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§ 5。可测量函数和集合
1. 可测量的函数和集合的定义
令X X X 为局部紧凑空间,μ \mu μ 为X X X 的测度。 A mapping f f f of X X X into a topological space F F F is said to be measurable for the measure μ \mu μ (or to be μ \mu μ -measurable) if, for every compact subset K K K of X X X , there exist a μ \mu μ -negligible set N ⊂ K N \subset K N ⊂ K and a partition of K − N K - N K − N formed by a sequence (finite or infinite) ( K n ) (K_n) ( K n ) of compact sets, such that the restriction of f f f to each K n K_n K n is continuous.
引用了 1 · 被以下引用 2 引用了 V § 5. 。由数值密度定义的度量
被以下引用 定义 2 , 命题 15
显然,X X X 到F F F 的每个连续映射都是可测的。
注如果 μ \mu μ 和 ν \nu ν 是 X X X 上的两个测度,使得每个 μ \mu μ 可忽略的集合都是 ν \nu ν 可忽略的,那么 每个 μ \mu μ 可测的函数也是ν \nu ν -可测量 (cf. V, §5 章,第 5、6 号)。
定义1可以转化为以下准则:
为了使X X X 到F F F 的映射f f f 可测量,对于每个紧集K ⊂ X K \subset X K ⊂ X 和每个数ε > 0 \varepsilon > 0 ε > 0 ,存在紧集K 1 ⊂ K K_1 \subset K K 1 ⊂ K 是必要且充分的,使得f f f 到K 1 K_1 K 1 的∣ μ ∣ ( K − K 1 ) ≤ ε |\mu|(K - K_1) \leq \varepsilon ∣ μ ∣ ( K − K 1 ) ≤ ε 和限制是连续的。
引用了 2 · 被以下引用 2 引用了 推论, IV § 4 , 定理 4
被以下引用 推论 1 , 推论 2
如果满足这个条件,我们可以递归地对不相交的紧集K n ⊂ K K_n \subset K K n ⊂ K 进行定义递归序列,使得∣ μ ∣ ( K − ⋃ i = 1 n K i ) ≤ 1 / n |\mu|(K - \bigcup_{i=1}^n K_i) \leq 1/n ∣ μ ∣ ( K − ⋃ i = 1 n K i ) ≤ 1/ n 并且f f f 的限制对于每个K n K_n K n 是连续的(§ 4 § 4 §4 、No. 6、第 4 个); K n K_n K n 相对于并的K K K 的补集可以忽略不计(§ 4 § 4 §4 ,No. 5,Prop.7的Cor.),因此f f f 是可测的。相反,假设存在由紧集组成的K − N K - N K − N 的可忽略不计的集合N ⊂ K N \subset K N ⊂ K 和划分( K n ) (K_n) ( K n ) ,使得f f f 的限制对每个K n K_n K n 是连续的;对于每一个ε > 0 \varepsilon > 0 ε > 0 ,都存在整数n n n ,这样,如果H = ⋃ i = 1 n K i H = \bigcup_{i=1}^n K_i H = ⋃ i = 1 n K i ,则∣ μ ∣ ( K − H ) ≤ ε |\mu|(K - H) \leq \varepsilon ∣ μ ∣ ( K − H ) ≤ ε (§ 4, No. 5,第7号提案的Cor.); 集合H H H 是紧致的,H H H 的K i K_i K i (1 ≤ i ≤ n 1 \leq i \leq n 1 ≤ i ≤ n )形式到紧集的有限划分,f f f 到每个K i K_i K i 的限制是连续的;因此f f f 到H H H 的限制是连续的。
让*( F n ) (F_n) ( F n ) *成为拓扑空间的序列,并且对于每个*n n n ,*让*f n f_n f n *成为*X X X *到*F n F_n F n 的可测量映射。 对于每个紧集 K ⊂ X K \subset X K ⊂ X *和每个*ε > 0 \varepsilon > 0 ε > 0 ,*存在紧集*K 0 ⊂ K K_0 \subset K K 0 ⊂ K *使得*∣ μ ∣ ( K − K 0 ) ≤ ε |\mu|(K - K_0) \leq \varepsilon ∣ μ ∣ ( K − K 0 ) ≤ ε *和限制到*K 0 K_0 K 0 *每个函数*f n f_n f n *是连续的*。
被以下引用 4 被以下引用 命题 11 , 定理 1 , 定理 2(叶戈罗夫) , 命题 13, VI § 1
对于每个整数n ≥ 1 n \geq 1 n ≥ 1 ,都存在紧集K n ⊂ K K_n \subset K K n ⊂ K ,使得f n f_n f n 到K n K_n K n 的∣ μ ∣ ( K − K n ) ≤ ε / 2 n |\mu|(K - K_n) \leq \varepsilon / 2^n ∣ μ ∣ ( K − K n ) ≤ ε / 2 n 和限制是连续的。 集合K 0 = ⋂ n = 1 ∞ K n K_0 = \bigcap_{n=1}^\infty K_n K 0 = ⋂ n = 1 ∞ K n 是紧致的,函数f n f_n f n 中的限制到K 0 K_0 K 0 是连续的,并且由于K − K 0 K - K_0 K − K 0 包含在K − K n K - K_n K − K n 、∣ μ ∣ ( K − K 0 ) ≤ ∑ n = 1 ∞ ε / 2 n = ε |\mu|(K - K_0) \leq \sum_{n=1}^\infty \varepsilon / 2^n = \varepsilon ∣ μ ∣ ( K − K 0 ) ≤ ∑ n = 1 ∞ ε / 2 n = ε 的并中。
子集* A A A of X X X 如果其特征函数 φ A \varphi_A φ A 可测量 ,则称其为可测量。
引用了 1 引用了 定义 1
鉴于Def。 1,同样可以说,可测量的集合A A A 是集合,这样,对于每个紧集K K K ,都存在可忽略不计的集合N ⊂ K N \subset K N ⊂ K 和划分( K n ) (K_n) ( K n ) K − N K - N K − N 由紧集的序列组成,其中每个都包含在K ∩ A K \cap A K ∩ A 或K ∩ ∁ A K \cap \complement A K ∩ ∁ A 中。
这个定义立即产生以下标准:
条件是必要的,因为当∑ n ∣ μ ∣ ( A n ) \sum_n |\mu|(A_n) ∑ n ∣ μ ∣ ( A n ) 有限时,可积的集合A n A_n A n 的序列的并是可积的(§ 4, No. 5,Prop.8的Cor.)。 条件是足够的,因为对于每个可积集合 B B B ,存在可忽略不计的集合 N ⊂ B N \subset B N ⊂ B 和划分 B − N B - N B − N 到序列紧集 (§ 4, No. 6,第 4 章第 2 条)。
凭借命题3,足以证明每个相对紧的Souslin集合A都是μ可积的。现在,这样的集合 A 能够实现∣ μ ∣ ∗ |\mu|^* ∣ μ ∣ ∗ (GT、IX, §6, No. 9、Th.5)。因此,对于每个 ε > 0 \varepsilon > 0 ε > 0 都存在 A 的紧凑子集 K,使得 ∣ μ ∣ ∗ ( A ) ≤ ∣ μ ∣ ∗ ( K ) + ε = ∣ μ ∣ ( K ) + ε |\mu|^*(A) \leq |\mu|^*(K) + \varepsilon = |\mu|(K) + \varepsilon ∣ μ ∣ ∗ ( A ) ≤ ∣ μ ∣ ∗ ( K ) + ε = ∣ μ ∣ ( K ) + ε 。令 U 为 X 包含于 A 中的相对紧开集合,使得
∣ μ ∣ ( U ) = ∣ μ ∣ ∗ ( U ) ≤ ∣ μ ∣ ∗ ( A ) + ε .
|\mu|(U) = |\mu|^*(U) \leq |\mu|^*(A) + \varepsilon.
∣ μ ∣ ( U ) = ∣ μ ∣ ∗ ( U ) ≤ ∣ μ ∣ ∗ ( A ) + ε .
然后∣ μ ∣ ∗ ( U − K ) = ∣ μ ∣ ( U ) − ∣ μ ∣ ( K ) ≤ 2 ε |\mu|^*(U - K) = |\mu|(U) - |\mu|(K) \leq 2\varepsilon ∣ μ ∣ ∗ ( U − K ) = ∣ μ ∣ ( U ) − ∣ μ ∣ ( K ) ≤ 2 ε ,因此∣ μ ∣ ∗ ( A − K ) ≤ 2 ε |\mu|^*(A - K) \leq 2\varepsilon ∣ μ ∣ ∗ ( A − K ) ≤ 2 ε ,证明A是μ可积的(§4, No. 6,Th.4的Cor.1)。
2. 原理本地化。局部可忽略不计集合
命题 4(本地化的原理) 08UJ
— *令 f 为 X 的映射成为拓扑空间 F。假设对于每个 x ∈ X x \in X x ∈ X ,存在 x 的可积邻域 V x V_x V x 和可测量的 X 的映射 g x g_x g x 到 F 中,使得f ( y ) = g x ( y ) f(y) = g_x(y) f ( y ) = g x ( y ) 几乎随处可见V x V_x V x 。那么 f 是可测量的。
引用了 1 · 被以下引用 3 引用了 IV § 4. 。 可积函数和集合
被以下引用 命题 16 , 命题 1, V § 5 , 命题 6, V § 5
令K为紧集;存在点 x i ∈ K x_i \in K x i ∈ K 的有限数,使得 V x i V_{x_i} V x i 形式覆盖 K。立即得出 (§4, No. 9,引理),存在可忽略不计的集合 N ⊂ K N \subset K N ⊂ K 和有限的划分 K − N K - N K − N 由可积集合M j M_j M j 组成,使得每个集合K ∩ V x i K \cap V_{x_i} K ∩ V x i 是N的子集的并和M j M_j M j 的某个数,并且使得在每个M j M_j M j 上, f f f 等于函数g x i g_{x_i} g x i 之一。现在,对于每个M j M_j M j ,都存在可忽略不计的集合、N j ⊂ M j N_j \subset M_j N j ⊂ M j 和由紧集K n j ( n ∈ N ) K_{nj}\ (\mathbf{n} \in \mathbf{N}) K nj ( n ∈ N ) 的序列组成的M j − N j M_j - N_j M j − N j 的划分;另一方面,对于每个K n j K_{nj} K nj ,都存在由紧集K m n j ( m ∈ N ) K_{mnj}\ (\mathbf{m} \in \mathbf{N}) K mnj ( m ∈ N ) 的序列形成的可忽略不计的集合、P n j ⊂ K n j P_{nj} \subset K_{nj} P nj ⊂ K nj 和K n j − P n j K_{nj} - P_{nj} K nj − P nj 的划分,使得f f f 的限制对于每个K m n j K_{mnj} K mnj 是连续的。由于 N 的并,N j N_j N j 和 P n j P_{nj} P nj 可以忽略不计,f f f 是可测的。
因此,可测量函数的概念是局部特征标的概念。
— *如果对于每个x ∈ X x \in X x ∈ X ,存在x x x 的邻域V V V ,使得V ∩ A V \cap A V ∩ A 可以忽略不计,则称集合A ⊂ X A \subset X A ⊂ X 是局部可忽略的(对于度量μ \mu μ )。
通过本地化的原理,每个局部可忽略不计的集合都是*可测量的*。可忽略的集合 (§2) 的性质表明,局部可忽略的集合的每个子集都是局部可忽略的,并且局部可忽略的集合的每个可数并都是局部可忽略的。
条件显然是足够的,因为X的每个点都有一个紧凑的邻域。这是必要的,因为如果对于每个x ∈ K x \in K x ∈ K ,存在x x x 的邻域V x V_x V x ,使得A ∩ V x A \cap V_x A ∩ V x 可以忽略不计,那么存在点x i ∈ K x_i \in K x i ∈ K 的有限数,使得V x i V_{x_i} V x i 形式a K 的覆盖,并且 A ∩ K A \cap K A ∩ K 包含在可忽略的集合 A ∩ V x i A \cap V_{x_i} A ∩ V x i 的并中。
— *要使集合 A 可以忽略不计,其局部可忽略且外部测量有限是必要且充分的。
引用了 1 引用了 推论 2, IV § 4
条件显然是必要的。相反,如果满足,则A包含在可积开集合G中,它是可忽略的集合N的并和紧集的序列( K n ) (K_n) ( K n ) (§ 4, No. 6,Th.4的Cor.2);由于A ∩ N A \cap N A ∩ N 和集合A ∩ K n A \cap K_n A ∩ K n 可以忽略不计,因此它们的并A也是如此。
因为,开集合G的外部测度是紧集K ⊂ G K \subset G K ⊂ G 的测度∣ μ ∣ ( K ) |\mu|(K) ∣ μ ∣ ( K ) 的上等值(§ 4, No. 6,Th.4的Cor.4);如果 G 局部可忽略不计,则对于 G 中包含的每个紧集 K,∣ μ ∣ ( K ) = 0 |\mu|(K) = 0 ∣ μ ∣ ( K ) = 0 ,因此 ∣ μ ∣ ∗ ( G ) = 0 |\mu|^*(G) = 0 ∣ μ ∣ ∗ ( G ) = 0 。
— *在无穷大可数的局部紧凑空间 X 中,每个局部可忽略的集合都是可以忽略不计的。
由于X是序列( K n ) (K_n) ( K n ) 或紧集的并,所以每个局部可忽略的集合A都是可忽略的集合A ∩ K n A \cap K_n A ∩ K n 的并,因此可以忽略不计。
我们可以给出在无穷大不可数的局部紧致空间的例,以及空间X的测度,使得X中存在集合,其局部可忽略但不可忽略(§ 1,Exer.5)。
对于每个紧集K ⊂ X K \subset X K ⊂ X ,K ∩ N K \cap N K ∩ N 可以忽略不计(命题5),因此,对于每个ε > 0 \varepsilon > 0 ε > 0 ,存在紧集K 1 ⊂ K − ( K ∩ N ) K_1 \subset K - (K \cap N) K 1 ⊂ K − ( K ∩ N ) 使得∣ μ ∣ ( K − K 1 ) ≤ ε |\mu|(K - K_1) \leq \varepsilon ∣ μ ∣ ( K − K 1 ) ≤ ε (§ 4, No. 6,Th.4),并且通过f到K 1 K_1 K 1 的假设限制连续,从而结论。
如果 P { x } P\{x\} P { x } 是性质,则性质 « P\{x\} 局部几乎处处(相对于 μ \mu μ )» 通过定义等价于性质 « x 的集合使得* (x ∈ \in ∈ X 而不是P { x } P\{x\} P { x } ) 局部可以忽略不计(对于测量 μ \mu μ )»。如果 F 是任意集合,则关系 «f ( x ) = g ( x ) f(x) = g(x) f ( x ) = g ( x ) 局部几乎处处» 是 X 的映射的集合中的等价关系到 F 中。特别是,如果 F 是向量空间,则映射 f f f X 代入 F 使得 f(x) = 0\text{ 局部几乎处处都被称为 } \textit{局部可忽略不计}。我们留给读者的任务是为这些概念建立大多数属性相应的,这些属性已经在§2、第4、5和6项中列举,函数几乎在任何地方都相等。我们将极限自己推论到注意到,如果X的两个\emph{连续}映射f , g f, g f , g 进入豪斯多夫拓扑空间F,并且相等\emph{局部几乎处处},则根据Cor,它们相等\emph{几乎处处}。提案 5 的第 2 条(因此在μ \mu μ 的支持度每点处相等(§ 2, No. 4,提案 9));然而,我们明确声明以下命题,即本地化的原理的直接的推论:
设 f f f 为 X 的可测量映射到拓扑空间 F。X 到 F 的每一个映射,几乎在任何地方都等于 f f f ,都是可测量的。
被以下引用 1 被以下引用 命题 10
3. 可测函数的基本性质
令X为局部紧凑空间,μ \mu μ 拓扑空间,F = ∏ n F n F = \prod_n F_n F = ∏ n F n 其乘积的X,( F n ) (F_n) ( F n ) 序列的测度。对于每个指标 n,令f n f_n f n 是X到F n F_n F n 的可测量映射,并令f ( x ) = ( f n ( x ) ) ∈ F f(x) = (f_n(x)) \in F f ( x ) = ( f n ( x )) ∈ F ;那么,对于 f ( X ) f(X) f ( X ) 的每个连续映射 u 到拓扑空间 G,函数 x ↦ u ( f ( x ) ) x \mapsto u(f(x)) x ↦ u ( f ( x )) 是可测量的。
引用了 1 · 被以下引用 26 引用了 命题 2
被以下引用 § 5. 。可测量函数和集合 , 引理 1 , 推论 2 , 推论 3 , 命题 10 , 推论 1 , 推论 2 , 命题 11 , 命题 20 , 推论 1 , 推论 2 , 推论 5, IV § 6 , 习题 10, § 7 , 引理, V § 3 , 定理 1, V § 4 , V § 5. 。由数值密度定义的度量 , 习题 15, § 5 , 注, V § 6 , 命题 1, V § 6 , 习题 25, § 1 , 命题 12, VI § 1 , 命题 13, VI § 1 , 习题 10, § 2 , 习题 26, § 2 , +2
对于X的每个紧凑子集 K和每个数ε > 0 \varepsilon > 0 ε > 0 ,存在紧集K 1 ⊂ K K_1 \subset K K 1 ⊂ K 使得∣ μ ∣ ( K − K 1 ) ≤ ε |\mu|(K - K_1) \leq \varepsilon ∣ μ ∣ ( K − K 1 ) ≤ ε 并且使得所有函数f n f_n f n 的限制到K 1 K_1 K 1 是连续的(No. 1,提案 2);显然u ∘ f u \circ f u ∘ f 在K 1 K_1 K 1 、从而定理上连续。
