数为K ~ ( X ; E ) \widetilde{\mathscr{K}}(X;E) K ( X ; E ) 。假设E E E 是Hausdorff,并用弱拓扑σ ( E ′ ∗ , E ′ ) \sigma({E'}^*, E') σ ( E ′ ∗ , E ′ ) 装备空间E ′ ∗ {E'}^* E ′ ∗ 。
引用了 2 · 被以下引用 3 引用了 推论 2, III § 2 , 推论 3, III § 2
被以下引用 推论 , 命题 5 , 推论, VI § 1
(i) f(S) 生成的凸锥体的 整的* ∫ f d μ \int f\, d\mu ∫ f d μ 属于到闭包 C 在 E'** *中。
(ii) 如果 μ \mu μ 有界,则积分 ∫ f d μ \int f\, d\mu ∫ f d μ 属于到集合 ∥ μ ∥ ⋅ D \| \mu \| \cdot D ∥ μ ∥ ⋅ D ,*其中* D 是 f(S) 在 E'** 中的闭凸包络。
如果 E 是复数,我们为 E 配备其底层 real 向量空间结构,正如我们所见,它不会修改公式 (1)。
(i) 我们知道C是E'**中包含f(S)的闭半空间的交,并且由闭超平面经过通过0确定;因此,足以证明,对于 z ′ ∈ E ′ z' \in E' z ′ ∈ E ′ ,关系 ⟨ f ( x ) , z ′ ⟩ ≥ 0 \langle f(x), z' \rangle \geq 0 ⟨ f ( x ) , z ′ ⟩ ≥ 0 对于所有 x ∈ S x \in S x ∈ S 意味着
⟨ ∫ f d μ , z ′ ⟩ ≥ 0 ;
\left\langle \int f\, d\mu, z' \right\rangle \geq 0;
⟨ ∫ f d μ , z ′ ⟩ ≥ 0 ;
但自从
⟨ ∫ f d μ , z ′ ⟩ = ∫ ⟨ f , z ′ ⟩ d μ ,
\left\langle \int f\, d\mu, z' \right\rangle = \int \langle f, z' \rangle\, d\mu,
⟨ ∫ f d μ , z ′ ⟩ = ∫ ⟨ f , z ′ ⟩ d μ ,
这是从 §2, No. 3,Cor. 得出的。提案 8 中的第 2 条。
(ii) 我们知道 D 是 E'** 中包含 f(S) 的闭半空间的交;因此,足以证明,对于z ′ ∈ E ′ z' \in E' z ′ ∈ E ′ ,关系⟨ f ( x ) , z ′ ⟩ ≤ a \langle f(x), z' \rangle \leq a ⟨ f ( x ) , z ′ ⟩ ≤ a 对于所有x ∈ S x \in S x ∈ S 意味着
⟨ ∫ f d μ , z ′ ⟩ ≤ a ∥ μ ∥ ;
\left\langle \int f\, d\mu, z' \right\rangle \leq a \| \mu \|;
⟨ ∫ f d μ , z ′ ⟩ ≤ a ∥ μ ∥ ;
但这是从 §2, No. 3,Cor. 得出的。提案 8 中的第 3 条。
让*μ \mu μ *成为*X、f f f *映射属于到*K ( X ; E ) \mathscr{K}(X;E) K ( X ; E ) 、*和*D*在*E'**中*f(X)*的封闭凸包络。 存在数 a > 0 a > 0 a > 0 *使得*∫ f d μ ∈ a ⋅ D \int f\, d\mu \in a \cdot D ∫ f d μ ∈ a ⋅ D 。
引用了 1 · 被以下引用 2 引用了 命题 4
被以下引用 习题 4, § 3 , 命题 7
如果 ν \nu ν *是对*X的任何测量,*存在数*a 1 , a 2 , a 3 , a 4 > 0 a_1, a_2, a_3, a_4 > 0 a 1 , a 2 , a 3 , a 4 > 0 *使得*∫ f d ν ∈ a 1 D − a 2 D + i a 3 D − i a 4 D \int f\, d\nu \in a_1 D - a_2 D + i a_3 D - i a_4 D ∫ f d ν ∈ a 1 D − a 2 D + i a 3 D − i a 4 D 。
