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§ 4。整合积极的点措施
1. 点措施的家庭
令X和T为两个局部紧致空间,将T的π映射转化为X,以及g定义在T上的有限数值函数⩾0;这两个函数定义映射t↦λt=g(t)επ(t)进入X上的空间M(X)测量,这样对于每个t∈T,λt要么是点测量(第III, §2, No. 4)要么等于 0。如果 f 是在 X 上定义的数值函数 ⩾0,则 ∫∗f(x)dλt(x)=∫∙f(x)dλt(x)=f(π(t))g(t)(回想一下我们的约定,即当 g(t)=0 和 f(π(t))=+∞ 时将乘积设为 0)。在X上定义的每个函数(拓扑空间中的值)对于每个t∈T来说都是λt可测的。 X的每个映射f到Banach空间F对于所有t∈T和∫f(x)dλt(x)=f(π(t))g(t)来说都是λt可积。最后,如果f是在X上定义的任意数值函数,则f要λt可积,f(π(t))g(t)是有限的是必要且充分的,在这种情况下∫f(x)dλt(x)=f(π(t))g(t)。
令μ为T上的正测度。如果满足以下条件,则称对(π,g)为μ适配: 1° 函数 π 和 g 是 μ 可测量的。 2° 对于每个函数 f∈K(X),映射 t↦f(π(t))g(t) 本质上是 μ 可积。
如果对 (π,g) 是 μ 适应的,那么 T 到 M+(X) 的映射 Λ:t↦λt=g(t)επ(t) 本质上是 μ 可积的,模糊地 μ 可测量的,μ 是充分的。相反,如果Λ本质上是μ可标量可积且模糊地μ可测量,则函数g是μ可测量且π到集合的限制 t∈T的S使得g(t)=0是μ可测量的。
引用了 5 · 被以下引用 1
引用了 命题 15, IV § 5, 命题 2, V § 3, 命题 13, III § 1, 命题 7, IV § 5, 定义 1, V § 3
被以下引用 § 4. 。整合积极的点措施
假设对(π,g)是μ适配的;对于每个函数f∈K(X),函数t↦⟨f,λt⟩=f(π(t))g(t)本质上是μ可积的。让我们证明 t↦λt 是模糊可测的 μ。因为,我们首先注,如果π和g是连续的,那么映射t↦λt是模糊连续的。在一般情况下,紧凑子集 K T 的集合使得 π 的限制和 g 到 K 连续,是 μ 稠密(第 IV, §5, No. 10 章,提案 1)。 15);如果K是这样的集合,那么t↦λt到K的限制是模糊连续的,从而是叙述的第一个断言。 §3, No. 1 的命题 2 表明Λ μ 是足够的。
相反,假设 Λ 本质上是 μ 可积且模糊地 μ 可测;那么 μ 就足够了(§3, No. 1,提案 2)。由于函数 1 在 X 上是下半连续的,函数 t↦λt(1)=g(t) 是 μ 可测(§3,定义 1)。因此集合 S 是可测量的(第 IV, §5, No. 5 章,第 7 条命题)。 紧集 K⊂S的集合K使得g∣K是连续的并且Λ∣K是模糊连续的,在S中是μ密集(第IV, §5, No. 10章,第15条);如果K∈K,那么映射t↦επ(t)=g(t)1λt的限制到K因此是模糊连续的,这意味着π∣K的连续性(第III, §1, No. 9章,第13条命题)。由于K在S中是μ密集,因此π到S的限制是μ可测。
我们将利用以下引理:
设T和X为两个拓扑空间、π,T到X的真连续映射(GT,I, §10, No. 1,定义1)。令g为T上定义的下半连续数值函数。对于每个x∈X,令f(x)为集合π−1(x)中函数g(t)的下确界(如果π−1(x)=∅则下确界等于+∞;cf.S,III, §1, No. 9)。那么f在X上是下半连续的。
引用了 2
引用了 III § 1. 。局部紧凑措施空间, 命题 1(平均值的不等式), IV § 6
对于每个(有限)实数a,用x∈X的Ba集合表示,使得f(x)≤a,并用t∈T的Aa集合表示,使得g(t)≤a;这一切都归结为表明 Ba 是封闭的(GT,IV, §6, No. 2,提案 1)。现在,Aa 是封闭的(相同的参考文献),正确的映射 π 是封闭的(GT,I, §10, No. 1,提案 1);因此,我们将证明减少为 π(Aa)=Ba。对于所有t∈T,明显的关系f(π(t))≤g(t)意味着π(Aa)⊂Ba。另一方面,令 x∈Ba; 集合 π−1(x) 是拟紧的(GT,I, §10, No. 2,Th.1)和非空,因此存在一个 t∈π−1(x) 使得
g(t)=u∈π−1(x)infg(u)=f(x)(GT, IV, §6, No. 2, Th. 3); thus t∈Aa and π(t)=x.