可测量数值函数(有限或非有限)的有限数的上包络线和下包络线是可测量的。* 因为,sup ( u , v ) \sup(u, v) sup ( u , v ) 和inf ( u , v ) \inf(u, v) inf ( u , v ) 在R ‾ × R ‾ \overline{\mathbf{R}} \times \overline{\mathbf{R}} R × R 上连续。
被以下引用 2 被以下引用 推论 2 , 推论 1
要使数值函数 f f f (有限或非)可测量,f + f^+ f + 和 f − f^- f − 可测量是充分必要的。* Cor 需要条件。 1;这是足够的,因为映射x ↦ ( f + ( x ) , f − ( x ) ) x \mapsto (f^+(x), f^-(x)) x ↦ ( f + ( x ) , f − ( x )) 下R ‾ × R ‾ \overline{\mathbf{R}} \times \overline{\mathbf{R}} R × R 中X的像A不包含点( + ∞ , + ∞ ) (+\infty, +\infty) ( + ∞ , + ∞ ) 和( − ∞ , − ∞ ) (-\infty, -\infty) ( − ∞ , − ∞ ) ,因此映射( u , v ) ↦ u − v (u, v) \mapsto u - v ( u , v ) ↦ u − v 在A上连续。
引用了 1 引用了 推论 1
— *如果 f 和 g 是 X 的两个可测量映射到拓扑向量空间 F,则 f + g 和 αf 是可测量的(α 任何标量)。
被以下引用 1 被以下引用 § 5. 。可测量函数和集合
将 X 的可测量映射的集合转换为拓扑向量空间 F 因此为向量空间。
— 设 F 为 R 上维数 n 的向量空间,并令 (e k)_{1 \leq k \leq n} 为 F 的基。在阶中,函数 f = \和_{k=1}^{n} e_k f_k 可测,每个数值是充分必要的函数 f_k 是可测量的。
In particular, if f is a measurable mapping of X into a real (resp. complex) normed space F, and g is a measurable mapping of X into R (resp. C), then gf is measurable. 如果 F 是 范数代数 并且 f、g 是 X 的两个可测的映射到 F 中,则 fg 是可测的。
— *如果 f 是 X 的可测量映射到标准化空间 F,则数值函数 |f|是可测量的。
被以下引用 1 被以下引用 命题 20
4. 可测量的极限函数
定理 2(叶戈罗夫) 08UZ
— *令X为局部紧凑空间,μ为X的测度,A为可数集合,F \mathfrak{F} F 为A上具有可数基的过滤器,( f α ) α ∈ A (f_\alpha)_{\alpha \in A} ( f α ) α ∈ A 为X的可测映射族可度量空间 F。假设 lim F f α ( x ) = f ( x ) \lim_{\mathfrak{F}} f_\alpha(x) = f(x) lim F f α ( x ) = f ( x ) 存在于 X 的局部可忽略的子集 N 的补集中。在这些条件下, 1° 函数 f(以任何方式扩展至 N)是可测量的; 2° 对于X和每个ε > 0 \varepsilon > 0 ε > 0 的每个紧致子集 K,存在紧集K 1 ⊂ K K_1 \subset K K 1 ⊂ K ,使得∣ μ ∣ ( K − K 1 ) ≤ ε |\mu|(K - K_1) \leq \varepsilon ∣ μ ∣ ( K − K 1 ) ≤ ε 和f α f_\alpha f α 到K 1 K_1 K 1 的限制是连续的并且均匀收敛到K 1 K_1 K 1 上的f。
引用了 4 · 被以下引用 8 引用了 IV § 4. 。 可积函数和集合 , 推论, IV § 4 , 命题 2 , 推论, IV § 4
被以下引用 定理 1, IV § 1 , 注 2, IV § 4 , 定理 4 , 定理 5 , 命题 2, IV § 6 , 命题 3, IX § 4 , 习题 15, § 5 , 引理 2, VI § 2
第一个断言显然是第二个的结果,我们将证明这一点。 存在紧集K 0 ⊂ K K_0 \subset K K 0 ⊂ K 使得∣ μ ∣ ( K − K 0 ) ≤ ε / 2 |\mu|(K - K_0) \leq \varepsilon/2 ∣ μ ∣ ( K − K 0 ) ≤ ε /2 并且所有函数f α f_\alpha f α 中的限制到K 0 K_0 K 0 是连续的(No. 1,命题2)。 对于过滤器F \mathfrak{F} F ,令( A n ) (A_n) ( A n ) 为递减可数基;设 d 是 F 上与拓扑兼容的度量。 对于整数 n > 0 , r > 0 n > 0,\ r > 0 n > 0 , r > 0 中的每一个对,令B n , r B_{n,r} B n , r 为点x ∈ K 0 x \in K_0 x ∈ K 0 中的集合,这样,对于指标α , β \alpha, \beta α , β 属于中的至少一个对来说, A n A_n A n 、d ( f α ( x ) , f β ( x ) ) ≥ 1 / r d(f_\alpha(x), f_\beta(x)) \geq 1/r d ( f α ( x ) , f β ( x )) ≥ 1/ r ;对于固定的α \alpha α 和β \beta β ,x ∈ K 0 x \in K_0 x ∈ K 0 的集合使得d ( f α ( x ) , f β ( x ) ) ≥ 1 / r d(f_\alpha(x), f_\beta(x)) \geq 1/r d ( f α ( x ) , f β ( x )) ≥ 1/ r 在K 0 K_0 K 0 内闭,因此是紧的;因而,B n , r B_{n,r} B n , r 是包含在K 0 K_0 K 0 中的紧集的可数并,因此是可积的(§ 4, No. 5,命题6和8)。 如果r r r 固定,则集合B n , r B_{n,r} B n , r (n = 1 , 2 , … n = 1, 2, \ldots n = 1 , 2 , … )的递减序列的交具有测度零,因为相对于过滤器F \mathfrak{F} F ,f α ( x ) f_\alpha(x) f α ( x ) 几乎在K 0 K_0 K 0 中几乎所有地方都趋向于f ( x ) f(x) f ( x ) ;因而lim n → ∞ ∣ μ ∣ ( B n , r ) = 0 \lim_{n \to \infty} |\mu|(B_{n,r}) = 0 lim n → ∞ ∣ μ ∣ ( B n , r ) = 0 (§ 4, No. 5,第7条命题的Cor.),因此存在整数n r n_r n r 使得∣ μ ∣ ( B n r , r ) ≤ ε / 2 r + 2 |\mu|(B_{n_r,r}) \leq \varepsilon/2^{r+2} ∣ μ ∣ ( B n r , r ) ≤ ε / 2 r + 2 。 设B B B 为集合B n r , r B_{n_r,r} B n r , r 的并(对于r = 1 , 2 , … r = 1, 2, \ldots r = 1 , 2 , … ); B B B 可积且
∣ μ ∣ ( B ) ≤ ∑ r = 1 ∞ ∣ μ ∣ ( B n r , r ) ≤ ε / 4
|\mu|(B) \leq \sum_{r=1}^\infty |\mu|(B_{n_r,r}) \leq \varepsilon/4
∣ μ ∣ ( B ) ≤ r = 1 ∑ ∞ ∣ μ ∣ ( B n r , r ) ≤ ε /4
(§ 4, No. 5,Cor. of Prop. 8)。设C C C 为K 0 K_0 K 0 中B B B 的补集;通过构造,f α ( x ) f_\alpha(x) f α ( x ) 相对于滤波器F \mathfrak{F} F 在C C C 中均匀收敛到f ( x ) f(x) f ( x ) ,并且由于f α f_\alpha f α 到C C C 的限制是连续的,f f f 的限制也连续C C C 。然后,从∣ μ ∣ ( K − K 1 ) = ∣ μ ∣ ( K − K 0 ) + ∣ μ ∣ ( B ) + ∣ μ ∣ ( C − K 1 ) ≤ ε |\mu|(K - K_1) = |\mu|(K - K_0) + |\mu|(B) + |\mu|(C - K_1) \leq \varepsilon ∣ μ ∣ ( K − K 1 ) = ∣ μ ∣ ( K − K 0 ) + ∣ μ ∣ ( B ) + ∣ μ ∣ ( C − K 1 ) ≤ ε 开始,取紧集K 1 ⊂ C K_1 \subset C K 1 ⊂ C 就足够了,使得阶中的∣ μ ∣ ( C − K 1 ) ≤ ε / 4 |\mu|(C - K_1) \leq \varepsilon/4 ∣ μ ∣ ( C − K 1 ) ≤ ε /4 到叙述的满足条件。
Th 的结论。如果 F F F 不可度量,则 2 不一定成立(例 1)。如果 F F F 可度量,并且集合 A A A 不可数,但过滤器 F \mathfrak{F} F 具有可数基,则 Th 的第一个结论。 2 再次有效;因为,如果( A n ) (A_n) ( A n ) 是F \mathfrak{F} F 的可数基,并且α n \alpha_n α n 是A n A_n A n 的元素,那么f f f 几乎在任何地方都是序列( f α n ) (f_{\alpha_n}) ( f α n ) 的极限,因此是可测的;然而,Th的第二个结论。 2 不再必然有效(cf. Exer. 4)。
— 令 ( f n ) (f_n) ( f n ) 为数值函数(有限或非有限)的序列 。 如果 f n f_n f n 可测量,则函数 sup n f n \sup_n f_n sup n f n 、inf n f n \inf_n f_n inf n f n 、lim sup n → ∞ f n \limsup_{n \to \infty} f_n lim sup n → ∞ f n 和 lim inf n → ∞ f n \liminf_{n \to \infty} f_n lim inf n → ∞ f n 可测量 。
引用了 2 · 被以下引用 3 引用了 定理 1 , 推论 1
被以下引用 推论 2 , 命题 6, V § 5 , 注, VI § 2
因为,扩展实直线 R ‾ \overline{\mathbf{R}} R 同胚于紧区间 R \mathbf{R} R ,是可度量的。 函数sup n f n \sup_n f_n sup n f n 是函数g n = sup ( f 1 , f 2 , … , f n ) g_n = \sup(f_1, f_2, \ldots, f_n) g n = sup ( f 1 , f 2 , … , f n ) 的递增序列的逐点极限,可测量(No. 3,Th.1的Cor.1);类似地,lim sup n → ∞ f n \limsup_{n \to \infty} f_n lim sup n → ∞ f n 是函数h n = sup p ≥ 0 f n + p h_n = \sup_{p \geq 0} f_{n+p} h n = sup p ≥ 0 f n + p 的递减序列逐点极限,每个都可以通过前述方法测量。最后,由于inf n f n = − sup ( − f n ) \inf_n f_n = -\sup(-f_n) inf n f n = − sup ( − f n ) 和lim inf n → ∞ f n = − lim sup n → ∞ ( − f n ) \liminf_{n \to \infty} f_n = -\limsup_{n \to \infty} (-f_n) lim inf n → ∞ f n = − lim sup n → ∞ ( − f n ) ,这些函数是可测量的。
因为,如果 M 和 N 可测量,则函数
φ M ∪ N = φ M + φ N − φ M φ N and φ M ∩ C N = φ M − φ M φ N
\varphi_{M \cup N} = \varphi_M + \varphi_N - \varphi_M \varphi_N \quad \text{and} \quad \varphi_{M \cap C_N} = \varphi_M - \varphi_M \varphi_N
φ M ∪ N = φ M + φ N − φ M φ N and φ M ∩ C N = φ M − φ M φ N
可以通过 No. 3 来衡量,Cors。 Th的3和5。 1. 如果 ( M n ) (M_n) ( M n ) 是可测量的集合的序列,并且 M 是它们的并,则 φ M = sup n φ M n \varphi_M = \sup_n \varphi_{M_n} φ M = sup n φ M n 可以通过 Cor 测量。 1 Th。 2、从而推论。
特别是,由于开集合是可测量的:
Borel 集合 in X* (GT, IX, §6, No. 3, Def. 4) 对于 X 上的每个测量 μ \mu μ 都可测量 μ \mu μ 。
被以下引用 1 被以下引用 定理 3, VI § 3
5. 判据用于可测量性
当F是拓扑向量空间时,在可测量的集合(§4, No. 9,Def.4)上的每一步函数,其中F中的值,显然是可测量的(No. 3,Th.1的Cor.3);这样的函数f f f 仅具有值的有限数,并且对于每个y ∈ F y \in F y ∈ F ,f − 1 ( y ) f^{-1}(y) f − 1 ( y ) 是可测量的。更一般地,令 F 为 X 的任何拓扑空间、f f f 映射到 F 中,仅具有不同值 a i a_i a i (1 ≤ i ≤ m 1 \leq i \leq m 1 ≤ i ≤ m ) 的有限数;如果集合 A i = f − 1 ( a i ) A_i = f^{-1}(a_i) A i = f − 1 ( a i ) 可测量,则函数 f f f 可测量。因为,对于每个紧集 K 和每个集合 A i ∩ K A_i \cap K A i ∩ K ,都存在由紧集的序列 ( K i n ) (K_{in}) ( K in ) 组成的可忽略不计的集合 N i ⊂ A i ∩ K N_i \subset A_i \cap K N i ⊂ A i ∩ K 和 A i ∩ K ∩ C N i A_i \cap K \cap C N_i A i ∩ K ∩ C N i 的划分;由于K是集合A i ∩ K A_i \cap K A i ∩ K 的并和f f f 的限制,因此K i n K_{in} K in 都是常数,因此连续,f f f 是可测的。通过滥用语言,我们可以说,X的映射f f f 进入F是一个*可测量的步骤函数*,如果它只采用值的有限数,并且对于每个y ∈ F y \in F y ∈ F ,f − 1 ( y ) f^{-1}(y) f − 1 ( y ) 是可测量的。
为了将 X 的映射 f f f 转化为可测量的空间 F 可测量,对于每个紧集 K ⊂ X K \subset X K ⊂ X ,存在可测量步骤序列 ( g n ) (g_n) ( g n ) 是充分必要的函数,其中值在 F 中,这样,对于几乎每个 x ∈ K x \in K x ∈ K *,g n ( x ) g_n(x) g n ( x ) 趋向于 f ( x ) f(x) f ( x ) 。
引用了 1 · 被以下引用 5 引用了 IV § 4. 。 可积函数和集合
被以下引用 推论 , 推论 1 , 推论 2 , 定理 4 , 定理 5
条件对于 Egoroff 的定理和原理本地化来说就足够了。让我们证明这是必要的:到假设,存在由紧集组成的K − N K - N K − N 的可忽略不计的集合N ⊂ K N \subset K N ⊂ K 和划分( K m ) (K_m) ( K m ) ,使得f f f 的限制对每个K m K_m K m 是连续的。对于定义序列( g n ) (g_n) ( g n ) ,只需按以下方式进行即可:令d d d 为与F的拓扑兼容的度量;对于每个 K i K_i K i 和指标 i ≤ n i \leq n i ≤ n ,存在 K i K_i K i 的有限划分可积集合 A i j A_{ij} A ij (1 ≤ j ≤ q i 1 \leq j \leq q_i 1 ≤ j ≤ q i ) 足够小,使得f f f 在每个 A i j A_{ij} A ij 上的振荡为≤ 1 / n \leq 1/n ≤ 1/ n (§ 4, No. 9,引理);使g n g_n g n 在每个A i j A_{ij} A ij 上保持不变,等于此集合中f f f 的值之一(对于1 ≤ i ≤ n , 1 ≤ j ≤ q i 1 \leq i \leq n,\ 1 \leq j \leq q_i 1 ≤ i ≤ n , 1 ≤ j ≤ q i ),并且等于X X X 中每个点的固定元素a ∈ F a \in \mathbf{F} a ∈ F 不属于到任何 A i j A_{ij} A ij 。很明显,序列( g n ( x ) ) (g_n(x)) ( g n ( x )) 在K K K 的每点收敛到f ( x ) f(x) f ( x ) ,而不是属于到N N N 。
令 f f f 为 X X X 可测量的映射到 Banach 空间 F F F ;对于每个紧集K ⊂ X K \subset X K ⊂ X ,存在可测量步骤函数的序列( g n ) (g_n) ( g n ) ,并且支持包含在K K K 中,使得∣ g n ( x ) ∣ ≤ ∣ f ( x ) ∣ |g_n(x)| \leq |f(x)| ∣ g n ( x ) ∣ ≤ ∣ f ( x ) ∣ 对于所有x ∈ X x \in X x ∈ X 并且使得对于几乎每个g n ( x ) g_n(x) g n ( x ) 趋于f ( x ) f(x) f ( x ) x ∈ K x \in K x ∈ K .