首先假设μ \mu μ 为正;通过假设,f的支撑K是紧的;如果 ν \nu ν 是 μ \mu μ 的限制到 K 的相对紧开邻域,则 ν \nu ν 有界,∫ f d μ = ∫ f d ν ∈ ∥ ν ∥ ⋅ D \int f\, d\mu = \int f\, d\nu \in \| \nu \| \cdot D ∫ f d μ = ∫ f d ν ∈ ∥ ν ∥ ⋅ D 受命题 4 (ii) 约束。第二个结果由此得出,因为任何复杂的测度都可以写为μ 1 − μ 2 + i μ 3 − i μ 4 \mu_1 - \mu_2 + i \mu_3 - i \mu_4 μ 1 − μ 2 + i μ 3 − i μ 4 ,其中μ j \mu_j μ j 为正。
假设空间* X 是紧致的,并且让 f 成为 X *的连续映射 进入豪斯多夫局部凸空间 E。 闭凸包络 f(X) 在 E'** (for σ ( E ′ , E ′ ) \sigma(E', E') σ ( E ′ , E ′ ) ) 是等于向量 ∫ f d μ \int f\, d\mu ∫ f d μ 对于所有正测量 μ \mu μ 在 X 总质量 1 上的集合。
引用了 3 · 被以下引用 3 引用了 推论 3, III § 1 , 推论 3, III § 2 , 命题 4
被以下引用 定理 3, IX § 5 , 注 2, VIII § 2 , 推论 2, VIII § 4
令 C 为 E' 中 f(X) 的闭凸包络;由于 f(X) 是紧致的且 E' 是*完全*,因此 C 是紧致的。我们已经知道(命题 4),对于总质量的 X X X 上的正测量,∫ f d μ ∈ C \int f d\mu \in C ∫ f d μ ∈ C μ \mu μ 属于凸集合 H H H 等于 1。另一方面,H H H 是凸的,并且对于模糊拓扑是“紧凑”的(§ 1, No. 9,第 15 条命题的 Cor. 3),并且是质量 1 和*有限*支撑的正测量的凸集合 H 0 H_0 H 0 的闭包(为此拓扑)(§ 2, No. 4,第 1 条的 Cor.3)。现在,映射μ ↦ ∫ f d μ \mu \mapsto \int f d\mu μ ↦ ∫ f d μ 下H 0 H_0 H 0 的像就是E ′ ∗ {E'}^* E ′ ∗ 中f ( X ) f(X) f ( X ) 的凸包络C 0 C_0 C 0 。另一方面,这个映射对于M ( X ; C ) \mathscr{M}(X; C) M ( X ; C ) 上的模糊拓扑和E ′ ∗ {E'}^* E ′ ∗ 上的拓扑σ ( E ′ ∗ , E ′ ) \sigma({E'}^*, E') σ ( E ′ ∗ , E ′ ) 来说是连续的,从⟨ ∫ f d μ , z ′ ⟩ = ∫ ⟨ f , z ′ ⟩ d μ \langle \int f d\mu, z' \rangle = \int \langle f, z' \rangle d\mu ⟨ ∫ f d μ , z ′ ⟩ = ∫ ⟨ f , z ′ ⟩ d μ 到定义;因此 H = H 0 ‾ H = \overline{H_0} H = H 0 的像是一个*紧凑*凸集合包含 C 0 C_0 C 0 并包含在 C C C 中;从C = C 0 ‾ C = \overline{C_0} C = C 0 开始,这个像等于C C C 。
q ( ∫ f d μ ) ≤ ∫ ( q ∘ f ) d ∣ μ ∣ .
q \left( \int f d\mu \right) \leq \int (q \circ f) \ d|\mu|.
q ( ∫ f d μ ) ≤ ∫ ( q ∘ f ) d ∣ μ ∣.