2. 正函数相对于点度量的积分的上积分
我们将看到,当(π,g)是μ适应的对时,可以将§3的应用命题获得的结果锐化到t↦λt=g(t)επ(t),族,根据第1条,μ是足够的。
让*(π,g)*成为μ适应的对,并且让*
ν=∫g(t)επ(t)dμ(t). 对于每个数字函数 f≥0 在 X 上定义, (1)
∫∙f(x)dν(x)=∫∙f(π(t))g(t)dμ(t).
引用了 6 · 被以下引用 4
引用了 V § 3. 。整合积极措施, 命题 15, IV § 5, 定理 1, IV § 5, 命题 4, V § 2, 命题 1, V § 2, 推论, V § 3
被以下引用 定理 2, 命题 3, V § 5, 命题 2, V § 6, 命题 1, V § 7
A) 首先假设测度μ具有紧支持K,并且函数、g和π的限制到K是连续的。通过 §3、No. 1、ν∙(1)=∫Kg(t)dμ(t)<+∞, 的公式 (4),以便公式 (1) 中的所有度量都有界。因此,我们可以在第一个成员中通过替换 ∫∙ ∫∗。鉴于§3、No. 2的公式 (6),一切都归结为证明 (2)
∫∗f(x)dν(x)≤∫∙f(π(t))g(t)dμ(t), 其中第二个成员中的符号
∫∙又可以替换为
∫∗。通过上积分定义,即可验证不等式 (3)
∫∗f(x)dν(x)≤∫∗h(t)dμ(t) 对于 T 上的每个下半连续函数
h,即
≥ 函数
t↦f(π(t))g(t)。现在,令
ε为数
>0,并让
u为函数
(h+ε)/g,,这是K中的下半连续。如果
t∈π−1({x})∩K,则
u(t)≥f(x):,如果
g(t)=0,,则这是明显的,因为那么
u(t)=+∞;如果
g(t)>0, 那么
u(t)g(t)=h(t)+ε≥f(π(t))g(t)=f(x)g(t),
从而所断言的不等式。在这些条件下,对于每个x∈X,令v(x)为u(t)对于t∈π−1({x})∩K的下确界。通过前述,函数v是≥f,它在X上是引理的下半连续(适用于π到K的限制),并且v(π(t))g(t)≤h(t)+ε适用于所有t∈K(回想一下第一个成员)按照惯例,如果g(t)=0,则为零)。然后我们应用到§3, No. 1的v公式(4)。我们得到:
∫∗f(x)dν(x)≤∫∗v(x)dν(x)
=∫∗v(π(t))g(t)dμ(t)≤∫K∗(h(t)+ε)dμ(t)
=∫K∗h(t)dμ(t)+εμ(1).
由于测度 μ 是有界的,而 ε 是任意的,因此不等式 (3) 如下。
B) 现在让我们讨论一般情况。由于 T 的映射 t↦(π(t),g(t)) 到 X×R+ 是 μ 可测量的(第 IV, §5, No. 3,第 1 章),紧凑的子集 K 的集合 K T使得π和g到K的限制连续,是μ稠密(第IV, §5, No. 10章,第15条)。根据§2, No. 3的第4条,μ是可求和族(μα)α∈A测度的和,其支持度为K中的元素; 对(π,g)针对每个α∈A进行μα调整,让να作为度量∫g(t)επ(t)dμα(t)。然后由A),
∫∗f(x)dνα(x)=∫∗f(π(t))g(t)dμα(t).
但是 να 形式是一个可求和族,其和等于 ν(§3, No. 1,Prop. 1 的 Cor.)。因此,根据§2, No. 2的第1条命,
∫∗f(x)dν(x)=α∈A∑∫∗f(x)dνα(x).