引用了 1 · 被以下引用 1 引用了 定理 3
被以下引用 引理 1
与记号如Th的证明一样。 3,并且用A i j A_{ij} A ij 中的f f f 的值之一表示a i j a_{ij} a ij ,则只要∣ a i j ∣ ≤ 1 / n |a_{ij}| \leq 1/n ∣ a ij ∣ ≤ 1/ n 和点就可以作为A i j A_{ij} A ij 中的g n g_n g n 的值,点0 a i j ( 1 − 1 / ( n ∣ a i j ∣ ) ) a_{ij}(1 - 1/(n|a_{ij}|)) a ij ( 1 − 1/ ( n ∣ a ij ∣ )) 否则;最后,集合g n ( x ) = 0 g_n(x) = 0 g n ( x ) = 0 对A i j A_{ij} A ij (1 ≤ i ≤ n , 1 ≤ j ≤ q i 1 \leq i \leq n,\ 1 \leq j \leq q_i 1 ≤ i ≤ n , 1 ≤ j ≤ q i )的并补。
令 X X X 为局部紧致的空间,其无穷大可数。如果 f f f 是 X X X 的可测量映射到可测量的空间 F F F ,则存在可测量步骤函数的序列 ( g n ) (g_n) ( g n ) ,其中值在 F F F 中,使得几乎每遇到 x ∈ X x \in X x ∈ X ,g n ( x ) g_n(x) g n ( x ) 都会倾向于 f ( x ) f(x) f ( x ) 。
引用了 1 引用了 定理 3
若X X X 为紧集递增序列( A n ) (A_n) ( A n ) 并,集合A n − A n − 1 A_n - A_{n-1} A n − A n − 1 即X X X 非空形式划分可积集合;因而,存在由紧集的序列( K n ) (K_n) ( K n ) 形成的可忽略不计的集合N ⊂ X N \subset X N ⊂ X 和C N \mathbf{C}N C N 的划分,使得f f f 的限制对每个K n K_n K n 是连续的;然后可以像 Th 那样得出证明的结论。 3 无需修改。
设f f f 为X X X 可测量的映射到拓扑空间F F F ; F F F 中每个关闭(或打开)集合的f f f 下的逆像是可测量的。
被以下引用 10 被以下引用 定义 9 , 推论 , 命题 9 , 定理 4 , 命题 1, V § 4 , 注, V § 6 , 命题 4, V § 6 , 命题 3, VI § 3 , 定理 3, VI § 3 , 引理 1, VII Appendix 2
It suffices to carry out the proof for the inverse image − 1 f ( A ) ^{-1}f(A) − 1 f ( A ) of a closed set A A A in F F F . 设K K K 是X X X 的紧子集;存在由紧集组成的可忽略不计的集合 N ⊂ K N \subset K N ⊂ K 和 K − N K - N K − N 的划分 ( K n ) (K_n) ( K n ) ,使得 f f f 的限制与每个 K n K_n K n 是连续的。 因而,交K n ∩ − 1 f ( A ) K_n \cap ^{-1}f(A) K n ∩ − 1 f ( A ) 是f f f 至K n K_n K n 的限制下封闭的集合A A A 的逆像;因此它是K n K_n K n 中的闭集合,因此是紧凑的。 因而,集合K ∩ − 1 f ( A ) K \cap ^{-1}f(A) K ∩ − 1 f ( A ) 是可忽略的集合N ∩ − 1 f ( A ) N \cap ^{-1}f(A) N ∩ − 1 f ( A ) 和紧集K n ∩ − 1 f ( A ) K_n \cap ^{-1}f(A) K n ∩ − 1 f ( A ) 的并,这证明− 1 f ( A ) ^{-1}f(A) − 1 f ( A ) 是可测的。
— 令 F 为可度量的空间,令 d 为与拓扑兼容的 F 上的度量。为了使 X 的映射 f 进入 F 是可测量的,它满足以下两个条件是充分必要的: a) F的每个闭球的f下的逆像是可测的; b) 对于每个紧集 K ⊂ X,存在 F 的可数子集 H,使得几乎每个 x ∈ K x \in K x ∈ K 都有 f ( x ) ∈ H ‾ f(x) \in \overline{H} f ( x ) ∈ H 。
引用了 3 · 被以下引用 8 引用了 命题 7 , 定理 3 , 定理 2(叶戈罗夫)
被以下引用 注 2 , 命题 1 , 命题 10 , 推论 1 , 命题 8 , 习题 2, § 6 , 定义 2, V § 3 , 定理 4, VI § 3
条件 a) 是第 7 条命题所必需的;另一方面,在Th的记号中。 3、 条件 b) 满足:取H为所有函数g n g_n g n 的值构成的可数集合。
现在让我们证明条件 a) 和 b) 是充分的。令 K 为 X 的任何紧致子集; K 中存在一个可忽略的子集 N,使得 f ( K − N ) f(K - N) f ( K − N ) 包含在 F 的点的可数集合闭包中,我们将其排列在序列 ( a n ) (a_n) ( a n ) 中。令A n , p A_{n,p} A n , p 为x ∈ K − N x \in K - N x ∈ K − N 的集合,使得d ( f ( x ) , a n ) ≤ 1 / p d(f(x), a_n) \leq 1/p d ( f ( x ) , a n ) ≤ 1/ p 。由条件 a) 可知 A n , p A_{n,p} A n , p 是可测的。对于固定p p p ,集合B n , p ⊂ K − N B_{n,p} \subset K - N B n , p ⊂ K − N 递归设定的定义序列
B 1 , p = A 1 , p and B n + 1 , p = A n + 1 , p ∩ C ( ⋃ k ≤ n A k , p ) ;
B_{1,p} = A_{1,p} \quad \text{and} \quad B_{n+1,p} = A_{n+1,p} \cap C \left( \bigcup_{k \leq n} A_{k,p} \right);
B 1 , p = A 1 , p and B n + 1 , p = A n + 1 , p ∩ C ( k ≤ n ⋃ A k , p ) ;
集合B n , p B_{n,p} B n , p 是可测量的,K − N K - N K − N 的非空形式划分是可测量的。令g m , p g_{m,p} g m , p 对于1 ≤ i ≤ m 1 \leq i \leq m 1 ≤ i ≤ m 而言,函数等于集合B i , p B_{i,p} B i , p 上的a i a_i a i ,并且等于这些集合的并的补集上的常数b ∈ F b \in F b ∈ F ; g m , p g_{m,p} g m , p 是可测量的步长函数;由于m m m 趋于无穷大,g m , p g_{m,p} g m , p 在B n , p B_{n,p} B n , p (n ≥ 1 n \geq 1 n ≥ 1 )上逐点收敛到函数f p f_p f p 等于a n a_n a n ,在N ∪ C K N \cup C K N ∪ C K 上收敛到b b b ,因此(Th.2)f p f_p f p 是可测量的。由于p p p 趋于无穷大,每x ∈ K − N x \in K - N x ∈ K − N ,f p ( x ) f_p(x) f p ( x ) 趋于f ( x ) f(x) f ( x ) ,x ∈ N ∪ C K x \in N \cup C K x ∈ N ∪ C K 趋于b b b ;因此,f p f_p f p 的极限是可测的,定位的原理证明了f f f 本身是可测的。
— 令 D 为 R \mathbf{R} R 的可数稠密子集。在阶中,数值函数 f f f (有限或非)可测量,对于 x ∈ X x \in X x ∈ X 的每个 a ∈ D a \in D a ∈ D 、集合使得 f ( x ) ≥ a f(x) \geq a f ( x ) ≥ a 可测量,就足够了(且必要)。
引用了 1 引用了 定理 4
因为,如果是这样,对于x x x 的每个b ∈ R ‾ b \in \overline{\mathbf{R}} b ∈ R 集合,使得f ( x ) ⩾ b f(x) \geqslant b f ( x ) ⩾ b 是可测量的,是x x x 的集合(形式一个可数族)的交使得f ( x ) ⩾ a f(x) \geqslant a f ( x ) ⩾ a , a a a 运行于 D 的点集合,即⩽ b \leqslant b ⩽ b 。 x x x 的集合使得f ( x ) < b f(x) < b f ( x ) < b 是可测量的,是可测量的集合的补集。接下来,如果b b b 是有限的,则x x x 的集合使得f ( x ) ⩽ b f(x) \leqslant b f ( x ) ⩽ b 是可测量的,即x x x 的集合的交使得f ( x ) < b + 1 / n f(x) < b + 1/n f ( x ) < b + 1/ n ;并且f ( − ∞ ) − 1 f(-\infty)^{-1} f ( − ∞ ) − 1 是可测量的,是x x x 的集合的交使得f ( x ) < n f(x) < n f ( x ) < n ,因为n n n 超过Z \mathbf{Z} Z 。最后,R ‾ \overline{\mathbf{R}} R 的每个闭区间的f f f 下的逆像是可测的,即两个可测的集合的交,以及Th。可以应用4。
类似地,我们可以证明,对于x x x 的每一个a ∈ D a \in \mathrm{D} a ∈ D ,集合就足够了,这样f ( x ) > a f(x) > a f ( x ) > a 是可测量的。
因为,如果f f f 是下半连续的,那么x ∈ X x \in \mathrm{X} x ∈ X 的集合使得f ( x ) ⩽ a f(x) \leqslant a f ( x ) ⩽ a 对于每个a ∈ R ‾ a \in \overline{\mathbf{R}} a ∈ R 都是闭的。
当 F 可度量且*紧凑*时,Prop.7 使得锐化 Th 成为可能。 3如下:
令d d d 为与F的拓扑兼容的度量。对于每个正整数n n n ,都存在点a k ∈ F a_k \in \mathrm{F} a k ∈ F 的*有限*数,使得具有中心a k a_k a k 和半径的闭球B k B_k B k 1 / n 1/n 1/ n 形式 F 的覆盖;因而,集合 A k = f − 1 ( B k ) A_k = f^{-1}(B_k) A k = f − 1 ( B k ) 是可测量的(第 7 条),并且形式覆盖了 X。因而,(§ 4, No. 9,引理)存在X的划分( C i ) (C_i) ( C i ) 到可测量集合的有限数,使得每个A k A_k A k 是C i C_i C i 中某些并。令c i c_i c i 为C i C_i C i 的点,并让g n g_n g n 为可测量步长函数,等于C i C_i C i 上的f ( c i ) f(c_i) f ( c i ) (对于每个指标i i i )。很明显,d ( f ( x ) , g n ( x ) ) ⩽ 2 / n d(f(x), g_n(x)) \leqslant 2/n d ( f ( x ) , g n ( x )) ⩽ 2/ n 对于所有x ∈ X x \in \mathrm{X} x ∈ X 。
— 设 F 为可分离的 Banach 空间,F' 为对偶,( a n ′ ) (\mathbf{a}'_n) ( a n ′ ) 单位 F' 球中的弱稠密序列(TVS,III, § 3, No. 4,第 6 命题的 Cor. 2)。 1 为了使 X 的映射 f 进入 F 可测量,它对于每个 n 标量函数 x ↦ ⟨ f ( x ) , a n ′ ⟩ x \mapsto \langle \mathbf{f}(x), \mathbf{a}'_n \rangle x ↦ ⟨ f ( x ) , a n ′ ⟩ 是可测量的 。
引用了 5 · 被以下引用 5 引用了 推论 2, III § 3 , 命题 6 , 定理 1 , 定理 4 , IV § 2. 。可以忽略不计的函数和集合
被以下引用 习题 8, § 5 , 引理 5 , 推论 1 , 推论 2 , 推论 2, VIII § 4
条件显然是必要的(No. 3,Th.1),让我们证明它是充分的;验证 Th 的条件 a) 就足够了。 4 并且,为此,
1 参见§ 2, No. 4末尾的脚注。
通过原理的定位就足以证明,对于X的每个紧凑子集 K和每个B ⊂ F B \subset F B ⊂ F ,具有中心a a a 和半径r r r ,集合A = K ∩ f − 1 ( B ) A = K \cap f^{-1}(B) A = K ∩ f − 1 ( B ) 是可测量的;现在,对于每 z ∈ F z \in F z ∈ F ,
∣ z ∣ = sup n ∣ ⟨ z , a n ′ ⟩ ∣ / ∣ a n ′ ∣ ;
|z| = \sup_n |\langle z, a'_n \rangle| / |a'_n|;
∣ z ∣ = n sup ∣ ⟨ z , a n ′ ⟩ ∣/∣ a n ′ ∣ ;
因而 A A A 是 K K K 和集合的交定义为
∣ ⟨ f ( x ) , a n ′ ⟩ − ⟨ a , a n ′ ⟩ ∣ ≤ r ∣ a n ′ ∣ ;
|\langle f(x), a'_n \rangle - \langle a, a'_n \rangle| \leq r |a'_n|;
∣ ⟨ f ( x ) , a n ′ ⟩ − ⟨ a , a n ′ ⟩ ∣ ≤ r ∣ a n ′ ∣ ;
因为这些集合可以通过假设测量,所以 A A A 是可以测量的。
设 F 为 Banach 空间。在阶中,X到F中的映射 f是可测的,满足以下两个条件是充分必要的:
引用了 3 引用了 命题 10 , 定理 1 , 定理 4
a) 对于每个 a ′ ∈ F ′ a' \in F' a ′ ∈ F ′ ,标量函数 x ↦ ⟨ f ( x ) , a ′ ⟩ x \mapsto \langle f(x), a' \rangle x ↦ ⟨ f ( x ) , a ′ ⟩ 是可测量的;
b) 对于每个紧集 K ⊂ X K \subset X K ⊂ X ,存在 F 的可数子集 H,使得 f ( x ) ∈ H ‾ f(x) \in \overline{H} f ( x ) ∈ H 对于几乎每个 x ∈ K x \in K x ∈ K 。
条件的必要性由No. 3, Th 推出。 1、和钍。 4. 为了证明条件是充分的,再次验证Th的条件a)就足够了。 4. 对于第 10 条提案中的证明中的记号,我们可以(考虑到 b))假设,如果需要的话,之后在可忽略不计的集合上修改f f f ,即 f ( K ) ⊂ H ‾ f(K) \subset \overline{H} f ( K ) ⊂ H ,其中 H H H 是可数的子集 F F F 。如果V V V 是集合H ∪ { a } H \cup \{a\} H ∪ { a } 生成F F F 的闭合线性子空间,则V V V 是可分离的Banach空间,V V V 上的每个连续线性形式都是形式的限制 a ′ ∈ F ′ a' \in F' a ′ ∈ F ′ ;与命题 10 中相同的推理则表明K ∩ f − 1 ( B ) K \cap f^{-1}(B) K ∩ f − 1 ( B ) 是可测量的。
设 F 为可度量且可分离的局部凸空间,并令 F ′ F' F ′ 为其对偶。为了使 X 的映射 f 进入 F 可测量,对于每个 a ′ ∈ F ′ a' \in F' a ′ ∈ F ′ ,标量函数 x ↦ ⟨ f ( x ) , a ′ ⟩ x \mapsto \langle f(x), a' \rangle x ↦ ⟨ f ( x ) , a ′ ⟩ 可测量是必要且充分的。
引用了 2 引用了 命题 10 , 定理 1
我们可以将F视为Banach 空间(TVS,II, §4, No. 3)的可数乘积∏ n E n \prod_n E_n ∏ n E n 的子空间,并且我们可以假设pr n ( F ) \operatorname{pr}_n(F) pr n ( F ) 在E n E_n E n 中稠密,因此是可分的。对于每个 n n n ,映射 pr n ∘ f \operatorname{pr}_n \circ f pr n ∘ f 都可以通过命题 10 来测量,因而 f f f 可以通过 No. 3, Th 来测量。 1.
设F为可分离可度量局部凸空间F n F_n F n 的局部凸空间,即序列的直极限,F为F n F_n F n 的并。令F ′ F' F ′ 为F的对偶,配备弱拓扑σ ( F ′ , F ) \sigma(F', F) σ ( F ′ , F ) 。为了使 X 到 F ′ F' F ′ 的映射 f 可测量,对于每个 a ∈ F a \in F a ∈ F ,标量函数 x ↦ ⟨ a , f ( x ) ⟩ x \mapsto \langle a, f(x) \rangle x ↦ ⟨ a , f ( x )⟩ 可测量是必要且充分的。
引用了 2 引用了 命题 2 , 定理 1
No. 3、Th 之前需要条件。 1;让我们证明它是足够的。首先假设 F 可度量且可分离,令 D 为 F 中的可数稠密集合。令 ( V n ) (V_n) ( V n ) 为 F 中 0 的平衡凸开邻域的递减基序列;极坐标集合 V n ∘ V_n^\circ V n ∘ 是等连续的,并且它们的并都是 F ′ F' F ′ 。令 X n = f − 1 ( V n ∘ ) X_n = f^{-1}(V_n^\circ) X n = f − 1 ( V n ∘ ) ; 序列( X n ) (X_n) ( X n ) 为递增和X = ⋃ n X n X = \bigcup_n X_n X = ⋃ n X n ;让我们证明每个 X n X_n X n 都是 μ \mu μ 可测量的。事实上,D ∩ V n D \cap V_n D ∩ V n 在V n V_n V n 中是稠密的;对于每个y ∈ D ∩ V n y \in D \cap V_n y ∈ D ∩ V n ,令S y S_y S y 为x ∈ X x \in X x ∈ X 的集合,使得∣ ⟨ y , f ( x ) ⟩ ∣ ≤ 1 |\langle y, f(x) \rangle| \leq 1 ∣ ⟨ y , f ( x )⟩ ∣ ≤ 1 ; 假设意味着S y S_y S y 中的每一个都是可测量的,X n X_n X n 是S y S_y S y 可数族中y ∈ D ∩ V n y \in D \cap V_n y ∈ D ∩ V n 的交。因此,对于 X 的每个紧致子集 K 和每个 ε > 0 \varepsilon > 0 ε > 0 ,都存在整数 n 使得 ∣ μ ∣ ( K − ( K ∩ X n ) ) ≤ ε / 4 |\mu|(K - (K \cap X_n)) \leq \varepsilon/4 ∣ μ ∣ ( K − ( K ∩ X n )) ≤ ε /4 ,然后存在 K ∩ X n K \cap X_n K ∩ X n 的紧致子集 K 1 K_1 K 1 使得 ∣ μ ∣ ( ( K ∩ X n ) − K 1 ) ≤ ε / 4 |\mu|((K \cap X_n) - K_1) \leq \varepsilon/4 ∣ μ ∣ (( K ∩ X n ) − K 1 ) ≤ ε /4 ;最后,存在 K 1 K_1 K 1 的紧致子集 K 2 K_2 K 2 ,使得 ∣ μ ∣ ( K 1 − K 2 ) ≤ ε / 2 |\mu|(K_1 - K_2) \leq \varepsilon/2 ∣ μ ∣ ( K 1 − K 2 ) ≤ ε /2 并且所有函数 ⟨ y , f ⟩ \langle y, f \rangle ⟨ y , f ⟩ 的限制到 K 2 K_2 K 2 ,其中 y ∈ D y \in D y ∈ D 是连续的(No. 1,命题 1)。 2)。由于集合f ( K 2 ) ⊂ f ( X n ) ⊂ V n ∘ f(K_2) \subset f(X_n) \subset V_n^\circ f ( K 2 ) ⊂ f ( X n ) ⊂ V n ∘ 等连续,σ ( F ′ , F ) \sigma(F', F) σ ( F ′ , F ) 在f ( K 2 ) f(K_2) f ( K 2 ) 上诱导的拓扑与D中逐点收敛的拓扑相同(GT,X, §2, No. 4,Th.1);因此,f 到 K 2 K_2 K 2 的限制是连续的,在第一种情况下,从而我们的断言。
让我们讨论一般情况。如果z ′ z' z ′ 是F上的连续线性形式,则其限制z n ′ z'_n z n ′ 到F n F_n F n 是连续的;从F = ⋃ n F n F = \bigcup_n F_n F = ⋃ n F n 开始,F的对偶F ′ F' F ′ 可以用乘积∏ n F n ′ \prod_n F'_n ∏ n F n ′ 的线性子空间(代数上)来识别,然后是pr n ( z ′ ) = z n ′ \operatorname{pr}_n(z') = z'_n pr n ( z ′ ) = z n ′ 。此外,由于F的每个有限子集都包含在F n F_n F n 之一中,因此拓扑σ ( F ′ , F ) \sigma(F', F) σ ( F ′ , F ) 正是由拓扑σ ( F n ′ , F n ) \sigma(F'_n, F_n) σ ( F n ′ , F n ) 的乘积拓扑引起的拓扑。既然如此,如果⟨ a , f ⟩ \langle a, f \rangle ⟨ a , f ⟩ 对于每个a ∈ F a \in F a ∈ F 都是可测量的,那么对于每个n和每个a n ∈ F n a_n \in F_n a n ∈ F n 来说⟨ a n , pr n ∘ f ⟩ \langle a_n, \operatorname{pr}_n \circ f \rangle ⟨ a n , pr n ∘ f ⟩ 也是可测量的,因为⟨ a n , pr n ∘ f ⟩ = ⟨ a n , f ⟩ \langle a_n, \operatorname{pr}_n \circ f \rangle = \langle a_n, f \rangle ⟨ a n , pr n ∘ f ⟩ = ⟨ a n , f ⟩ ; 证明的第一个部分则表明pr n ∘ f \operatorname{pr}_n \circ f pr n ∘ f 对于每个n都是可测量的,因此f(No. 3,Th.1)也是可测量的。
6. 判据可积
— 在阶 X 的映射 f 转化为 Banach 空间 F 是第 p 个幂可积 (1 ≤ p < + ∞ 1 \leq p < +\infty 1 ≤ p < + ∞ ) 时,f 可测且 N p ( f ) N_p(f) N p ( f ) 有限是充分必要的。
引用了 3 · 被以下引用 18 引用了 定理 2(叶戈罗夫) , 推论 2 , 定理 3
被以下引用 § 5. 。可测量函数和集合 , 推论 3 , 推论 4 , 命题 20 , 注, IV § 6 , 命题 1(平均值的不等式), IV § 6 , 定理 2(霍尔德的不等式), IV § 6 , 推论 1, IV § 6 , 推论 5, IV § 6 , 引理, V § 1 , 推论, V § 3 , V § 5. 。由数值密度定义的度量 , 命题 1, V § 5 , 注, V § 6 , 学院, V § 8 , 推论 2, V § 8 , 推论, VI § 2 , 命题 10, VI § 2
条件是必要的:因为,如果f ∈ L F p f \in \mathscr{L}_F^p f ∈ L F p ,则存在连续函数的序列( g n ) (g_n) ( g n ) ,具有紧支撑,几乎处处收敛于f(§ 3 § 3 §3 ,No. 4,Th.3的Cor.2);通过 Th。 No. 4中的2,f是可测的。
为了证明条件是充分的,我们首先建立引理:
令 A n A_n A n 为点 x ∈ X x \in X x ∈ X 中的集合,使得 ∣ g ( x ) ∣ ≥ 1 / n |g(x)| \geq 1/n ∣ g ( x ) ∣ ≥ 1/ n ; A为A n A_n A n 中的并、φ A n ≤ n ∣ g ∣ \varphi_{A_n} \leq n|g| φ A n ≤ n ∣ g ∣ 、从而∣ μ ∣ ∗ ( A n ) ≤ ( n N p ( g ) ) p |\mu|^*(A_n) \leq (n N_p(g))^p ∣ μ ∣ ∗ ( A n ) ≤ ( n N p ( g ) ) p ;由此可见,A n A_n A n 包含在可忽略不计的集合的并和紧集的序列中(§ 4, No. 6,Th.4的Cor.3),因此A也是如此。
引理证明,首先考虑 f 有 compact 支持 K 的情况。 1 Th。 No. 5中的3个,存在可测量步长函数的序列( g n ) (g_n) ( g n ) ,使得∣ g n ( x ) ∣ ≤ ∣ f ( x ) ∣ |g_n(x)| \leq |f(x)| ∣ g n ( x ) ∣ ≤ ∣ f ( x ) ∣ 在每个点x ∈ X x \in X x ∈ X 并且g n ( x ) g_n(x) g n ( x ) 几乎在任何地方都趋向于f ( x ) f(x) f ( x ) 。此时,g n g_n g n 是K中可测的集合的特征函数的线性组合;因为这些集合可以通过 No. 1、g n g_n g n 属于到 L F p \mathscr{L}_F^p L F p 的命题 3 进行积分。从N p ( f ) < + ∞ N_p(f) < +\infty N p ( f ) < + ∞ 开始,勒贝格的定理(§ 3, No. 7,Th.6)表明f属于到L F p \mathscr{L}_F^p L F p 。
一般情况下,从引理 1 可以得出,紧集存在递增序列 ( K n ) (K_n) ( K n ) ,使得f ( x ) f(x) f ( x ) 几乎在K n K_n K n 的并的补码中都是零。令 f n f_n f n 函数在 K n K_n K n 上等于 f ( x ) f(x) f ( x ) ,在其他地方等于 0; f n f_n f n 可通过 No. 3 测量,Cor。 5 Th。 1;从参数的第一个部分开始,从 ∣ f n ∣ ≤ ∣ f ∣ |f_n| \leq |f| ∣ f n ∣ ≤ ∣ f ∣ 、f n f_n f n 属于到 L F p \mathscr{L}_F^p L F p 。由于f ( x ) f(x) f ( x ) 几乎处处都等于序列f n ( x ) f_n(x) f n ( x ) 的极限,勒贝格的定理再次证明f ∈ L F p f \in \mathscr{L}_F^p f ∈ L F p ,从而完成证明。
应该注意注函数 局部可忽略但不可忽略 不可积;因此,函数*局部几乎处处*等于可积函数不一定是可积的。
为了使集合可积,它是可测的并且具有有限的外部测度是必要且充分的。
设( F n ) (F_n) ( F n ) 为拓扑空间的序列;对于每个指标 n,令f n f_n f n 是X到F n F_n F n 的可测量映射,并令f ( x ) = ( f n ( x ) ) ∈ F = ∏ n F n f(x) = (f_n(x)) \in F = \prod_n F_n f ( x ) = ( f n ( x )) ∈ F = ∏ n F n ;最后,让 u 成为 Banach 空间 G 的连续映射 f ( X ) f(X) f ( X ) 。要使函数 g ( x ) = u ( f ( x ) ) g(x) = u(f(x)) g ( x ) = u ( f ( x )) 可积,N 1 ( g ) < + ∞ N_1(g) < +\infty N 1 ( g ) < + ∞ 是充分必要的。
引用了 1 引用了 定理 1
对于每个可积函数 f 和每个可测量的集合 A,函数 f φ A f \varphi_A f φ A 都是可积的。
引用了 2 · 被以下引用 1 引用了 定理 1 , 定理 5
被以下引用 命题 1, V § 5
因为,它是从 Th 得出的。 5 和 No. 3,科罗纳。 5 Th。 1 f φ A f \varphi_A f φ A 是可测量的,并且N 1 ( f φ A ) ≤ N 1 ( f ) N_1(f \varphi_A) \leq N_1(f) N 1 ( f φ A ) ≤ N 1 ( f ) 。
我们为每个可积函数f f f 和每个可测量的集合A A A 写∫ A f d μ = ∫ f φ A d μ \int_A f d\mu = \int f \varphi_A d\mu ∫ A f d μ = ∫ f φ A d μ (或∫ A f μ \int_A f \mu ∫ A f μ )。我们还为每个数字函数(有限或无限)f ⩾ 0 f \geqslant 0 f ⩾ 0 (如果f ( x ) = + ∞ f(x) = +\infty f ( x ) = + ∞ 和φ A ( x ) = 0 \varphi_A(x) = 0 φ A ( x ) = 0 ,则在设定f ( x ) φ A ( x ) = 0 f(x)\varphi_A(x) = 0 f ( x ) φ A ( x ) = 0 )写∫ ∗ f d ∣ μ ∣ \int^* f d|\mu| ∫ ∗ f d ∣ μ ∣ (或∫ A ∗ f ∣ μ ∣ \int^*_A f |\mu| ∫ A ∗ f ∣ μ ∣ )来代替∫ ∗ f φ A d ∣ μ ∣ \int^* f \varphi_A d|\mu| ∫ ∗ f φ A d ∣ μ ∣ 。
∫ ∗ ( ∑ n f n ) d ∣ μ ∣ = ∑ n ∫ ∗ f n d ∣ μ ∣ .