令D D D 为z ∈ E z \in E z ∈ E 的集合,使得q ( z ) ≤ 1 q(z) \leq 1 q ( z ) ≤ 1 ; D D D 是闭凸且包含 0,因此 D = D o o D = D^{o o} D = D oo (TVS,II, § 6, No. 3,Th.1 的 Cor.3)。因此足以证明对于每个 z ′ ∈ D o z' \in D^o z ′ ∈ D o ,
∣ ⟨ ∫ f d μ , z ′ ⟩ ∣ ≤ ∫ ( q ∘ f ) d ∣ μ ∣ ;
\left| \left\langle \int f d\mu, z' \right\rangle \right| \leq \int (q \circ f) \ d|\mu|;
⟨ ∫ f d μ , z ′ ⟩ ≤ ∫ ( q ∘ f ) d ∣ μ ∣ ;
自从
⟨ ∫ f d μ , z ′ ⟩ = ∫ ⟨ f , z ′ ⟩ d μ ,
\left\langle \int f d\mu, z' \right\rangle = \int \langle f, z' \rangle d\mu,
⟨ ∫ f d μ , z ′ ⟩ = ∫ ⟨ f , z ′ ⟩ d μ ,
从定义到 D o D^o D o 开始,
∣ ⟨ f ( x ) , z ′ ⟩ ∣ ≤ q ( f ( x ) )
|\langle f(x), z' \rangle| \leq q(f(x))
∣ ⟨ f ( x ) , z ′ ⟩ ∣ ≤ q ( f ( x ))
对于所有x ∈ X x \in X x ∈ X ,所需的不等式来自不等式(13)或§ 1, No. 6。
3. 判据属于到 E E E 的积分
令 E E E 为 Hausdorff 局部凸空间,且f ∈ K ( X ; E ) f \in \mathscr{K}(X; E) f ∈ K ( X ; E ) 。如果f ( X ) f(X) f ( X ) 包含在E E E 的完全凸子集A A A 中,则∫ f d μ ∈ E \int f d\mu \in E ∫ f d μ ∈ E 。
引用了 1 · 被以下引用 8 引用了 推论
被以下引用 推论 1 , 推论 2 , 命题 8 , 注, III § 4 , 引理, VI Appendix 0 , 引理 1, VI § 1 , 命题 9, VI § 1 , 注, VII § 3
设 K 为 f 的支持,f 是由假设紧致的。由于 f 在 X − K 上为零,f(X) 等于 f(K) 或 f(K) ∪ {0},因此是紧的,因为 f 是连续的且 E 是 Hausdorff;然后,E 中 f(X) 的封闭凸包络C 是预紧的(对于由 E 引起的均匀结构)(TVS,II, §4, No. 1,命题 3)。但由于 C 是完整的空间 A 的闭子集,因此 C 是完整的,因此是紧致的; 更不必说, C 对于弱化的拓扑 σ(E, E′) 是紧的;但由于拓扑是由 σ(E′*, E′) 导出的,C 是 f(X) 在 E′* 中对于拓扑 σ(E′*, E′) 的闭凸包络;因此,证明由No. 2命题4的推论得出。
— 令 E 为 Hausdorff 局部凸空间;对于每个函数 f ∈ K ( X ; E ) \mathscr{K}(X; E) K ( X ; E ) ,∫ f d μ \int f d\mu ∫ f d μ 属于到完成 E 的 E ^ \widehat{E} E 。
引用了 1 · 被以下引用 2 引用了 命题 7
被以下引用 命题 8 , 引理 2, III § 4
由于E和E ^ \widehat{E} E 的对偶是相同的,因此只要将f视为在E ^ \widehat{E} E 中取其值,就可以应用第7条命题。
— 如果 E 是局部凸准完备 Hausdorff 空间,则对于每个函数 f ∈ K ( X ; E ) \mathscr{K}(X; E) K ( X ; E ) ,∫ f d μ ∈ E \int f d\mu \in E ∫ f d μ ∈ E 。
引用了 2 · 被以下引用 8 引用了 命题 7 , VI § 1. 。向量值函数的积分