(5) 的第二个成员有一个类似的关系,因此 (1) 通过对 α 求和而从 (5) 得出。
— *在阶中,X的子集对于ν来说在局部可以忽略不计,π−1(N)的交和点t∈T的集合是必要且充分的,其中g(t)>0在局部μ可以忽略不计。
被以下引用 1
被以下引用 命题 3
— 令π为T到X的真连续映射(GT,I, §10, No. 1),并令g为T上的连续有限数值函数,使得g(t)>0对于所有t∈T。 对 (π,g) 则适用于 μ,如果有集合
ν=∫g(t)επ(t)dμ(t),
引用了 2 · 被以下引用 5
引用了 V § 3. 。整合积极措施, 命题 2, V § 3
被以下引用 定理 2, 习题 4, § 7, 引理 1, V § 8, 引理 2, VII § 2, 注 2, VII § 2
那么,对于 X 上定义的每个数字函数 f≥0,
∫∗f(x)dν(x)=∫∗f(π(t))g(t)dμ(t).
显然π和g是μ可测的;此外,对于每个函数 ψ∈K(X),ψ∘π 是连续的且具有紧支撑,因为 π 是适当的;因而,对(π,g)是μ适合的,此外,映射t↦g(t)επ(t)是模糊连续的。
令h为T上的下半连续函数,使得
f(π(t))g(t)≤h(t)for all t∈T.
我们将证明
∫∗f(x)dν(x)≤∫∗h(t)dμ(t).
通过上积分的定义,这将意味着不等式
∫∗f(x)dν(x)≤∫∗f(π(t))g(t)dμ(t),
与 §3, No. 2 的不等式 (7) 结合,可证明 (7)。
为了证明(8),让我们按以下方式在X上定义函数f:f(x)是集合π−1(x)中h(t)/g(t)的下确界(下确界等于+∞,如果π−1(x)=∅)。 函数 f 具有以下属性:
1∘ f(x)≥f(x) 适用于所有 x∈X(自 g(t)>0 适用于所有 t∈T)。
2∘f(π(t))g(t)≤h(t)适用于所有t∈T。
由于引理、函数 h/g 在 T 上是下半连续,3∘ 函数 f 是下半连续。
因而,鉴于§3, No. 1的提案2a):
∫∗f(x)dν(x)≤∫∗f(x)dν(x)=∫∗f(π(t))g(t)dμ(t)≤∫∗h(t)dμ(t),
成立 (8),并完成证明。
3. 点测量积分的可测量性
— 令(π,g)为μ改编的对,并令
ν=∫g(t)επ(t)dμ(t).
引用了 3 · 被以下引用 7
引用了 命题 13, IV § 5, 命题 15, IV § 5, 推论
被以下引用 注, 定理 2, 命题 4, V § 5, 命题 3, V § 6, 命题 2, V § 7, 引理 2, VII § 2, 定理 4, VII § 2
令f为X的映射进入拓扑空间G,并令S为点t∈T的(μ可测量)集合,使得g(t)>0。在f为ν可测的阶中,f∘π至S中的限制为μ可测是充分必要的。
首先假设f是ν可测的。通过S的紧致子集K的假设、集合K,使得π到K的限制是连续的,在S中是μ稠密的(第1章) IV, §5, No. 10,提案 15)。为了证明f∘π到S的限制是μ可测的,因此只需证明对于每个K∈K,紧致子集H的K的集合,使得f∘π到H的限制是连续的,在K中是μ稠密的(第IV, §5, No. 8章,第13条命题)。但到假设时,存在紧集π(K)的划分,由ν可忽略的集合N和紧集(Cn)的序列组成,使得限制 f 到每个 Cn 是连续的。 K的条件、K∩π(N)和集合K∩π(Cn)形式划分;但 K∩π(N) 是 μ——由于 Cor 的缘故,可以忽略不计。的 Th。 No. 2、集合 K∩π(Cn) 的 1 是紧的,f∘π 的限制到后者集合是连续的,这就证明f∘π 到S 的限制是μ-可测量。