\int^*\left( \sum_n f_n \right) d|\mu| = \sum_n \int^* f_n d|\mu|.
∫ ∗ ( n ∑ f n ) d ∣ μ ∣ = n ∑ ∫ ∗ f n d ∣ μ ∣.
鉴于§1, No. 3,Th。 3,对于X X X 上任意两个可测量的函数f ⩾ 0 , g ⩾ 0 f \geqslant 0, g \geqslant 0 f ⩾ 0 , g ⩾ 0 ,我们减少到证明,
∫ ∗ ( f + g ) d ∣ μ ∣ = ∫ ∗ f d ∣ μ ∣ + ∫ ∗ g d ∣ μ ∣ .
\int^*(f + g) d|\mu| = \int^* f d|\mu| + \int^* g d|\mu|.
∫ ∗ ( f + g ) d ∣ μ ∣ = ∫ ∗ f d ∣ μ ∣ + ∫ ∗ g d ∣ μ ∣.
这无非是当f f f 和g g g 可积时积分的可加性。相反的情况,如果例f f f 不可积,则∫ ∗ f d ∣ μ ∣ = + ∞ \int^* f d|\mu| = +\infty ∫ ∗ f d ∣ μ ∣ = + ∞ 乘Th。 5; 更不必说 ,∫ ∗ ( f + g ) d ∣ μ ∣ = + ∞ \int^*(f + g) d|\mu| = +\infty ∫ ∗ ( f + g ) d ∣ μ ∣ = + ∞ 。
对于每对序列* ( A n ) (A_n) ( A n ) 成对不相交的可测量集合 ,
引用了 1 引用了 推论 4
∣ μ ∣ ∗ ( ⋃ n A n ) = ∑ n ∣ μ ∣ ∗ ( A n ) .
|\mu|^*\left( \bigcup_n A_n \right) = \sum_n |\mu|^*(A_n).
∣ μ ∣ ∗ ( n ⋃ A n ) = n ∑ ∣ μ ∣ ∗ ( A n ) .
这是从 Cor 得出的。 4应用于φ A n \varphi_{A_n} φ A n 。
7. 在局部紧凑子空间上引发的测量
令X X X 为局部紧凑空间,μ \mu μ 为X X X 的测度,Y Y Y 为X X X 的*局部紧凑子空间*。由于Y Y Y 是X X X 中开集合和闭集合的交(GT,I, §9, No. 7,命题12),它是μ \mu μ 可测的(No. 1,命题3的Cor.)。对于每个函数g ∈ H ( Y ; C ) g \in \mathscr{H}(Y; \mathbf{C}) g ∈ H ( Y ; C ) ,令g ′ g' g ′ 为函数,在所有X X X 上定义,在Y Y Y 上等于g g g ,在X − Y X - Y X − Y 上等于0;让我们证明 g ′ g' g ′ 是 μ \mu μ -*可积*。我们可以将自己限制在g g g 是实数且⩾ 0 \geqslant 0 ⩾ 0 的情况(将g g g 写为函数的线性组合);由于g ′ g' g ′ 是有界的并且具有紧支持,因此足以证明g ′ g' g ′ 是μ \mu μ 可测的(No. 6,Th.5);但这是因为g ′ g' g ′ 在X X X 上是上半连续的(No. 5,Prop.8的Cor.)。因此,我们可以做出以下定义:
— *给定局部紧凑空间X的局部紧凑子空间Y,我们将X上的测度μ \mu μ 在Y上诱发测度,并用μ Y \mu_Y μ Y 或μ ∣ Y \mu|Y μ ∣ Y 表示,由公式定义的测度
∫ g d μ Y = ∫ g ′ d μ
\int g \, d\mu_Y = \int g' \, d\mu
∫ g d μ Y = ∫ g ′ d μ
被以下引用 2 被以下引用 例 , IX § 1. 。拓扑空间上的预测量和测量
对于每个函数g ∈ K ( Y ; C ) g \in \mathscr{K}(Y; \mathbf{C}) g ∈ K ( Y ; C ) ,其中g ′ g' g ′ 表示函数在Y Y Y 上等于g g g ,在X − Y X - Y X − Y 上等于0。
— 令 μ \mu μ 为 R \mathbf{R} R 、I R \mathbf{R} R 中的任何 区间的勒贝格测度; I是R \mathbf{R} R 的局部紧子空间,μ \mu μ 在I上诱发的测度是线性形式
g ↦ ∫ a b g ( x ) d x
g \mapsto \int_a^b g(x) \, dx
g ↦ ∫ a b g ( x ) d x
在K ( I ; C ) \mathscr{K}(I; \mathbf{C}) K ( I ; C ) ,其中a a a 和b b b 是I(cf.§ 4, No. 4,*例*)的端点(有限或非),在其他字,我们称之为*勒贝格测度I*。
当 Y 是 X 的*开* 子空间时,Def. 4 重合和定义由 μ \mu μ 在 Y 上引起的测量(或 μ \mu μ 到 Y 的限制)在第 1 章中给出。 III, §2, No. 1:确实,对于每个函数g ∈ K ( Y ; C ) g \in \mathscr{K}(Y; \mathbf{C}) g ∈ K ( Y ; C ) 函数g ′ g' g ′ ,那么在X上连续。
我们将在第 1 章中详细研究关于诱导测度的积分。 V, §7,在那之前我们只需要以下结果:
引用了 4 引用了 IV § 4. 。 可积函数和集合 , III § 2. 。支持某项措施 , 定义 4 , V § 7. 。与诱导措施相关的积分
(i) 对于每个紧凑(或开放)子集 K 的 H,μ K ( H ) = μ ( H ) \mu_K(H) = \mu(H) μ K ( H ) = μ ( H ) 。
(ii) 为了使 K 的子集 N μ K \mu_K μ K -可忽略,其充分必要为μ \mu μ -可忽略 。
(iii) 如果S是μ K \mu_K μ K 的支持,则 S u p p ( μ S ) = S \mathrm{Supp}(\mu_S) = S Supp ( μ S ) = S 。
(i) 我们可以将自己限制在 H 是紧的情况。 用f f f 表示空间K中H的特征函数; f f f 是上半连续,因此是K + ( K ) \mathscr{K}_+(K) K + ( K ) 中函数的递减有向族( g α ) (g_\alpha) ( g α ) 的下包络线;我们有 μ K ( H ) = inf α ∫ g α d μ K \mu_K(H) = \inf_\alpha \int g_\alpha \, d\mu_K μ K ( H ) = inf α ∫ g α d μ K (§ 4, No. 4,第 5 条命题的 Cor.2)。 If g α ′ g'_\alpha g α ′ is the function equal to g α g_\alpha g α on K and to 0 on X − K X - K X − K , then g α ′ g'_\alpha g α ′ is upper semi-continuous, and the lower envelope of the decreasing directed family ( g α ′ ) (g'_\alpha) ( g α ′ ) is the characteristic function φ H \varphi_H φ H of H in the space X; therefore
μ ( H ) = inf α ∫ g α ′ d μ = inf α ∫ g α d μ K = μ K ( H )
\mu(H) = \inf_\alpha \int g'_\alpha \, d\mu = \inf_\alpha \int g_\alpha \, d\mu_K = \mu_K(H)
μ ( H ) = α inf ∫ g α ′ d μ = α inf ∫ g α d μ K = μ K ( H )
由(1)。
(ii) 如果 N 是μ \mu μ -可忽略不计,则对于每个 ε > 0 \varepsilon > 0 ε > 0 ,X 中存在一个相对紧凑的 N 开邻域 U,使得 μ ( U ) ≤ ε \mu(U) \leq \varepsilon μ ( U ) ≤ ε ;由于 K − ( U ∩ K ) K - (U \cap K) K − ( U ∩ K ) 是紧致的,因此从 (i) 可以得出 μ K ( U ∩ K ) ≤ μ ( U ) ≤ ε \mu_K(U \cap K) \leq \mu(U) \leq \varepsilon μ K ( U ∩ K ) ≤ μ ( U ) ≤ ε ,因此 N μ K \mu_K μ K 可忽略不计。相反,如果 N 是 μ K \mu_K μ K 可忽略不计,则在 X 中存在 N 的开邻域 V,使得 μ K ( V ∩ K ) ≤ ε \mu_K(V \cap K) \leq \varepsilon μ K ( V ∩ K ) ≤ ε ;通过(i),我们有μ ( V ∩ K ) = μ K ( V ∩ K ) \mu(V \cap K) = \mu_K(V \cap K) μ ( V ∩ K ) = μ K ( V ∩ K ) ,因此μ ( N ) = 0 \mu(N) = 0 μ ( N ) = 0 ,因为ε \varepsilon ε 是任意的。
(iii) 对于 K 中与 S 相交的每个开路集合 U,通过假设 μ K ( U ∩ S ) ≠ 0 \mu_K(U \cap S) \neq 0 μ K ( U ∩ S ) = 0 ,因此通过 (i) 开μ ( U ∩ S ) ≠ 0 \mu(U \cap S) \neq 0 μ ( U ∩ S ) = 0 ,并且由于 U ∩ S U \cap S U ∩ S 在 S 中开路,因此通过 (i) 开μ S ( U ∩ S ) ≠ 0 \mu_S(U \cap S) \neq 0 μ S ( U ∩ S ) = 0 ;因为 S 中的每个非空开集合都是形式 U ∩ S U \cap S U ∩ S ,其中 U 在 K 中开路,这证明了 Supp ( μ S ) = S \operatorname{Supp}(\mu_S) = S Supp ( μ S ) = S 。
设f为K + ( Y ) \mathscr{K}_+(Y) K + ( Y ) 和ε \varepsilon ε 中的函数,任意数> 0 > 0 > 0 ;到定义,存在函数g ∈ K ( Y ; C ) g \in \mathscr{K}(Y; \mathbf{C}) g ∈ K ( Y ; C ) 使得∣ g ∣ ≤ f |g| \leq f ∣ g ∣ ≤ f 和∣ μ Y ∣ ( f ) ≤ ∣ μ Y ( g ) ∣ + ε |\mu_Y|(f) \leq |\mu_Y(g)| + \varepsilon ∣ μ Y ∣ ( f ) ≤ ∣ μ Y ( g ) ∣ + ε 。分别用将 f 和 g 扩展为 0 在 X − Y X - Y X − Y 上得到的 f ′ f' f ′ 和 g ′ g' g ′ 函数表示,我们有 μ Y ( g ) = μ ( g ′ ) \mu_Y(g) = \mu(g') μ Y ( g ) = μ ( g ′ ) ,并且从 ∣ g ′ ∣ ≤ f ′ |g'| \leq f' ∣ g ′ ∣ ≤ f ′ 开始,
∣ μ ( g ′ ) ∣ ≤ ∣ μ ∣ ( ∣ g ′ ∣ ) ≤ ∣ μ ∣ ( f ′ ) = ∣ μ ∣ Y ( f ) ,
|\mu(g')| \leq |\mu|(|g'|) \leq |\mu|(f') = |\mu|_Y(f),
∣ μ ( g ′ ) ∣ ≤ ∣ μ ∣ ( ∣ g ′ ∣ ) ≤ ∣ μ ∣ ( f ′ ) = ∣ μ ∣ Y ( f ) ,
从而 ∣ μ Y ∣ ( f ) ≤ ∣ μ ∣ Y ( f ) + ε |\mu_Y|(f) \leq |\mu|_Y(f) + \varepsilon ∣ μ Y ∣ ( f ) ≤ ∣ μ ∣ Y ( f ) + ε 并且,由于 ε \varepsilon ε 是任意的,
∣ μ Y ∣ ( f ) ≤ ∣ μ ∣ Y ( f ) .
|\mu_Y|(f) \leq |\mu|_Y(f).
∣ μ Y ∣ ( f ) ≤ ∣ μ ∣ Y ( f ) .
另一方面,令 K 为 f 的支持,并令 U 为 K 在 X 中的紧邻域,使得 ∣ μ ∣ ( U − K ) ≤ ε |\mu|(U - K) \leq \varepsilon ∣ μ ∣ ( U − K ) ≤ ε ;根据 Urysohn 的定理,存在函数 f 1 ∈ K + ( X ) f_1 \in \mathscr{K}_+(X) f 1 ∈ K + ( X ) ,扩展 f,且支持包含在 U 中,并且∥ f 1 ∥ = ∥ f ∥ \|f_1\| = \|f\| ∥ f 1 ∥ = ∥ f ∥ 。存在函数h 1 ∈ K ( X ; C ) h_1 \in \mathscr{K}(X; \mathbf{C}) h 1 ∈ K ( X ; C ) 使得∣ h 1 ∣ ≤ f 1 |h_1| \leq f_1 ∣ h 1 ∣ ≤ f 1 和∣ μ ∣ ( f 1 ) ≤ ∣ μ ( h 1 ) ∣ + ε |\mu|(f_1) \leq |\mu(h_1)| + \varepsilon ∣ μ ∣ ( f 1 ) ≤ ∣ μ ( h 1 ) ∣ + ε 。如果 h 是 h 1 h_1 h 1 到 Y 的限制,则h ∈ K ( Y ; C ) h \in \mathscr{K}(Y; \mathbf{C}) h ∈ K ( Y ; C ) 、∣ h ∣ ≤ f |h| \leq f ∣ h ∣ ≤ f 和 μ ( h 1 ) − μ Y ( h ) = μ ( h 1 φ U − K ) \mu(h_1) - \mu_Y(h) = \mu(h_1 \varphi_{U-K}) μ ( h 1 ) − μ Y ( h ) = μ ( h 1 φ U − K ) ,因此
∣ μ ( h 1 ) − μ Y ( h ) ∣ ≤ ∥ f ∥ ⋅ ∣ μ ∣ ( U − K ) ≤ ε ∥ f ∥ ;
|\mu(h_1) - \mu_Y(h)| \leq \|f\| \cdot |\mu|(U - K) \leq \varepsilon \|f\|;
∣ μ ( h 1 ) − μ Y ( h ) ∣ ≤ ∥ f ∥ ⋅ ∣ μ ∣ ( U − K ) ≤ ε ∥ f ∥ ;
此外,我们还有类似的
∣ μ ∣ ( f 1 ) − ∣ μ ∣ Y ( f ) = ∣ μ ∣ ( f 1 φ U − K ) and ∣ ∣ μ ∣ ( f 1 ) − ∣ μ ∣ Y ( f ) ∣ ∣ ≤ ε ∥ f ∥ .
|\mu|(f_1) - |\mu|_Y(f) = |\mu|(f_1 \varphi_{U-K}) \quad \text{and} \quad ||\mu|(f_1) - |\mu|_Y(f)|| \leq \varepsilon \|f\|.