被以下引用 定义 3, III § 1 , 命题 10, IV § 2 , 命题 10, IV § 5 , 引理 6, IX § 6 , 引理, VI Appendix 0 , 引理 1, VI § 1 , 习题 24, § 2 , 推论 2, VIII § 4
正如第 7 条证明开头所述,f(X) 是紧的,并且 E 中的闭凸包络C 是预紧的,因此是有界的;但由于集合 C 是闭集且有界的,因此它由假设完成,并且足以应用第 7 条命题。
我们将在第 1 章中看到。 VI, §1, No. 2,其他判据适用于∫ f d μ \int f d\mu ∫ f d μ 至属于至E,特别适用于K ~ ( X ; E ) \widetilde{\mathscr{K}}(X; E) K ( X ; E ) 中的函数,而不仅仅是K ( X ; E ) \mathscr{K}(X; E) K ( X ; E ) 中的函数。
命题7的推论2可以应用于以下两种情况: 1° E 是巴拿赫空间; 2° E 是桶状 Hausdorff 局部凸空间 G 的对偶,E 配备S \mathscr{S} S 拓扑,其中 S \mathscr{S} S 是有界子集对 G 的覆盖(TVS,III, §4, No. 2,Th.1 的 Cor. 4)。对于例,科。当 E 是 Banach 空间的弱对偶,或配备模糊拓扑的测度 M ( Y ; C ) \mathscr{M}(Y; \mathbf{C}) M ( Y ; C ) 的空间时,可以应用第 7 条命题 2。
如果 X = R \mathbf{R} R ,μ \mu μ 是R \mathbf{R} R 上的勒贝格测度,E 是巴纳赫空间,则函数在K ( X ; E ) \mathscr{K}(X; E) K ( X ; E ) 的积分∫ f d μ \int f d\mu ∫ f d μ 就是积分
∫ − ∞ + ∞ f ( x ) d x
\int_{-\infty}^{+\infty} f(x)\, dx
∫ − ∞ + ∞ f ( x ) d x
FRV 中定义,II, §2, No. 1;这是从公式 (1) 和 FRV, I, §1, No. 2, Cor 得出的。提案 2。
4. 积分的连续性性质
— 假设 E 是豪斯多夫;令 μ \mu μ 为X 的测度。 K ( X ; E ) \mathscr{K}(X;E) K ( X ; E ) 的映射f ↦ ∫ f d μ f \mapsto \int f d\mu f ↦ ∫ f d μ 进入E ^ \widehat{E} E (No. 3,第7条的Cor.1)是唯一的连续线性映射Φ \Phi Φ ,使得Φ ( g ⋅ a ) = μ ( g ) ⋅ a \Phi(g \cdot a) = \mu(g) \cdot a Φ ( g ⋅ a ) = μ ( g ) ⋅ a 对于每个向量a ∈ E a \in E a ∈ E 和每个函数g ∈ K ( X ; C ) g \in \mathscr{K}(X;\mathbf{C}) g ∈ K ( X ; C ) 。
引用了 6 · 被以下引用 1 引用了 命题 7 , 推论 1 , 命题 6 , 命题 5, III § 1 , 例 , 命题 2
被以下引用 习题 4, § 3
为了证明映射 f ↦ ∫ f d μ f \mapsto \int f d\mu f ↦ ∫ f d μ 的连续性,只需证明其限制到 K ( X , K ; E ) \mathscr{K}(X,K;E) K ( X , K ; E ) 对于 X 的每个紧致子集 K 都是连续的(TVS,II, §4, No. 4,命题 5)。我们注如果E的拓扑由半范数族( q α ) (q_\alpha) ( q α ) 定义,则K ( X , K ; E ) \mathscr{K}(X,K;E) K ( X , K ; E ) 由半范数族定义
p α ( f ) = sup x ∈ K q α ( f ( x ) ) .
p_\alpha(f) = \sup_{x \in K} q_\alpha(f(x)) .
p α ( f ) = x ∈ K sup q α ( f ( x )) .