相反,假设情况是这样;为了证明f是ν可测的,只需证明X的紧致子集L的集合L,使得f到L的限制是连续的, ν-密集(第 IV, §5, No. 10 章,第 15 条命题)。令 N 为 X 的子集,使得对于每个 L∈L,N∩L ν 可以忽略不计,并且让我们证明 N 局部 ν 可以忽略不计。为此,我们必须证明π(N)∩S在局部μ可以忽略不计(No. 2的Th.1的Cor.)。现在,S的紧凑子集H的集合H,使得π和f∘π的限制到H是连续的,是由假设 μ-S 密集(第 IV, §5, No. 10 章,第 15 条命题)。因而,只要证明π(N)∩H对于每个H∈H来说都是μ,可以忽略不计。现在,π(H)是紧凑的,并且可以用等价关系π(t)=π(t′)与H的商空间来识别,π可以用H的典范映射识别到该商空间上(GT, I, §5, No. 2,提案 3)。由于f∘π到H的限制是连续的,因而f到π(H)的限制是连续的,在其他字π(H)∈L中,因而N∩π(H)是ν可忽略不计。由科。的 Th。 No. 2、π(N∩π(H))∩S 中的 1 个局部μ-可以忽略不计;因此集合也是如此
H∩π(N)⊂π(N∩π(H))∩S;
但由于 H 是紧凑的,H∩π(N) 是 μ 可以忽略不计,从而完成证明。
4. 将函数与值整合到 Banach 空间中,相对于点度量的积分
设* (π,g) 为μ适应的对,并设
ν=∫g(t)επ(t)dμ(t). 让f*定义为函数在*
X,*与值在Banach空间*
F*或在*
R。
对于 f 本质上ν可积, t↦f(π(t))g(t) 本质上μ可积是必要且充分的,在这种情况下 ∫f(x)dν(x)=∫f(π(t))g(t)dμ(t). 此外,假设 π 是连续且正确的,并且 g 是连续的并且使得 g(t)>0 对于所有 t∈T。
那么,为了 f 成为ν可积, t↦f(π(t))g(t) *成为
μ可积是必要且充分的。
引用了 9 · 被以下引用 11
引用了 定理 1, V § 3, 命题 3, 命题 9, V § 1, 定理 1, 命题 15, IV § 5, 命题 3, V § 2, 命题 4, V § 2, 推论, V § 3, 命题 2
被以下引用 定理 1, V § 5, 命题 1, V § 6, 定理 1, V § 6, 习题 4, § 7, 定理 1, V § 7, 引理 3, V § 8, 引理 2, VII § 2, 引理 7, VII § 2, 注 2, VII § 2, 推论, VII § 2, 定理 4, VII § 2
A) 我们首先处理测度 μ 具有紧支撑 K 的情况,g 是有界的。然后,测度μ和ν是有界的,并且可以通过“可积”将替换“本质上可积”到叙述中。假设f是ν可积:函数f(π(t))g(t)则μ可积,并且关系(9)由Th验证。 §3, No. 3 中的 1 个。相反,假设f(π(t))g(t)是μ可积:那么f是ν可测(No. 3,命题3和*注*),并且
∫∙∣f(x)∣dν(x)=∫∙∣f(π(t))∣g(t)dμ(t)<+∞ (No. 2,第 1);因此,
f本质上是
ν可积(§1, No. 3,命题9),因此
ν可积。 Th。 §3, No. 3 中的 1 意味着 (9)。
B) 让我们讨论一般情况。令 K 为 T 的紧凑子集 K 的集合,使得 g∣K 是连续的:K 是 μ 稠密(第 IV, §5, No. 10 章,第 15 条),因此测度 μ 为一个家庭的(μα)α∈A措施的和,其支持是K中的元素(§2, No. 3,提案4)。 对(g,π)显然对每个α∈A进行μα调整,并且度量ν是度量家族να=∫επ(t)g(t)dμα(t)的和(§3, No. 1,第1条的Cor.)。由于A)的论证可以应用于措施μα,να,叙述的第一个部分则由§2, No. 2的命题3得出。
对于函数f(或t↦f(π(t))g(t))对于ν(或μ)可积,它本质上可积是必要且充分的,并且
∫∗∣f(x)∣dν(x)<+∞(resp. ∫∗∣f(π(t))∣g(t)dμ(t)<+∞).
因此,叙述的第二个部分源自第一个部分和命题2。
习题
参见习题为 § 4。