∣ μ ∣ ( f 1 ) − ∣ μ ∣ Y ( f ) = ∣ μ ∣ ( f 1 φ U − K ) and ∣∣ μ ∣ ( f 1 ) − ∣ μ ∣ Y ( f ) ∣∣ ≤ ε ∥ f ∥.
由此我们推断
∣ μ ∣ Y ( f ) ≤ ∣ μ Y ( h ) ∣ + ε ( 1 + 2 ∥ f ∥ ) ≤ ∣ μ Y ∣ ( f ) + ε ( 1 + 2 ∥ f ∥ )
|\mu|_Y(f) \leq |\mu_Y(h)| + \varepsilon(1 + 2\|f\|) \leq |\mu_Y|(f) + \varepsilon(1 + 2\|f\|)
∣ μ ∣ Y ( f ) ≤ ∣ μ Y ( h ) ∣ + ε ( 1 + 2∥ f ∥ ) ≤ ∣ μ Y ∣ ( f ) + ε ( 1 + 2∥ f ∥ )
由于ε \varepsilon ε 是任意的,∣ μ ∣ Y ( f ) ≤ ∣ μ Y ∣ ( f ) |\mu|_Y(f) \leq |\mu_Y|(f) ∣ μ ∣ Y ( f ) ≤ ∣ μ Y ∣ ( f ) 可以完成证明。
8. μ \mu μ -紧集的密集族
— 令 μ \mu μ 为局部紧致空间 X X X 、A A A X X X 的 μ \mu μ 可测量子集,以及 A A A 紧致子集的 K \mathscr{K} K 集合满足以下条件: (PLI) K \mathscr{K} K 属于到 K \mathscr{K} K 的每个封闭(因此紧凑)子集集合。 (PLII) K \mathscr{K} K 属于到K \mathscr{K} K 的集合的每个有限并。 那么以下四个属性是等效的: a) 为了使A A A 中的子集B B B 局部μ \mu μ 可以忽略不计,∣ μ ∣ ∗ ( B ∩ K ) = 0 |\mu|^*(B \cap K) = 0 ∣ μ ∣ ∗ ( B ∩ K ) = 0 对于所有K ∈ K K \in \mathscr{K} K ∈ K 来说是必要且充分的。 b) 对于A A A 和每个ε > 0 \varepsilon > 0 ε > 0 的每个紧凑子集K 0 K_0 K 0 ,都存在集合K ∈ K K \in \mathscr{K} K ∈ K ,包含在K 0 K_0 K 0 中,因此∣ μ ∣ ( K 0 − K ) ≤ ε |\mu|(K_0 - K) \leq \varepsilon ∣ μ ∣ ( K 0 − K ) ≤ ε 。 c) 对于A A A 的每个紧凑子集B B B ,存在B B B 的划分,由μ \mu μ 可忽略不计的集合N N N 和序列( H n ) (H_n) ( H n ) 形成紧集属于至K \mathscr{K} K 。 d) 对于A A A 的每个紧凑子集B B B ,存在紧集属于到K \mathscr{K} K 的递增序列( K n ) (K_n) ( K n ) ,包含在B B B 中,使得集合 N = B − ⋃ n K n N = B - \bigcup_n K_n N = B − ⋃ n K n 是μ \mu μ ——可以忽略不计。
引用了 2 · 被以下引用 8 引用了 定理 4, IV § 4 , 命题 5
被以下引用 定义 6 , 推论 1 , 注 , 命题 14 , 命题 15 , 命题 10, V § 1 , 推论 2, V § 1 , 引理 3, V § 5
对于p ≤ n p \leq n p ≤ n ,取K n K_n K n 为H p H_p H p 的并,并引用(PLII),d)意味着a ) ; c ) a); c) a ) ; c ) 意味着d),这是直接的(No. 2,命题5)。为了证明 b) 蕴含 c),需要递归地计算 K \mathscr{K} K 的集合的定义序列 ( H p ) (H_p) ( H p ) ,使得 H n + 1 ⊂ B − ⋃ p ≤ n H p H_{n+1} \subset B - \bigcup_{p \leq n} H_p H n + 1 ⊂ B − ⋃ p ≤ n H p 和 ∣ μ ∣ ( B − ⋃ p ≤ n H p ) ≤ 1 / n |\mu|(B - \bigcup_{p \leq n} H_p) \leq 1/n ∣ μ ∣ ( B − ⋃ p ≤ n H p ) ≤ 1/ n (§ 4, No. 6, Th. 4)。
仍有待证明a)蕴涵b)。让我们用反证法来论证,假设K K K 超过K 0 K_0 K 0 属于到K \mathscr{K} K 的子集的集合,数∣ μ ∣ ( K ) |\mu|(K) ∣ μ ∣ ( K ) 的上界α \alpha α 是< ∣ μ ∣ ( K 0 ) < |\mu|(K_0) < ∣ μ ∣ ( K 0 ) 。通过(PLII),存在K 0 K_0 K 0 、属于到K \mathscr{K} K 的紧致子集的递增序列( L n ) (L_n) ( L n ) 以及sup n ∣ μ ∣ ( L n ) = α \sup_n |\mu|(L_n) = \alpha sup n ∣ μ ∣ ( L n ) = α 。 集合B = ⋃ n L n B = \bigcup_n L_n B = ⋃ n L n ; B B B 可积且∣ μ ∣ ( B ) = α |\mu|(B) = \alpha ∣ μ ∣ ( B ) = α ,因此∣ μ ∣ ( K 0 − B ) = ∣ μ ∣ ( K 0 ) − α > 0 |\mu|(K_0 - B) = |\mu|(K_0) - \alpha > 0 ∣ μ ∣ ( K 0 − B ) = ∣ μ ∣ ( K 0 ) − α > 0 。另一方面,我们将看到对于每一个集合 K ∈ K K \in \mathscr{K} K ∈ K ,∣ μ ∣ ( K ∩ ( K 0 − B ) ) = 0 |\mu|(K \cap (K_0 - B)) = 0 ∣ μ ∣ ( K ∩ ( K 0 − B )) = 0 ,根据 a),这将意味着矛盾。事实上,如果存在集合K ∈ K K \in \mathscr{K} K ∈ K 使得∣ μ ∣ ( K ∩ ( K 0 − B ) ) > 0 |\mu|(K \cap (K_0 - B)) > 0 ∣ μ ∣ ( K ∩ ( K 0 − B )) > 0 ,那么就会存在K ∩ ( K 0 − B ) K \cap (K_0 - B) K ∩ ( K 0 − B ) 的紧子集H H H 使得∣ μ ∣ ( H ) > 0 |\mu|(H) > 0 ∣ μ ∣ ( H ) > 0 。通过 (PLI),我们将得到 H ∈ K H \in \mathscr{K} H ∈ K ,并且对于 n n n 足够大,
∣ μ ∣ ( L n ∪ H ) = ∣ μ ∣ ( L n ) + ∣ μ ∣ ( H ) > α .
|\mu|(L_n \cup H) = |\mu|(L_n) + |\mu|(H) > \alpha .
∣ μ ∣ ( L n ∪ H ) = ∣ μ ∣ ( L n ) + ∣ μ ∣ ( H ) > α .
但是通过(PLII)L n ∪ H L_n \cup H L n ∪ H 属于到K \mathscr{K} K ,以及α \alpha α 的与……矛盾定义。
— 令 A A A 为 X X X 的 μ \mu μ 可测量子集。 A A A 的紧致子集的集合K \mathscr{K} K 如果满足第12条的条件(PLI)、(PLII)、a ) , b ) , c ) , d ) a), b), c), d) a ) , b ) , c ) , d ) ,则称其在A A A 中是μ \mu μ 稠密。
引用了 1 · 被以下引用 1 引用了 命题 12
被以下引用 命题 6, V § 1
所有 紧凑的集合,A A A 的子集在A A A 中是μ \mu μ 密集。
当A = X A = X A = X 时,我们将简单地说“μ \mu μ -密集集合”来代替“集合μ \mu μ -密集X X X ”。如果X − A X - A X − A 局部μ \mu μ 可忽略不计,则A A A 的紧致子集的每个集合在A A A 中是μ \mu μ 稠密,在X X X 中也是μ \mu μ 稠密。
令A A A 为X X X 的μ \mu μ 可测子集,紧致子集的K \mathscr{K} K 集合,即A A A 中的μ \mu μ 稠密。令 H \mathfrak{H} H 为 A A A 满足 (PLI _I I ) 和 (PLI I _{II} I I ) 的紧凑子集的集合,这样,对于 H ∈ H H \in \mathfrak{H} H ∈ H 的每个K ∈ K K \in \mathscr{K} K ∈ K 、集合,使得H ⊂ K H \subset K H ⊂ K 是 K K K 中的μ K \mu_K μ K -*稠密*(或者,相当于 μ \mu μ -*稠密*)。那么 H \mathfrak{H} H 是 A A A 中的 μ \mu μ 密集。
被以下引用 2 被以下引用 命题 15 , 命题 3, V § 4
例如,令 L L L 为 A A A 的紧致子集。对于每个ε > 0 \varepsilon > 0 ε > 0 ,存在一个K ∈ K K \in \mathscr{K} K ∈ K ,使得K ⊂ L K \subset L K ⊂ L 和∣ μ ∣ ( L − K ) ≤ ε / 2 |\mu|(L - K) \leq \varepsilon/2 ∣ μ ∣ ( L − K ) ≤ ε /2 ,然后存在一个H ∈ H H \in \mathfrak{H} H ∈ H ,使得H ⊂ K H \subset K H ⊂ K 和∣ μ ∣ ( K − H ) ≤ ε / 2 |\mu|(K - H) \leq \varepsilon/2 ∣ μ ∣ ( K − H ) ≤ ε /2 ;由此可见∣ μ ∣ ( L − H ) ≤ ε |\mu|(L - H) \leq \varepsilon ∣ μ ∣ ( L − H ) ≤ ε 、从而命题。
9. 本地可数划分
拓扑空间T T T 的子集的集合A \mathfrak{A} A 被称为“局部可数”,如果对于每个t ∈ T t \in T t ∈ T ,存在t t t 的邻域V V V ,使得集合与 V V V 相交的 A ∈ A A \in \mathfrak{A} A ∈ A 是可数的。
引用了 1 引用了 命题 3
如果T T T 的子集的集合A \mathfrak{A} A 是局部可数的,那么对于T T T 的每个紧凑子集K K K ,与K K K 相交的A ∈ A A \in \mathfrak{A} A ∈ A 的集合是可数的,因为K K K 可以是被有限的数个点K K K 的开放邻域覆盖,每个邻域仅与子集属于到A \mathfrak{A} A 的可数个集合相交。
Def. 7 shows that the union of a locally countable set of μ \mu μ -measurable (resp. locally μ \mu μ -negligible) subsets of a locally compact space is μ \mu μ -measurable (resp. locally μ \mu μ -negligible) (No. 1, Prop. 3 and No. 2, Prop. 5).
令X X X 为局部紧致空间,μ \mu μ 为X X X 的测度,A A A 为X X X 的μ \mu μ 可测子集,以及K \mathscr{K} K 集合为子集的紧致A A A 即 A A A 中的 μ \mu μ 密集。存在局部可数的集合H ⊂ K \mathfrak{H} \subset \mathscr{K} H ⊂ K ,由成对不相交的集合组成,使得A − ⋃ K ∈ H K A - \bigcup_{K \in \mathfrak{H}} K A − ⋃ K ∈ H K 在局部μ \mu μ 可以忽略不计,并且对于每个K ∈ H K \in \mathfrak{H} K ∈ H ,μ K \mu_K μ K 的支持度都是K K K 。
引用了 3 · 被以下引用 6 引用了 IV § 6. 。凸性不等式 , 引理 2 , 命题 12
被以下引用 推论 1 , 习题 21, § 5 , 命题 19 , 命题 4, V § 2 , 命题 7, V § 3 , 引理 3, V § 5
考虑集合L ⊂ K \mathscr{L} \subset \mathfrak{K} L ⊂ K 由成对的不相交的集合组成,这样,对于每个L ∈ L L \in \mathscr{L} L ∈ L ,Supp ( μ L ) = L \operatorname{Supp}(\mu_L) = L Supp ( μ L ) = L 。 P ( K ) \mathscr{P}(\mathfrak{K}) P ( K ) 的集合L \mathscr{L} L 形式子集H \mathscr{H} H 即非空(因为包含元素∅ \varnothing ∅ ),我们将阶乘关系包含在P ( K ) \mathscr{P}(\mathfrak{K}) P ( K ) 中。 H \mathscr{H} H *感性*的是直接的;设H \mathfrak{H} H 为H \mathscr{H} H (S,R,§6, No. 10)中的极大元素。让我们首先证明 H \mathfrak{H} H 是“局部可数”。事实上,对于每个x ∈ X x \in X x ∈ X ,让V V V 成为x x x 的一个相对紧凑的开邻域;如果 ( K i ) 1 ≤ i ≤ n (K_i)_{1 \leq i \leq n} ( K i ) 1 ≤ i ≤ n 是与 V V V 相交的 H \mathfrak{H} H 的不同集合的有限族,则
∑ i = 1 n ∣ μ ∣ ( K i ∩ V ) = ∣ μ ∣ ( V ∩ ( ⋃ i = 1 n K i ) )
\sum_{i=1}^n |\mu|(K_i \cap V) = |\mu|\left(V \cap \left( \bigcup_{i=1}^n K_i \right)\right)
i = 1 ∑ n ∣ μ ∣ ( K i ∩ V ) = ∣ μ ∣ ( V ∩ ( i = 1 ⋃ n K i ) )
因为K i K_i K i 是成对的不相交的、从而∑ i = 1 n ∣ μ ∣ ( K i ∩ V ) ≤ ∣ μ ∣ ( V ) \sum_{i=1}^n |\mu|(K_i \cap V) \leq |\mu|(V) ∑ i = 1 n ∣ μ ∣ ( K i ∩ V ) ≤ ∣ μ ∣ ( V ) 。由此可见,如果 H V \mathfrak{H}_V H V 是与 V V V 相交的 K ∈ H K \in \mathfrak{H} K ∈ H 的集合,则
∑ K ∈ H V ∣ μ ∣ ( K ∩ V ) < + ∞ ,
\sum_{K \in \mathfrak{H}_V} |\mu|(K \cap V) < +\infty,
K ∈ H V ∑ ∣ μ ∣ ( K ∩ V ) < + ∞ ,
并且由于 ∣ μ ∣ ( K ∩ V ) > 0 |\mu|(K \cap V) > 0 ∣ μ ∣ ( K ∩ V ) > 0 对于每个 K ∈ H V K \in \mathfrak{H}_V K ∈ H V ,H V \mathfrak{H}_V H V 必然是可数的。接下来,让我们证明N = A − ⋃ K ∈ H K N = A - \bigcup_{K \in \mathfrak{H}} K N = A − ⋃ K ∈ H K 在局部μ \mu μ 可以忽略不计。我们在上面看到N N N 是μ \mu μ 可测的。如果N N N 不是局部可忽略的,那么包含将是不可忽略的紧集L 0 L_0 L 0 ,因此(No. 8,命题12)不可忽略的紧集L ⊂ L 0 L \subset L_0 L ⊂ L 0 属于到K \mathfrak{K} K 。由于∣ μ L ∣ ( L ) = ∣ μ ∣ ( L ) > 0 |\mu_L|(L) = |\mu|(L) > 0 ∣ μ L ∣ ( L ) = ∣ μ ∣ ( L ) > 0 (No. 7、引理 2和3),μ \mu μ 在L L L 上引发的测度μ L \mu_L μ L 为非零的;因此,它的支持S S S 是非空紧集属于到K \mathfrak{K} K (PL₁),以及Supp ( μ S ) = S \operatorname{Supp}(\mu_S) = S Supp ( μ S ) = S (No. 7,引理2,(iii))。由此可见集合H ∪ { S } \mathfrak{H} \cup \{S\} H ∪ { S } 属于到H \mathscr{H} H ,其中与……矛盾定义H \mathfrak{H} H ;因此,集合N N N 在局部可以忽略不计,从而完成证明。
10. 可测量函数定义在可测量子集上
令X X X 为局部紧凑空间,μ \mu μ 为X X X 的测度,A A A 为X X X 的μ \mu μ 可测子集,以及f f f 映射 A A A 变为拓扑空间 F F F 。以下条件是等效的:
a) A A A 的紧致子集K K K 的集合H \mathfrak{H} H 使得f f f 到K K K 的限制是连续的,在A A A 中是μ \mu μ 稠密。
b) A A A 的紧子集存在集合K \mathfrak{K} K ,A A A 中存在μ \mu μ 密集,使得f f f 的限制对每个K ∈ K K \in \mathfrak{K} K ∈ K 是μ K \mu_K μ K 可测。
c) 拓扑空间 G G G 的F F F 到子空间存在同胚 j j j ,以及 X X X G G G 的 μ \mu μ 可测映射 g g g ,使得g ∣ A = j ∘ f g|A = j \circ f g ∣ A = j ∘ f .
引用了 3 · 被以下引用 14 引用了 定义 1 , 命题 12 , 命题 13
被以下引用 定义 8 , 推论 1 , 推论 2 , 命题 16 , 推论 2, V § 1 , 命题 6, V § 1 , 命题 2, V § 3 , 命题 7, V § 3 , 注, V § 4 , 命题 1, V § 4 , 命题 3, V § 4 , 定理 1, V § 4 , 定理 2, V § 4 , 命题 8, VI § 2
d) f f f 的扩张到X X X 的映射进入F F F ,在X − A X - A X − A 上恒定,μ \mu μ 可测。
显然,a) 隐含 b),d) 隐含 c)。 c) 隐含 a) 的事实源自No. 8 的第 12 条命题条件 c)。另一方面,b) 意味着 a):for, Def。图1表明,对于每个K ∈ K K \in \mathscr{K} K ∈ K ,K K K 中包含的子集H ∈ H H \in \mathscr{H} H ∈ H 的集合在K K K 中是μ K \mu_K μ K 密集(No. 8,命题12,c)),并且No. 8的命题13表明: H \mathscr{H} H 是 A A A 中的 μ \mu μ 密集。仍有待观察 a) 是否隐含 d)。令g g g 为f f f 到X X X 的扩张,恒定于X − A X - A X − A 。对于X X X 的每个紧致子集L L L ,L ∩ A L \cap A L ∩ A 和L ∩ ( X − A ) L \cap (X - A) L ∩ ( X − A ) 都是μ \mu μ 可积的;因此,对于每个 ε > 0 \varepsilon > 0 ε > 0 ,都存在一个紧致子集 P ⊂ L ∩ A P \subset L \cap A P ⊂ L ∩ A 和一个紧致子集 Q ⊂ L ∩ ( X − A ) Q \subset L \cap (X - A) Q ⊂ L ∩ ( X − A ) ,使得
∣ μ ∣ ( ( L ∩ A ) − P ) ≤ ε / 4 and ∣ μ ∣ ( ( L ∩ ( X − A ) ) − Q ) ≤ ε / 4.
|\mu|((L \cap A) - P) \leq \varepsilon/4 \quad \text{and} \quad |\mu|\left((L \cap (X - A)) - Q\right) \leq \varepsilon/4.