现在,让h h h 是X到[ 0 , 1 ] [0,1] [ 0 , 1 ] 的连续映射,具有紧支撑,使得h ( x ) = 1 h(x) = 1 h ( x ) = 1 在K上;根据 No. 2,第 6 条提案,对于每一个函数 f ∈ K ( X , K ; E ) f \in \mathscr{K}(X,K;E) f ∈ K ( X , K ; E ) ,我们有,
q α ( ∫ f d μ ) = q α ( ∫ h f d μ ) ≤ ∫ h ( x ) q α ( f ( x ) ) d ∣ μ ∣ ( x ) ≤ ∣ μ ∣ ( h ) ⋅ p α ( f )
q_\alpha \left( \int f d\mu \right) = q_\alpha \left( \int h f d\mu \right) \leq \int h(x) q_\alpha(f(x)) d|\mu|(x) \leq |\mu|(h) \cdot p_\alpha(f)
q α ( ∫ f d μ ) = q α ( ∫ h f d μ ) ≤ ∫ h ( x ) q α ( f ( x )) d ∣ μ ∣ ( x ) ≤ ∣ μ ∣ ( h ) ⋅ p α ( f )
(q α q_\alpha q α 通过连续性扩展到E ^ \widehat{E} E ),这证明了f ↦ ∫ f d μ f \mapsto \int f d\mu f ↦ ∫ f d μ 的连续性。另一方面,当记号为叙述时,
∫ ( g ( x ) ⋅ a ) d μ ( x ) = μ ( g ) ⋅ a
\int (g(x) \cdot a) d\mu(x) = \mu(g) \cdot a
∫ ( g ( x ) ⋅ a ) d μ ( x ) = μ ( g ) ⋅ a
凭借No. 1、例 1 和No. 2 的第 2 条适用于典范嵌入 C ⋅ a → E \mathbf{C} \cdot a \to E C ⋅ a → E 。此外,由线性组合∑ i g i ⋅ a i \sum_i g_i \cdot a_i ∑ i g i ⋅ a i 形成的K ( X ; E ) \mathscr{K}(X;E) K ( X ; E ) 的子空间,其中a i ∈ E a_i \in E a i ∈ E 和g i ∈ K ( X ; C ) g_i \in \mathscr{K}(X;\mathbf{C}) g i ∈ K ( X ; C ) ,在K ( X ; E ) \mathscr{K}(X;E) K ( X ; E ) (§1, No. 2,命题5)中稠密,从而完成证明。
— 假设 E 是豪斯多夫;设 f f f 是 X 的连续映射到 E 中,具有紧支撑。当空间M ( X ; C ) \mathscr{M}(X;\mathbf{C}) M ( X ; C ) 配备严格紧收敛的拓扑(§1, No. 10)时,M ( X ; C ) \mathscr{M}(X;\mathbf{C}) M ( X ; C ) 入E ^ \widehat{E} E 的映射μ ↦ ∫ f d μ \mu \mapsto \int f d\mu μ ↦ ∫ f d μ 是唯一连续的线性映射Ψ \Psi Ψ 使得Ψ ( ε x ) = f ( x ) \Psi(\varepsilon_x) = f(x) Ψ ( ε x ) = f ( x ) 对于所有x ∈ X x \in X x ∈ X 。
引用了 3 · 被以下引用 2 引用了 III § 1. 。局部紧凑措施空间 , 推论 4, III § 2 , 命题 6, IV § 1
被以下引用 命题 17, III § 1 , 推论
每z ′ ∈ E ′ z' \in E' z ′ ∈ E ′ ,
⟨ ∫ f d ε x , z ′ ⟩ = ∫ ( z ′ ∘ f ) d ε x = z ′ ( f ( x ) ) = ⟨ f ( x ) , z ′ ⟩ ,