∣ μ ∣ (( L ∩ A ) − P ) ≤ ε /4 and ∣ μ ∣ ( ( L ∩ ( X − A )) − Q ) ≤ ε /4.
另一方面,P P P 中存在集合H ∈ H H \in \mathscr{H} H ∈ H ,使得∣ μ ∣ ( P − H ) ≤ ε / 2 |\mu|(P - H) \leq \varepsilon/2 ∣ μ ∣ ( P − H ) ≤ ε /2 ; g g g 到紧集K = H ∪ Q K = H \cup Q K = H ∪ Q 的限制是连续的(g g g 在Q Q Q 上恒定)和∣ μ ∣ ( L − K ) ≤ ε |\mu|(L - K) \leq \varepsilon ∣ μ ∣ ( L − K ) ≤ ε ,从而完成证明。
令X X X 为局部紧凑空间,μ \mu μ 为X X X 的测度,A A A 为X X X 的μ \mu μ 可测子集。将 A A A 的映射 f f f 转换为拓扑空间 F F F ,如果满足命题 15 的等价条件,则称其为 μ \mu μ 可测。
引用了 1 · 被以下引用 1 引用了 命题 15
被以下引用 § 5. 。可测量函数和集合
如果 A A A 局部 μ \mu μ 可以忽略不计,那么 A A A 到 F F F 的*每个* 映射都是 μ \mu μ 可测量的。
令X X X 为局部紧凑空间,μ \mu μ 为X X X 的测度,A A A 为X X X 的μ \mu μ 可测子集,以及f f f 为μ \mu μ 可测将A A A 的映射转换为拓扑空间F F F 。令K \mathscr{K} K 为X X X 的紧致子集的集合,μ \mu μ -稠密于X X X 。那么,存在由局部可忽略的集合N N N 和集合K λ ∈ K K_\lambda \in \mathscr{K} K λ ∈ K 的局部可数族( K λ ) λ ∈ L (K_\lambda)_{\lambda \in L} ( K λ ) λ ∈ L 组成的A A A 的划分,使得f ∣ K λ f|K_\lambda f ∣ K λ 对于每个λ ∈ L \lambda \in L λ ∈ L 都是连续的。
引用了 4 引用了 命题 1 , 命题 12 , 命题 14 , 命题 15
鉴于No. 9,第14条命题,足以证明子集K ∈ K K \in \mathscr{K} K ∈ K 的集合H ⊂ K \mathscr{H} \subset \mathscr{K} H ⊂ K 使得K ⊂ A K \subset A K ⊂ A 和f ∣ K f|K f ∣ K 是连续的,在A A A 中是μ \mu μ 稠密。现在,从No. 1的第1条和第15条的条件d)可以立即得出,对于A A A 的每个紧凑子集K 0 K_0 K 0 和每个ε > 0 \varepsilon > 0 ε > 0 ,存在子集K ⊂ K 0 K \subset K_0 K ⊂ K 0 属于 K \mathscr{K} K 使得∣ μ ∣ ( K 0 − K ) ≤ ε |\mu|(K_0 - K) \leq \varepsilon ∣ μ ∣ ( K 0 − K ) ≤ ε 和f ∣ K f|K f ∣ K 是连续的;因此,结论来自于No. 8的第12条命题。
令K K K 为X X X 的紧致子空间;在阶中,K K K 的映射f f f 变成拓扑空间F F F 是μ \mu μ 可测,它是μ K \mu_K μ K 可测是充分必要的。
引用了 3 引用了 引理 2 , 命题 1 , 命题 15
鉴于No. 7的引理2,这立即来自No. 1的提案1和提案15的条件a)。
我们已经观察到 (No. 9) B B B 是 μ \mu μ 可测的。 条件显然是必要的,让我们证明它是充分的。因此,令 K K K 为 B B B 的紧致子集。到假设,存在集合属于到A \mathfrak{A} A 的序列( A n ) (A_n) ( A n ) ,使得K ∩ A n K \cap A_n K ∩ A n 形式覆盖K K K 。 集合C 0 = K ∩ A 0 C_0 = K \cap A_0 C 0 = K ∩ A 0 和
C n = K ∩ A n ∩ C ( ⋃ i < n C i )
C_n = K \cap A_n \cap \mathbf{C}\left( \bigcup_{i < n} C_i \right)
C n = K ∩ A n ∩ C ( i < n ⋃ C i ) 对于
n > 0 n > 0 n > 0 ,使得
K K K 的非空
C n C_n C n 形式划分变成
μ \mu μ 可积集合。由于
f f f 到
C n C_n C n 的限制是
μ \mu μ 可测量的,因此存在由
μ \mu μ 可忽略的集合
N n N_n N n 和序列形成的
C n C_n C n 的划分紧集的
( L m n ) m ≥ 0 (L_{mn})_{m \geq 0} ( L mn ) m ≥ 0 使得
f ∣ L m n f|L_{mn} f ∣ L mn 是连续的。由于
N = ⋃ n N n N = \bigcup_n N_n N = ⋃ n N n μ \mu μ 可以忽略不计,我们看到第 15 条命题的条件 a) 得到满足,从而命题。
提案 15 的性质 d) 使得可以立即将在第 2 至 5 条中观察到的在所有 X X X 上定义的可测量函数的属性推广到在 X X X 的可测量子集 A A A 上定义的可测量函数;这些推广留给读者。我们仅明确指出,当假设函数 g x g_x g x 中的每一个仅在 V x V_x V x 中定义(或V x V_x V x 中几乎所有位置)且可测量时,点本地化的原理(No. 2,命题 4)仍然有效。
11. 度量收敛
Let X X X be a locally compact 空间, μ \mu μ a measure on X X X , A A A a μ \mu μ -measurable 子集 of X X X , and F F F a uniform 空间 ; we shall denote by S ( A , μ ; F ) \mathscr{S}(A, \mu; F) S ( A , μ ; F ) , or S F ( A , μ ) \mathscr{S}_F(A, \mu) S F ( A , μ ) (or simply S F ( μ ) \mathscr{S}_F(\mu) S F ( μ ) , or even S F \mathscr{S}_F S F , when A = X A = X A = X ) 集合 of μ \mu μ -*measurable 映射 of A A A into F ∗ F* F ∗ (No. 10,默认值 8)。 For every entourage V V V of the uniform 结构 of F F F , every μ \mu μ -integrable 集合 B ⊂ A B \subset A B ⊂ A and every 数 δ > 0 \delta > 0 δ > 0 , we shall denote by W ( V , B , δ ) W(V, B, \delta) W ( V , B , δ ) 集合 of 对 ( f , g ) (f, g) ( f , g ) of 函数 in S ( A , μ ; F ) \mathscr{S}(A, \mu; F) S ( A , μ ; F ) having the following 性质: 集合 M M M of all x ∈ B x \in B x ∈ B for which ( f ( x ) , g ( x ) ) ∉ V (f(x), g(x)) \notin V ( f ( x ) , g ( x )) ∈ / V is such that ∣ μ ∣ ∗ ( M ) ≤ δ |\mu|^*(M) \leq \delta ∣ μ ∣ ∗ ( M ) ≤ δ . Let us show that 集合 W ( V , B , δ ) W(V, B, \delta) W ( V , B , δ ) 形式 a fundamental 系统 of entourages for a uniform 结构 on S ( A , μ ; F ) \mathscr{S}(A, \mu; F) S ( A , μ ; F ) : it is clear that W ( V , B , δ ) W(V, B, \delta) W ( V , B , δ ) is symmetric if V V V is, and that if V ′ ⊂ V , B ′ ⊃ B V' \subset V,\ B' \supset B V ′ ⊂ V , B ′ ⊃ B and δ ′ ≤ δ \delta' \leq \delta δ ′ ≤ δ ,那么
W ( V ′ , B ′ , δ ′ ) ⊂ W ( V , B , δ ) ;
W(V', B', \delta') \subset W(V, B, \delta);
W ( V ′ , B ′ , δ ′ ) ⊂ W ( V , B , δ ) ;
it therefore suffices to verify the axiom ( U I I I ′ ) (U'_{III}) ( U I I I ′ ) (GT, II, §1, No. 1). Now, if V ′ V' V ′ is an entourage such that V ′ 2 ⊂ V {V'}^2 \subset V V ′ 2 ⊂ V , then
W ( V ′ , B , δ / 2 ) ∘ W ( V ′ , B , δ / 2 ) ⊂ W ( V , B , δ ) .
W(V', B, \delta/2) \circ W(V', B, \delta/2) \subset W(V, B, \delta).
W ( V ′ , B , δ /2 ) ∘ W ( V ′ , B , δ /2 ) ⊂ W ( V , B , δ ) .
注 that as K K K runs over a μ \mu μ -dense 集合 K \mathfrak{K} K of compact 子集 of A A A , 集合 W ( V , K , δ ) W(V, K, \delta) W ( V , K , δ ) also 形式 a fundamental 系统 of entourages for the preceding uniform 结构: for, for every integrable 集合 B ⊂ A B \subset A B ⊂ A , there exists 紧集 K ∈ K K \in \mathfrak{K} K ∈ K contained in B B B such that ∣ μ ∣ ( B − K ) ≤ δ |\mu|(B - K) \leq \delta ∣ μ ∣ ( B − K ) ≤ δ , and therefore W ( V , K , δ ) ⊂ W ( V , B , 2 δ ) W(V, K, \delta) \subset W(V, B, 2\delta) W ( V , K , δ ) ⊂ W ( V , B , 2 δ ) .
uniform 结构 on S ( A , μ ; F ) \mathscr{S}(A, \mu; F) S ( A , μ ; F ) of which the W ( V , B , δ ) W(V, B, \delta) W ( V , B , δ ) 形式 a fundamental 系统 of entourages is called the uniform 结构 of convergence in measure in A A A .*.
引用了 1 引用了 命题 7
相应的拓扑 is called the 拓扑 of convergence in measure in A A A , and a filter (or 序列) that converges for this 拓扑 is said to be convergent in measure in A A A ; the mention of A A A is often suppressed when A = X A = X A = X .
假设 F F F 是 Hausdorff ;那么,对于每个μ \mu μ 可积集合B ⊂ A B \subset A B ⊂ A ,W ( V , B , δ ) W(V, B, \delta) W ( V , B , δ ) 的交,其中V V V 运行在F F F 的基本系统上,δ \delta δ 运行在集合上数> 0 > 0 > 0 ,是对( f , g ) (f, g) ( f , g ) 的集合,使得f ( x ) = g ( x ) f(x) = g(x) f ( x ) = g ( x ) *几乎在B B B *中的任何地方(*相对于μ \mu μ *)。对于x ∈ B x \in B x ∈ B 的集合M M M ,使得f ( x ) ≠ g ( x ) f(x) \neq g(x) f ( x ) = g ( x ) 是μ \mu μ 可积,因为它是逆像,在μ \mu μ 可测映射x ↦ ( f ( x ) , g ( x ) ) x \mapsto (f(x), g(x)) x ↦ ( f ( x ) , g ( x )) 下,是对角线的补集F × F F \times F F × F ,开放(No. 5,提案 7);如果∣ μ ∣ ( M ) = α > 0 |\mu|(M) = \alpha > 0 ∣ μ ∣ ( M ) = α > 0 ,则存在紧子集K ⊂ M K \subset M K ⊂ M ,使得∣ μ ∣ ( M − K ) < α / 2 |\mu|(M - K) < \alpha/2 ∣ μ ∣ ( M − K ) < α /2 并且f f f 和g g g 到K K K 的限制是连续的;因而,存在 F F F 的随行人员 V 0 V_0 V 0 ,使得 ( f ( x ) , g ( x ) ) ∉ V 0 (f(x), g(x)) \notin V_0 ( f ( x ) , g ( x )) ∈ / V 0 代表所有 x ∈ K x \in K x ∈ K ,因而 ( f , g ) ∉ W ( V 0 , B , α / 2 ) (f, g) \notin W(V_0, B, \alpha/2) ( f , g ) ∈ / W ( V 0 , B , α /2 ) 。
由此可知,如果 F F F 是 Hausdorff,则 S ( A , μ ; F ) \mathscr{S}(A, \mu; F) S ( A , μ ; F ) 所有 随从的交是对 ( f , g ) (f, g) ( f , g ) 的集合,使得 f ( x ) = g ( x ) f(x) = g(x) f ( x ) = g ( x ) 在 A A A 中几乎无处不在。与 S ( A , μ ; F ) \mathscr{S}(A, \mu; F) S ( A , μ ; F ) 相关的豪斯多夫制服空间,我们将其表示为 S ( A , μ ; F ) S(A, \mu; F) S ( A , μ ; F ) 或 S F ( A , μ ) S_F(A, \mu) S F ( A , μ ) (或者当 A = X A = X A = X 时甚至为 S F ( μ ) S_F(\mu) S F ( μ ) 或 S F S_F S F ),因此由关系的 等价类 组成f ( x ) = g ( x ) f(x) = g(x) f ( x ) = g ( x ) 本地几乎所有A A A » 集合 S ( A , μ ; F ) \mathscr{S}(A, \mu; F) S ( A , μ ; F ) 。
— 令 ( A λ ) λ ∈ L (A_\lambda)_{\lambda \in L} ( A λ ) λ ∈ L 为 A A A 的 μ \mu μ 可测量子集的局部可数族,两两配对不相交的,并且 A − ⋃ λ ∈ L A λ A - \bigcup_{\lambda \in L} A_\lambda A − ⋃ λ ∈ L A λ 局部 μ \mu μ 可忽略不计。如果对于每个类f ∈ S ( A , μ ; F ) f \in S(A, \mu; F) f ∈ S ( A , μ ; F ) 和每个λ ∈ L \lambda \in L λ ∈ L ,f λ f_\lambda f λ 表示类f f f 中任何函数的限制到A λ A_\lambda A λ 中的类,则映射 ψ : f ↦ ( f λ ) λ ∈ L \psi : f \mapsto (f_\lambda)_{\lambda \in L} ψ : f ↦ ( f λ ) λ ∈ L 是制服空间 S ( A , μ ; F ) S(A, \mu; F) S ( A , μ ; F ) 的同构到乘积制服空间 ∏ λ ∈ L S ( A λ , μ ; F ) \prod_{\lambda \in L} S(A_\lambda, \mu; F) ∏ λ ∈ L S ( A λ , μ ; F ) 。
引用了 1 · 被以下引用 2 引用了 命题 16
被以下引用 命题 18 , 命题 19
从 No. 10,第 16 条命题可知 ψ \psi ψ 是双射的。考虑S ( A , μ ; F ) S(A, \mu; F) S ( A , μ ; F ) 的随行人员T T T ,即W ( V , B , δ ) W(V, B, \delta) W ( V , B , δ ) 的典范像,其中B B B 是A A A 的紧凑子集;我们知道λ ∈ L \lambda \in L λ ∈ L 的集合J J J 使得B ∩ A λ ≠ ∅ B \cap A_\lambda \neq \varnothing B ∩ A λ = ∅ 是可数的(No. 9),并且∣ μ ∣ ( B ) = ∑ λ ∈ J ∣ μ ∣ ( B ∩ A λ ) |\mu|(B) = \sum_{\lambda \in J} |\mu|(B \cap A_\lambda) ∣ μ ∣ ( B ) = ∑ λ ∈ J ∣ μ ∣ ( B ∩ A λ ) ;因此,存在 J J J 的有限子集 H H H 使得
∑ λ ∈ J − H ∣ μ ∣ ( B ∩ A λ ) ≤ δ 2 .
\sum_{\lambda \in J - H} |\mu|(B \cap A_\lambda) \leq \frac{\delta}{2}.
λ ∈ J − H ∑ ∣ μ ∣ ( B ∩ A λ ) ≤ 2 δ .
ψ × ψ \psi \times \psi ψ × ψ 下的T T T 的像则包含在乘积∏ λ ∈ H W ( V , B ∩ A λ , δ ) \prod_{\lambda \in H} W(V, B \cap A_\lambda, \delta) ∏ λ ∈ H W ( V , B ∩ A λ , δ ) 的典范像中。另一方面,如果m m m 是H H H 的元素数,则随行人员∏ λ ∈ H W ( V , A λ , δ / 2 m ) \prod_{\lambda \in H} W(V, A_\lambda, \delta/2m) ∏ λ ∈ H W ( V , A λ , δ /2 m ) 的ψ × ψ \psi \times \psi ψ × ψ 包含典范像下的T T T 像,这就证明了命题。
— *If F F F is metrizable, and A A A is 并 of a locally μ \mu μ -negligible 集合 and 序列 ( A n ) (A_n) ( A n ) of μ \mu μ -integrable 集合, then 空间 S ( A , μ ; F ) S(A, \mu; F) S ( A , μ ; F ) is可计量化。
引用了 1 · 被以下引用 1 引用了 命题 17
被以下引用 命题 19
Since each A n A_n A n is 并 of a negligible 集合 and 序列 of 紧集, we can suppose that the A n A_n A n are already compact and pairwise 不相交的.然后,第 17 条命题允许我们假设 A A A 是紧致的。 If ( V n ) (V_n) ( V n ) is a countable fundamental 系统 of entourages of F F F , it is clear that the W ( V n , A , 1 / n ) W(V_n, A, 1/n) W ( V n , A , 1/ n ) 形式 a fundamental 系统 of entourages of S ( A , μ ; F ) S(A, \mu; F) S ( A , μ ; F ) as n n n runs over N \mathbf{N} N , 从而命题。
— *令F F F 为可度量均匀空间,并令B ⊂ A B \subset A B ⊂ A 为μ \mu μ 可积集合的可数并。 Then, for every Cauchy 序列 ( f n ) (f_n) ( f n ) in S ( A , μ ; F ) S(A, \mu; F) S ( A , μ ; F ) , there exists a subsequence ( f n k ) (f_{n_k}) ( f n k ) of ( f n ) (f_n) ( f n ) such that ( f n k ( x ) ) (f_{n_k}(x)) ( f n k ( x )) is a Cauchy 序列 in F F F for almost every x ∈ B x \in B x ∈ B .
被以下引用 2 被以下引用 推论 , 命题 19
首先假设B B B 是可积的,并用d d d 表示与F F F 的统一结构兼容的度量。我们将在S ( A , μ ; F ) S(A, \mu; F) S ( A , μ ; F ) 中递归函数的定义双序列( f m n ) (f_{mn}) ( f mn ) ,使得f 0 n = f n f_{0n} = f_n f 0 n = f n 对于每个n n n ,( f m n ) n ≥ 0 (f_{mn})_{n \geq 0} ( f mn ) n ≥ 0 对于每个m > 0 m > 0 m > 0 都是( f m − 1 , n ) n ≥ 0 (f_{m-1,n})_{n \geq 0} ( f m − 1 , n ) n ≥ 0 的子序列,并且,最后,对于x ∈ B x \in B x ∈ B 中的每个m > 0 m > 0 m > 0 集合M m n M_{mn} M mn ,其中d ( f m n ( x ) , f m , n + 1 ( x ) ) > 1 / 2 m + n + 1 d(f_{mn}(x), f_{m,n+1}(x)) > 1/2^{m+n+1} d ( f mn ( x ) , f m , n + 1 ( x )) > 1/ 2 m + n + 1 都有∣ μ ∣ ( M m n ) ≤ 1 / 2 m + n + 1 |\mu|(M_{mn}) \leq 1/2^{m+n+1} ∣ μ ∣ ( M mn ) ≤ 1/ 2 m + n + 1 的度量;
这种定义的可能性源于( f n ) (f_n) ( f n ) 是S ( A , μ ; F ) \mathscr{S}(A, \mu; F) S ( A , μ ; F ) 中的柯西序列。 集合M m = ⋃ n ≥ 0 M m n M_m = \bigcup_{n \geq 0} M_{mn} M m = ⋃ n ≥ 0 M mn ;然后
∣ μ ∣ ( M m ) ≤ ∑ n = 0 ∞ ∣ μ ∣ ( M m n ) ≤ 1 / 2 m
|\mu|(M_m) \leq \sum_{n=0}^{\infty} |\mu|(M_{mn}) \leq 1/2^m
∣ μ ∣ ( M m ) ≤ n = 0 ∑ ∞ ∣ μ ∣ ( M mn ) ≤ 1/ 2 m
并且,对于每个 x ∈ B − M m x \in B - M_m x ∈ B − M m ,对于所有 n ≥ 0 n \geq 0 n ≥ 0 和所有 p > 0 p > 0 p > 0 ,我们都有 d ( f m n ( x ) , f m , n + p ( x ) ) ≤ 1 / 2 m + n d(f_{mn}(x), f_{m,n+p}(x)) \leq 1/2^{m+n} d ( f mn ( x ) , f m , n + p ( x )) ≤ 1/ 2 m + n ;因此,序列( f m n ( x ) ) n ≥ 0 (f_{mn}(x))_{n \geq 0} ( f mn ( x ) ) n ≥ 0 是F F F 中的柯西序列。现在让 N = ⋂ m = 0 ∞ M m N = \bigcap_{m=0}^{\infty} M_m N = ⋂ m = 0 ∞ M m ; N N N 可以忽略不计。每 n ≥ 0 n \geq 0 n ≥ 0 集合 g n = f n n g_n = f_{nn} g n = f nn ;对于每个m m m ,序列( g n ) n ≥ m (g_n)_{n \geq m} ( g n ) n ≥ m 是序列( f m n ) n ≥ 0 (f_{mn})_{n \geq 0} ( f mn ) n ≥ 0 的子序列;如果x ∈ B − N x \in B - N x ∈ B − N ,则存在指标 m m m 使得x ∉ M m x \notin M_m x ∈ / M m ,证明序列( g n ( x ) ) (g_n(x)) ( g n ( x )) 是F F F 中的柯西序列。
如果现在B B B 是可积集合的序列( B m ) (B_m) ( B m ) 的并,则可以递归地定义双序列( g m n ) (g_{mn}) ( g mn ) 使得g 0 n = f n g_{0n} = f_n g 0 n = f n ,( g m n ) n ≥ 0 (g_{mn})_{n \geq 0} ( g mn ) n ≥ 0 是每个m > 0 m > 0 m > 0 的( g m − 1 , n ) n ≥ 0 (g_{m-1,n})_{n \geq 0} ( g m − 1 , n ) n ≥ 0 子序列,并且序列( g m n ( x ) ) n ≥ 0 (g_{mn}(x))_{n \geq 0} ( g mn ( x ) ) n ≥ 0 是B m − P m B_m - P_m B m − P m 中的柯西序列,其中P m P_m P m 可以忽略不计。对于每个n ≥ 0 n \geq 0 n ≥ 0 ,集合h n = g n n h_n = g_{nn} h n = g nn ,因此,对于每个m m m ,序列( h n ) n ≥ m (h_n)_{n \geq m} ( h n ) n ≥ m 是( g m n ) n ≥ 0 (g_{mn})_{n \geq 0} ( g mn ) n ≥ 0 的子序列;对于每个 x ∈ B − P x \in B - P x ∈ B − P ,序列 ( h n ( x ) ) n ≥ 0 (h_n(x))_{n \geq 0} ( h n ( x ) ) n ≥ 0 是F F F 中的柯西序列,其中 P = ⋃ m = 0 ∞ P m P = \bigcup_{m=0}^{\infty} P_m P = ⋃ m = 0 ∞ P m 可以忽略不计。
存在A A A 的紧凑子集的局部可数族( K λ ) λ ∈ L (K_{\lambda})_{\lambda \in L} ( K λ ) λ ∈ L ,使得K λ K_{\lambda} K λ 成对不相交的且A − ⋃ λ K λ A - \bigcup_{\lambda} K_{\lambda} A − ⋃ λ K λ 局部可忽略不计(No. 9,命题14)。根据第 17 条命题,S ( A , μ ; F ) S(A, \mu; F) S ( A , μ ; F ) 同构于乘积 ∏ λ ∈ L S ( K λ , μ ; F ) \prod_{\lambda \in L} S(K_{\lambda}, \mu; F) ∏ λ ∈ L S ( K λ , μ ; F ) ;因此,当 A A A 可积 时,我们就减少到证明命题;然后S ( A , μ ; F ) S(A, \mu; F) S ( A , μ ; F ) 是可度量的(命题18),并且通过引理 4,对于S ( A , μ ; F ) \mathscr{S}(A, \mu; F) S ( A , μ ; F ) 中的每个柯西序列( f n ) (f_n) ( f n ) ,都存在一个收敛于A − N A - N A − N 的子序列( f n k ) (f_{n_k}) ( f n k ) ,其中N N N 可以忽略不计; ( f n k ) (f_{n_k}) ( f n k ) 的极限f f f (以任何方式扩展到所有A A A )则μ \mu μ 是可测量的,并且从No. 10中提到的叶戈罗夫的定理的扩张得出序列 ( f n k ) (f_{n_k}) ( f n k ) 在测量中收敛 到 A A A 中的 f f f 。这意味着f f f 是S ( A , μ ; F ) \mathscr{S}(A, \mu; F) S ( A , μ ; F ) 中序列( f n ) (f_n) ( f n ) 的集群点,并且由于序列( f n ) (f_n) ( f n ) 是假设柯西序列,因此它收敛到f f f 。
Q.E.D.
— 令 F 为可度量的均匀值空间。
引用了 1 引用了 引理 4
(i) S ( A , μ ; F ) \mathscr{S}(A, \mu; F) S ( A , μ ; F ) 的元素的每个序列 ( f n ) (f_n) ( f n ) 几乎处处局部收敛到 A 的映射 f f f (必然 μ \mu μ 可测)到 F,在测度上收敛到 A 中的 f f f 。
(ii) 设( f n ) (f_n) ( f n ) 为S ( A , μ ; F ) \mathscr{S}(A, \mu; F) S ( A , μ ; F ) 的元素的序列,其收敛于A的映射f f f 进入F。对于每个集合B ⊂ A B \subset A B ⊂ A ,它是可数可积的并集合,存在( f n ) (f_n) ( f n ) 的子序列( f n k ) (f_{n_k}) ( f n k ) ,使得对于几乎每个x ∈ B x \in B x ∈ B ,序列( f n k ( x ) ) (f_{n_k}(x)) ( f n k ( x )) 在F中收敛到f ( x ) f(x) f ( x ) 。
(i) 断言紧随No. 10 中提到的叶戈罗夫定理的扩张。
(ii) 到引理 4,存在( f n ) (f_n) ( f n ) 的子序列( f n k ) (f_{n_k}) ( f n k ) ,使得对于每个x ∈ B − N x \in B - N x ∈ B − N ,( f n k ( x ) ) (f_{n_k}(x)) ( f n k ( x )) 是F中的柯西序列,其中N可以忽略不计;令f ′ ( x ) ∈ F ^ f'(x) \in \widehat{F} f ′ ( x ) ∈ F 为x ∈ B − N x \in B - N x ∈ B − N 的序列的极限。很明显,f ′ f' f ′ 是B − N B - N B − N 到F ^ \widehat{F} F 的μ \mu μ 可测映射,并且序列( f n ) (f_n) ( f n ) 通过(i)在B − N B - N B − N 中收敛到f ′ f' f ′ ;因此,在 B 中几乎所有地方 f ′ f' f ′ 都等于 f f f 。
(i) 对于X的每个μ \mu μ 可测子集A,测度收敛的拓扑与S ( A , μ ; F ) \mathscr{S}(A, \mu; F) S ( A , μ ; F ) 的向量空间结构兼容。
(ii) 空间 K ( X ; F ) \mathscr{K}(X; F) K ( X ; F ) 在 S ( X , μ ; F ) \mathscr{S}(X, \mu; F) S ( X , μ ; F ) 中是稠密的。
(iii) 对于每一个实数p ≥ 1 p \geq 1 p ≥ 1 ,拓扑在空间L F p ( X , μ ) \mathscr{L}_F^p(X, \mu) L F p ( X , μ ) 上通过拓扑的收敛测量比阶p p p 的平均收敛拓扑粗糙。
(i) 对于 A 的每个μ \mu μ 可积子集 B 和每个δ > 0 \delta > 0 δ > 0 ,用f ∈ S ( A , μ ; F ) f \in \mathscr{S}(A, \mu; F) f ∈ S ( A , μ ; F ) 的T ( B , δ ) T(B, \delta) T ( B , δ ) 集合表示,其中x ∈ B x \in B x ∈ B 的集合C使得∣ f ( x ) ∣ ≥ δ |f(x)| \geq \delta ∣ f ( x ) ∣ ≥ δ 满足关系∣ μ ∣ ( C ) ≤ δ |\mu|(C) \leq \delta ∣ μ ∣ ( C ) ≤ δ ;显然,如果V δ V_\delta V δ 是由对( y , z ) (y, z) ( y , z ) 形成的F的周边,使得∣ y − z ∣ ≤ δ |y - z| \leq \delta ∣ y − z ∣ ≤ δ ,则周边W ( V δ , B , δ ) W(V_\delta, B, \delta) W ( V δ , B , δ ) 是A到F中可测量的映射的对( f , g ) (f, g) ( f , g ) 的集合,使得f − g ∈ T ( B , δ ) f - g \in T(B, \delta) f − g ∈ T ( B , δ ) 。很明显,集合 T ( B , δ ) T(B, \delta) T ( B , δ ) 是对称的,并且对于每个非零的标量 α \alpha α ,T ( B , δ ) + T ( B , δ ) ⊂ T ( B , 2 δ ) T(B, \delta) + T(B, \delta) \subset T(B, 2\delta) T ( B , δ ) + T ( B , δ ) ⊂ T ( B , 2 δ ) 和 T ( B , ∣ α ∣ δ ) ⊂ α T ( B , δ ) T(B, |\alpha|\delta) \subset \alpha T(B, \delta) T ( B , ∣ α ∣ δ ) ⊂ α T ( B , δ ) 使得 ∣ α ∣ ≤ 1 |\alpha| \leq 1 ∣ α ∣ ≤ 1 ;因此,只需验证集合 T ( B , δ ) T(B, \delta) T ( B , δ ) 具有吸收性(TVS,I, §1, No. 5,命题 4)。现在,如果f f f 是A到F中的μ \mu μ 可测映射,则数值函数∣ f ∣ |f| ∣ f ∣ 也是μ \mu μ 可测(No. 3,Th.1的Cor.6)。令C n C_n C n 为x ∈ B x \in B x ∈ B 的集合,使得∣ f ( x ) ∣ ≥ n |f(x)| \geq n ∣ f ( x ) ∣ ≥ n ;可积集合的 C n C_n C n 形式递减序列,其交为空;因此存在整数 n n n 使得 ∣ μ ∣ ( C n ) ≤ δ |\mu|(C_n) \leq \delta ∣ μ ∣ ( C n ) ≤ δ (§ 4, No. 5,第 7 号提案的 Cor.);我们还可以假设n n n 取足够大即1 / n ≤ δ 1/n \leq \delta 1/ n ≤ δ ;然后f / n 2 ∈ T ( B , δ ) f/n^2 \in T(B, \delta) f / n 2 ∈ T ( B , δ ) ,完成断言 (i) 的证明。
(iii) 关系 ∫ ∣ f ∣ p d ∣ μ ∣ ≤ δ p + 1 \int |f|^p d|\mu| \leq \delta^{p+1} ∫ ∣ f ∣ p d ∣ μ ∣ ≤ δ p + 1 意味着如果 C C C 是 x ∈ X x \in X x ∈ X 的集合,使得 ∣ f ( x ) ∣ ≥ δ |f(x)| \geq \delta ∣ f ( x ) ∣ ≥ δ ,则
δ p ∣ μ ∣ ∗ ( C ) ≤ ∫ ∣ f ∣ p d ∣ μ ∣ ≤ δ p + 1 ,
\delta^p |\mu|^*(C) \leq \int |f|^p d|\mu| \leq \delta^{p+1},
δ p ∣ μ ∣ ∗ ( C ) ≤ ∫ ∣ f ∣ p d ∣ μ ∣ ≤ δ p + 1 ,
从而∣ μ ∣ ∗ ( C ) ≤ δ |\mu|^*(C) \leq \delta ∣ μ ∣ ∗ ( C ) ≤ δ ,证明(iii)。
(ii) 鉴于 (iii),足以证明对于例,L F 1 \mathscr{L}_F^1 L F 1 在 S F \mathscr{S}_F S F 中是稠密的,因为到定义 H ( X ; F ) \mathscr{H}(X; F) H ( X ; F ) 在 L F 1 \mathscr{L}_F^1 L F 1 中是稠密的,对于均值收敛的拓扑而言。现在,令f f f 为S F \mathscr{S}_F S F 的任意元素,并令T ( B , δ ) T(B, \delta) T ( B , δ ) 为空间中0的邻域;我们在(i)中看到,存在B B B 的可积子集C C C ,使得∣ μ ∣ ( C ) ≤ δ |\mu|(C) \leq \delta ∣ μ ∣ ( C ) ≤ δ 并且f f f 在B − C B - C B − C 上*有界*;然后用g g g 函数表示等于B − C B - C B − C 上的f f f 并在X − ( B − C ) X - (B - C) X − ( B − C ) 上等于0,它从No. 6,Th得出。 5 g g g 可积,显然f − g ∈ T ( B , δ ) f - g \in T(B, \delta) f − g ∈ T ( B , δ ) 。
令X X X 为局部紧致空间,μ \mu μ 为X X X 的测度,F F F 为Banach空间和p ∈ [ 1 , + ∞ [ p \in [1, +\infty[ p ∈ [ 1 , + ∞ [ 。 L F p ( X , μ ) \mathscr{L}_F^p(X, \mu) L F p ( X , μ ) 的子集 H H H 被认为是阶 p p p (对于μ \mu μ )等可积,如果它满足以下条件:
被以下引用 1 被以下引用 命题 21
(i) 对于每个ε > 0 \varepsilon > 0 ε > 0 ,都存在一个δ > 0 \delta > 0 δ > 0 ,这样,对于每个∣ μ ∣ ( A ) ≤ δ |\mu|(A) \leq \delta ∣ μ ∣ ( A ) ≤ δ 的可积集合A A A 和每个f ∈ H f \in H f ∈ H ,
∫ ∣ f ∣ p φ A d ∣ μ ∣ ≤ ε .
\int |f|^p \varphi_A d|\mu| \leq \varepsilon.
∫ ∣ f ∣ p φ A d ∣ μ ∣ ≤ ε .
(ii) 对于每个ε > 0 \varepsilon > 0 ε > 0 ,存在一个X X X 的紧凑子集K K K ,这样,对于每个f ∈ H f \in H f ∈ H , ∫ ∣ f ∣ p φ X − K d ∣ μ ∣ ≤ ε \int |f|^p \varphi_{X-K} d|\mu| \leq \varepsilon ∫ ∣ f ∣ p φ X − K d ∣ μ ∣ ≤ ε 。
当 p = 1 p = 1 p = 1 时,我们说“可等积”而不是“阶 1 可等积”。
设 H H H 为 L F p ( X , μ ) \mathscr{L}_F^p(X, \mu) L F p ( X , μ ) 的子集,它是阶 p p p 等可积的。在H H H 上,测度收敛的均匀结构等于L F p ( X , μ ) \mathscr{L}_F^p(X, \mu) L F p ( X , μ ) 的均匀收敛结构。
引用了 2 · 被以下引用 1 引用了 定义 10 , 命题 20
被以下引用 注
让ε > 0 \varepsilon > 0 ε > 0 。存在具有 Def 的性质 (i) 和 (ii) 的δ \delta δ 和 K K K 。 10. 令H H H 中的f , g f, g f , g 为:
∣ f ( x ) − g ( x ) ∣ ≤ ( ε ∣ μ ∣ ( K ) ) 1 / p
|f(x) - g(x)| \leq \left( \frac{\varepsilon}{|\mu|(K)} \right)^{1/p}
∣ f ( x ) − g ( x ) ∣ ≤ ( ∣ μ ∣ ( K ) ε ) 1/ p
对于x ∈ K x \in K x ∈ K ,措施≤ δ \leq \delta ≤ δ 的集合M M M 除外。然后
( ∫ X − K ∣ f − g ∣ p d ∣ μ ∣ ) 1 / p ≤ ( ∫ X − K ∣ f ∣ p d ∣ μ ∣ ) 1 / p + ( ∫ X − K ∣ g ∣ p d ∣ μ ∣ ) 1 / p
\left( \int_{X-K} |f-g|^p d|\mu| \right)^{1/p} \leq \left( \int_{X-K} |f|^p d|\mu| \right)^{1/p} + \left( \int_{X-K} |g|^p d|\mu| \right)^{1/p}
( ∫ X − K ∣ f − g ∣ p d ∣ μ ∣ ) 1/ p ≤ ( ∫ X − K ∣ f ∣ p d ∣ μ ∣ ) 1/ p + ( ∫ X − K ∣ g ∣ p d ∣ μ ∣ ) 1/ p
≤ 2 ε 1 / p
\leq 2\varepsilon^{1/p}
≤ 2 ε 1/ p
和类似地
( ∫ M ∣ f − g ∣ p d ∣ μ ∣ ) 1 / p ≤ 2 ε 1 / p ,
\left( \int_M |f-g|^p d|\mu| \right)^{1/p} \leq 2\varepsilon^{1/p},
( ∫ M ∣ f − g ∣ p d ∣ μ ∣ ) 1/ p ≤ 2 ε 1/ p , 因此
∫ ∣ f − g ∣ p d ∣ μ ∣ = ∫ X − K ∣ f − g ∣ p d ∣ μ ∣ + ∫ M ∣ f − g ∣ p d ∣ μ ∣ + ∫ K − M ∣ f − g ∣ p d ∣ μ ∣
\int |f-g|^p d|\mu| = \int_{X-K} |f-g|^p d|\mu| + \int_M |f-g|^p d|\mu| + \int_{K-M} |f-g|^p d|\mu|
∫ ∣ f − g ∣ p d ∣ μ ∣ = ∫ X − K ∣ f − g ∣ p d ∣ μ ∣ + ∫ M ∣ f − g ∣ p d ∣ μ ∣ + ∫ K − M ∣ f − g ∣ p d ∣ μ ∣ ≤ 2 p ε + 2 p ε + ε ∣ μ ∣ ( K ) ∣ μ ∣ ( K − M ) ≤ ( 2 p + 1 + 1 ) ε .