\left\langle \int f d\varepsilon_x, z' \right\rangle = \int (z' \circ f) d\varepsilon_x = z'(f(x)) = \langle f(x), z' \rangle ,
⟨ ∫ f d ε x , z ′ ⟩ = ∫ ( z ′ ∘ f ) d ε x = z ′ ( f ( x )) = ⟨ f ( x ) , z ′ ⟩ ,
从而 ∫ f d ε x = f ( x ) \int f\, d\varepsilon_x = f(x) ∫ f d ε x = f ( x ) .此外,我们知道,对于严格紧致收敛的拓扑,点措施中的集合总计在M ( X ; C ) \mathscr{M}(X; \mathbf{C}) M ( X ; C ) 中(§ 2, No. 4,Th.1的Cor.4)。因此,这一切都归结为证明线性映射u : μ ↦ ∫ f d μ u : \mu \mapsto \int f\, d\mu u : μ ↦ ∫ f d μ 的连续性。为此,将 E ′ E' E ′ 的线性映射 v : z ′ ↦ ⟨ f , z ′ ⟩ v : z' \mapsto \langle f, z' \rangle v : z ′ ↦ ⟨ f , z ′ ⟩ 考虑到 K ( X ; C ) \mathscr{K}(X; \mathbf{C}) K ( X ; C ) 中,并让我们证明 E ′ E' E ′ 的等连续子集 H H H 的 v v v 下的像包含在严格紧凑的子集中K ( X ; C ) \mathscr{K}(X; \mathbf{C}) K ( X ; C ) 。因为,如果K K K 是f f f 的支持,则函数⟨ f , z ′ ⟩ \langle f, z' \rangle ⟨ f , z ′ ⟩ 对于z ′ ∈ H z' \in H z ′ ∈ H 的支持包含在K K K 中;另一方面,这些函数形式是一个等连续的集合,并且对于 z ′ ( f ( x ) ) z'(f(x)) z ′ ( f ( x )) 的每个 x ∈ X x \in X x ∈ X 集合都是有界的;因此,我们的断言源自Ascoli的定理(GT,X, § 2, No. 5,Th.2的Cor.3)。现在,从No. 1的公式(1)得出u u u 正是限制到转置t v ^t v t v 的M ( X ; C ) \mathscr{M}(X; \mathbf{C}) M ( X ; C ) (代数意义上);因此,其连续性源自前述内容(TVS,IV, § 1, No. 3,提案 6)。
— With hypotheses and notations as in Prop. 9, the restriction of the mapping μ ↦ ∫ f d μ \mu \mapsto \int f\, d\mu μ ↦ ∫ f d μ to the set M + ( X ) \mathscr{M}_+(X) M + ( X ) of positive measures, or to a vaguely bounded subset B of M ( X ; C ) \mathscr{M}(X; \mathbf{C}) M ( X ; C ) , *is vaguely continuous.
引用了 2 引用了 命题 9 , III § 1. 。局部紧凑措施空间
因为,它来自 § 1, No. 10,Props。由图17和图18可知,在M + ( X ) \mathscr{M}_+(X) M + ( X ) 或B B B 上,严格紧致收敛的拓扑诱导的拓扑与模糊拓扑诱导的拓扑相同。
然而,对于模糊的拓扑(示例2),映射μ ↦ ∫ f d μ \mu \mapsto \int f\, d\mu μ ↦ ∫ f d μ 不一定在所有M ( X ; C ) \mathscr{M}(X; \mathbf{C}) M ( X ; C ) 上连续。
习题
参见习题为 § 3 。