\leq 2^p \varepsilon + 2^p \varepsilon + \frac{\varepsilon}{|\mu|(K)} |\mu|(K-M) \leq (2^{p+1} + 1)\varepsilon.
≤ 2 p ε + 2 p ε + ∣ μ ∣ ( K ) ε ∣ μ ∣ ( K − M ) ≤ ( 2 p + 1 + 1 ) ε .
因此,H H H 上测量收敛的均匀结构是更细,而不是L F p ( X , μ ) \mathscr{L}_F^p(X, \mu) L F p ( X , μ ) 引起的均匀结构。那么应用提案 20 就足够了。
12. 性质模糊收敛
(i) f f f 的不连续性点的集合是μ \mu μ -可忽略不计。
(ii) 对于每个ε > 0 \varepsilon > 0 ε > 0 ,存在F F F 、函数g 1 , … , g n g_1, \ldots, g_n g 1 , … , g n 属于到K ( X ) \mathscr{K}(X) K ( X ) 的元素a 1 , … , a n a_1, \ldots, a_n a 1 , … , a n ,以及X X X 上的有界连续函数h ≥ 0 h \geq 0 h ≥ 0 ,使得∣ f − g 1 a 1 − ⋯ − g n a n ∣ ≤ h ≤ 2 sup ∣ f ∣ |f - g_1 a_1 - \cdots - g_n a_n| \leq h \leq 2 \sup |f| ∣ f − g 1 a 1 − ⋯ − g n a n ∣ ≤ h ≤ 2 sup ∣ f ∣ X X X 和 ∫ h d μ ≤ ε \int h d\mu \leq \varepsilon ∫ h d μ ≤ ε 。
用f f f 的不连续性点的N N N 集合表示,并令M = sup ∣ f ∣ M = \sup |f| M = sup ∣ f ∣ 。
(i) ⇒ \Rightarrow ⇒ (ii)。假设满足条件(i)。让ε > 0 \varepsilon > 0 ε > 0 。 函数 f f f 是 μ \mu μ 可积(No. 2,第 5 条命题第 4 条,以及 No. 6,第 5 条),因此在 F F F 中存在a 1 , … , a n a_1, \ldots, a_n a 1 , … , a n ,在K ( X ) \mathscr{K}(X) K ( X ) 中存在g 1 , … , g n g_1, \ldots, g_n g 1 , … , g n ,这样, 设定k = ∣ f − g 1 a 1 − ⋯ − g n a n ∣ k = |f - g_1 a_1 - \cdots - g_n a_n| k = ∣ f − g 1 a 1 − ⋯ − g n a n ∣ ,我们有∫ k d μ ≤ ε / 2 \int k d\mu \leq \varepsilon/2 ∫ k d μ ≤ ε /2 (§ 3, No. 5,
提案 10)。将g 1 , … , g n g_1, \ldots, g_n g 1 , … , g n 乘以K ( X ) \mathscr{K}(X) K ( X ) 的适当相同的元素,我们可以在加法中假设
∣ g 1 a 1 + ⋯ + g n a n ∣ ≤ M = sup ∣ f ∣
|g_1 a_1 + \cdots + g_n a_n| \leq M = \sup |f|
∣ g 1 a 1 + ⋯ + g n a n ∣ ≤ M = sup ∣ f ∣
X、从而k ≤ 2 M k \leq 2M k ≤ 2 M 。 k k k 的间断点点的集合N ′ N' N ′ 包含在N N N 中,因此可以忽略不计。对于每个 x ∈ X x \in X x ∈ X 、集合 l ( x ) = lim sup y → x k ( y ) l(x) = \limsup_{y \to x} k(y) l ( x ) = lim sup y → x k ( y ) 。
然后X上的2 M ≥ l ≥ k 2M \geq l \geq k 2 M ≥ l ≥ k ,以及X − N ′ X - N' X − N ′ 上的l = k l = k l = k ,也就是说,几乎到处都是μ \mu μ ,因此∫ l d μ ≤ ε / 2 \int l \, d\mu \leq \varepsilon / 2 ∫ l d μ ≤ ε /2 。另一方面,l l l 是有界且上半连续的,因此是有界连续函数≥ l \geq l ≥ l 的集合的下包络线。因此,在X上存在有界连续函数h ≥ l h \geq l h ≥ l ,使得h ≤ 2 M h \leq 2M h ≤ 2 M 和∫ h d μ ≤ ∫ l d μ + ε / 2 \int h \, d\mu \leq \int l \, d\mu + \varepsilon / 2 ∫ h d μ ≤ ∫ l d μ + ε /2 (§ 4, No. 4,第5条命题的Cor.2)。然后是∫ h d μ ≤ ε \int h \, d\mu \leq \varepsilon ∫ h d μ ≤ ε 和∣ f − g 1 a 1 − ⋯ − g n a n ∣ ≤ h |f - g_1 a_1 - \cdots - g_n a_n| \leq h ∣ f − g 1 a 1 − ⋯ − g n a n ∣ ≤ h 。
(ii) ⇒ \Rightarrow ⇒ (i)。假设满足条件(ii)。对于每个 x ∈ X x \in X x ∈ X 令 ω ( x ) \omega(x) ω ( x ) 为 f 在 x (GT, IX, § 2, No. 3) 处的振荡。让ε > 0 \varepsilon > 0 ε > 0 。存在具有(ii)性质的a 1 , … , a n , g 1 , … , g n , h a_1, \ldots, a_n, g_1, \ldots, g_n, h a 1 , … , a n , g 1 , … , g n , h 。对于每个x ∈ X x \in X x ∈ X ,ω ( x ) \omega(x) ω ( x ) 是f − g 1 a 1 − ⋯ − g n a n f - g_1 a_1 - \cdots - g_n a_n f − g 1 a 1 − ⋯ − g n a n 在x处的振荡,因而ω ( x ) ≤ 2 h ( x ) \omega(x) \leq 2h(x) ω ( x ) ≤ 2 h ( x ) 。因而∫ ω d μ ≤ 2 ε \int \omega \, d\mu \leq 2\varepsilon ∫ ω d μ ≤ 2 ε 。因而,x ∈ X x \in X x ∈ X 的集合A ε A_\varepsilon A ε 使得ω ( x ) ≥ ε \omega(x) \geq \sqrt{\varepsilon} ω ( x ) ≥ ε 满足μ ( A ε ) ≤ 2 ε \mu(A_\varepsilon) \leq 2\sqrt{\varepsilon} μ ( A ε ) ≤ 2 ε 。这就证明了μ ( N ) ≤ 2 ε \mu(N) \leq 2\sqrt{\varepsilon} μ ( N ) ≤ 2 ε ,从而μ ( N ) = 0 \mu(N) = 0 μ ( N ) = 0 。
— *令 F 为 Banach 空间、X E \mathscr{E} E 的X、μ \mu μ 元素上的局部紧致空间、E \mathscr{E} E 集合和B \mathscr{B} B 滤波器基 E \mathscr{E} E 。假设B \mathscr{B} B 模糊地收敛于μ \mu μ ,并且∥ ν ∥ \| \nu \| ∥ ν ∥ 相对于B \mathscr{B} B 趋于∥ μ ∥ \| \mu \| ∥ μ ∥ 。令 f 为 X 的映射代入 F 满足以下条件:
引用了 2 · 被以下引用 2 引用了 命题 12, IV § 4 , 引理 5
被以下引用 例 , 注
(i) f 是有界的,并且对于 μ \mu μ 以及属于到 B \mathscr{B} B 的某个元素的每个测度可积; (ii) f 的不连续性的点的集合是μ \mu μ -可忽略不计。 那么∫ f d ν \int f \, d\nu ∫ f d ν 相对于B \mathscr{B} B 趋向于∫ f d μ \int f \, d\mu ∫ f d μ 。
让ε > 0 \varepsilon > 0 ε > 0 。 F 中存在元素 a 1 , … , a n a_1, \ldots, a_n a 1 , … , a n ,K ( X ) \mathscr{K}(X) K ( X ) 中存在函数 g 1 , … , g n g_1, \ldots, g_n g 1 , … , g n ,X 上存在有界连续函数 h ≥ 0 h \geq 0 h ≥ 0 ,使得
∣ f − g 1 a 1 − ⋯ − g n a n ∣ ≤ h ≤ 2 sup ∣ f ∣
|f - g_1 a_1 - \cdots - g_n a_n| \leq h \leq 2 \sup |f|
∣ f − g 1 a 1 − ⋯ − g n a n ∣ ≤ h ≤ 2 sup ∣ f ∣
X 和 ∫ h d μ ≤ ε \int h \, d\mu \leq \varepsilon ∫ h d μ ≤ ε (引理 5)。让M = sup ∣ f ∣ M = \sup |f| M = sup ∣ f ∣ 。存在 X 的紧致子集 K,使得 μ ∗ ( X − K ) ≤ ε \mu^*(X - K) \leq \varepsilon μ ∗ ( X − K ) ≤ ε (§ 4, No. 7,第 12 条命题和 No. 6,第 4 条),在 X 中存在 K 的紧致邻域 K ′ K' K ′ ,以及连续的映射 h ′ h' h ′ X 转换为 [ 0 , 2 M ] [0, 2M] [ 0 , 2 M ] ,使得 h ′ = h h' = h h ′ = h 在 K 上,h ′ = 2 M h' = 2M h ′ = 2 M 在 X − K ′ X - K' X − K ′ 上; 替换h ′ h' h ′ 乘以sup ( h , h ′ ) \sup(h, h') sup ( h , h ′ ) ,我们可以在加法中假设h ′ ≥ h h' \geq h h ′ ≥ h 。然后∫ ( h ′ − h ) d μ ≤ 2 M μ ∗ ( X − K ) ≤ 2 M ε \int (h' - h) \, d\mu \leq 2M \mu^*(X - K) \leq 2M \varepsilon ∫ ( h ′ − h ) d μ ≤ 2 M μ ∗ ( X − K ) ≤ 2 M ε 。另一方面,h ′ = h 1 + 2 M h' = h_1 + 2M h ′ = h 1 + 2 M ,其中h 1 ∈ K ( X ) h_1 \in \mathscr{K}(X) h 1 ∈ K ( X ) 。考虑到§ 4, No. 7、第 12 号提案、数
∫ h ′ d ν = ∫ h 1 d ν + 2 M ∥ ν ∥ tends to ∫ h 1 d μ + 2 M ∥ μ ∥ = ∫ h ′ d μ with respect to B . There then exists an A ∈ B such that, for every ν ∈ A ,
\int h' \, d\nu = \int h_1 \, d\nu + 2M \|\nu\| \text{ tends to } \int h_1 \, d\mu + 2M \|\mu\| = \int h' \, d\mu \text{ with respect to } \mathscr{B}. \text{ There then exists an } A \in \mathscr{B} \text{ such that, for every } \nu \in A,
∫ h ′ d ν = ∫ h 1 d ν + 2 M ∥ ν ∥ tends to ∫ h 1 d μ + 2 M ∥ μ ∥ = ∫ h ′ d μ with respect to B . There then exists an A ∈ B such that, for every ν ∈ A , ∣ ∫ ( g 1 a 1 + ⋯ + g n a n ) d ν − ∫ ( g 1 a 1 + ⋯ + g n a n ) d μ ∣ ≤ ε ,
\left| \int (g_1 a_1 + \cdots + g_n a_n) \, d\nu - \int (g_1 a_1 + \cdots + g_n a_n) \, d\mu \right| \leq \varepsilon,
∫ ( g 1 a 1 + ⋯ + g n a n ) d ν − ∫ ( g 1 a 1 + ⋯ + g n a n ) d μ ≤ ε , ∫ h d ν ≤ ∫ h ′ d ν ≤ ∫ h ′ d μ + ε ≤ ∫ h d μ + 2 M ε + ε ≤ 2 ( M + 1 ) ε .
\int h \, d\nu \leq \int h' \, d\nu \leq \int h' \, d\mu + \varepsilon \leq \int h \, d\mu + 2M \varepsilon + \varepsilon \leq 2(M + 1)\varepsilon.
∫ h d ν ≤ ∫ h ′ d ν ≤ ∫ h ′ d μ + ε ≤ ∫ h d μ + 2 M ε + ε ≤ 2 ( M + 1 ) ε . 这些不平等意味着
∣ ∫ f d ν − ∫ f d μ ∣ ≤
\left| \int f \, d\nu - \int f \, d\mu \right| \leq
∫ f d ν − ∫ f d μ ≤ ∫ h d ν + ∣ ∫ ( g 1 a 1 + ⋯ + g n a n ) d ν − ∫ ( g 1 a 1 + ⋯ + g n a n ) d μ ∣ + ∫ h d μ
\int h \, d\nu + \left| \int (g_1 a_1 + \cdots + g_n a_n) \, d\nu - \int (g_1 a_1 + \cdots + g_n a_n) \, d\mu \right| + \int h \, d\mu
∫ h d ν + ∫ ( g 1 a 1 + ⋯ + g n a n ) d ν − ∫ ( g 1 a 1 + ⋯ + g n a n ) d μ + ∫ h d μ ≤ 2 ( M + 2 ) ε ,
\leq 2(M + 2)\varepsilon,
≤ 2 ( M + 2 ) ε , 这就证明了命题。
让我们将X X X 视为绝对值 1 的复数的紧致空间U \mathbf{U} U 。在设定μ ( f ) = ∫ 0 1 f ( e 2 i π t ) d t \mu(f) = \int_0^1 f(e^{2i\pi t}) \, dt μ ( f ) = ∫ 0 1 f ( e 2 iπ t ) d t 上,对于每个f ∈ H ( U ) f \in \mathscr{H}(\mathbf{U}) f ∈ H ( U ) ,一个定义是U \mathbf{U} U 上质量1的正测量值。另一方面,令θ \theta θ 为实数;对于每个整数 n ≥ 0 n \geq 0 n ≥ 0 ,令 ν n \nu_n ν n 为单位质量,放置在 U \mathbf{U} U 的点 e 2 i π n θ e^{2i\pi n \theta} e 2 iπ n θ 处,并让
μ n = 1 n + 1 ( ν 0 + ⋯ + ν n ) ,
\mu_n = \frac{1}{n+1} (\nu_0 + \cdots + \nu_n),
μ n = n + 1 1 ( ν 0 + ⋯ + ν n ) , 因此
μ n \mu_n μ n 是
U \mathbf{U} U 上质量 1 的正量度。那么,如果
θ \theta θ 是无理数,则
μ n \mu_n μ n 模糊地趋向于
μ \mu μ 。因为,由于函数
z ↦ z k z \mapsto z^k z ↦ z k (
k ∈ Z k \in \mathbf{Z} k ∈ Z ) 的线性组合在
H ( U ) \mathscr{H}(\mathbf{U}) H ( U ) 中是稠密的(GT,X, §4, No. 4,命题 8),因此只要证明
μ n ( z k ) \mu_n(z^k) μ n ( z k ) 对于
k ∈ Z k \in \mathbf{Z} k ∈ Z 趋向于
μ ( z k ) \mu(z^k) μ ( z k ) 即可。现在,对于
k = 0 k = 0 k = 0 ,
μ n ( z k ) = μ ( z k ) = 1 \mu_n(z^k) = \mu(z^k) = 1 μ n ( z k ) = μ ( z k ) = 1 ;对于
k ≠ 0 k \neq 0 k = 0 ,
μ n ( z k ) = 1 n + 1 ( 1 + e 2 i π k θ + e 4 i π k θ + ⋯ + e 2 i π k n θ ) .
\mu_n(z^k) = \frac{1}{n+1} (1 + e^{2i\pi k \theta} + e^{4i\pi k \theta} + \cdots + e^{2i\pi k n \theta}).
μ n ( z k ) = n + 1 1 ( 1 + e 2 iπ k θ + e 4 iπ k θ + ⋯ + e 2 iπ k n θ ) . 由于
e 2 i π k θ ≠ 1 e^{2i\pi k \theta} \neq 1 e 2 iπ k θ = 1 (因为
θ \theta θ 是无理数),我们推断
∣ μ n ( z k ) ∣ = ∣ 1 n + 1 e 2 i π k ( n + 1 ) θ − 1 e 2 i π k θ − 1 ∣ ≤ 1 n + 1 2 ∣ e 2 i π k θ − 1 ∣ ,
|\mu_n(z^k)| = \left| \frac{1}{n+1} \frac{e^{2i\pi k(n+1)\theta} - 1}{e^{2i\pi k \theta} - 1} \right| \leq \frac{1}{n+1} \frac{2}{|e^{2i\pi k \theta} - 1|},
∣ μ n ( z k ) ∣ = n + 1 1 e 2 iπ k θ − 1 e 2 iπ k ( n + 1 ) θ − 1 ≤ n + 1 1 ∣ e 2 iπ k θ − 1∣ 2 ,
因此μ n ( z k ) \mu_n(z^k) μ n ( z k ) 趋向于0 = μ ( z k ) 0 = \mu(z^k) 0 = μ ( z k ) 。在这些条件下,可以应用命题22,并且我们特别看到,如果A A A 是U U U 的子集,并且相对于μ \mu μ 的边界可以忽略不计,那么μ n ( A ) \mu_n(A) μ n ( A ) 趋向于μ ( A ) \mu(A) μ ( A ) 。在其他字中,如果p n p_n p n 表示整数k ∈ [ 0 , n ] k \in [0, n] k ∈ [ 0 , n ] 中的数,使得e 2 i π k θ ∈ A e^{2i\pi k \theta} \in A e 2 iπ k θ ∈ A ,则n − 1 p n n^{-1} p_n n − 1 p n 趋向于μ ( A ) \mu(A) μ ( A ) ,就像n n n 趋于+ ∞ +\infty + ∞ 一样。
引用了 1 引用了 命题 22
习题
参见习题为 § 5 。