Bourbaki

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§ 6。 像尺寸

1. 像积极措施

令XX为空间的局部紧凑空间,π\pi将TT的μ\mu可测映射放入XX。说对(π,1)(\pi, 1)是*μ\mu适应*(§4, No. 1)相当于说,对于每个函数f∈K(X)f \in \mathscr{K}(X),函数f∘πf \circ \pi*本质上是μ\mu可积*。

命题 1 094O

令 π\pi 为 TT 的 μ\mu 可测量映射为局部紧致空间 XX。以下两个属性是等效的:

引用了 3 · 被以下引用 3

引用了 定理 2, V § 4, 定理 1, IV § 5, 命题 9, V § 1

被以下引用 定义 1, 注, 命题 3, V § 7

a) 对于每个函数 f∈K(X)f \in \mathscr{K}(X),f∘πf \circ \pi 本质上是 μ\mu-*可积*。

b) 对于每个紧集 K⊂XK \subset X,π‾−1(K)\overline{\pi}^{-1}(K) 本质上是 μ\mu-*可积*。

我们刚刚观察到 a) 意味着对 (π,1)(\pi, 1) 是 μ\mu 适应的。因而(§ 4, No. 4,Th.2),对于每个紧集K⊂XK \subset X,函数φK∘π=φA\varphi_K \circ \pi = \varphi_A,其中A=π‾−1(K)A = \overline{\pi}^{-1}(K)本质上是μ\mu可积,在其他字中,a)意味着b)。

相反,假设对于XX的每个紧致子集KK,π‾−1(K)\overline{\pi}^{-1}(K)本质上是μ\mu可积,并且让我们证明a)已被验证。事实上,让SS成为ff的支撑;由于 SS 是紧致的,设定 A=π‾−1(S)A = \overline{\pi}^{-1}(S) 我们有假设,

∫∙∣f(π(t))∣ dμ(t)≤∥f∥∫∙φS(π(t)) dμ(t)=∥f∥∫∙φA(t) dμ(t)<+∞. \int^\bullet |f(\pi(t))| \, d\mu(t) \leq \|f\| \int^\bullet \varphi_S(\pi(t)) \, d\mu(t) = \|f\| \int^\bullet \varphi_A(t) \, d\mu(t) < +\infty.

由于 f∘πf \circ \pi 是 μ\mu 可测(第 IV, § 5, No. 3,第 1 章),我们看到 f∘πf \circ \pi 本质上是 μ\mu 可积(§ 1, No. 3,第 9 条)。

性质 b) 显然等价于以下内容(因此也等价于 a)):

c) 对于 XX的每个点* xx ,存在一个* VV 的邻域 xx 使得 π‾−1(V)\overline{\pi}^{-1}(V) 本质上是 μ\mu-*可积*。

定义 1 094P

让*μ\mu*成为局部紧凑空间*TT的正测度。 映射 π\pi of TT 转化为局部紧凑的空间 XX 据说是 μ\mu*-适当*(*或适当的度量* μ\mu)*如果对* (π,1)(\pi, 1) 是 μ\mu*-适应*,*即* (§ 4, No. 1),*如果* π\pi 是 μ\mu*-可测量并满足命题 1* 的(等效)条件。 测量 ∫επ(t) dμ(t)\int \varepsilon_{\pi(t)} \, d\mu(t) 在 XX 然后称为 μ\mu 下 π\pi 的像,并表示为 π(μ)\pi(\mu)。

引用了 2 · 被以下引用 2

引用了 V § 4. 。整合积极的点措施, 命题 1

被以下引用 VI § 2. 。矢量测量, 定理 1, VI § 3

因此,如果 ν=π(μ)\nu = \pi(\mu) 那么,通过定义,对于 f∈K(X)f \in \mathscr{K}(X) 有

∫f(x) dν(x)=∫f(π(t)) dμ(t). \int f(x) \, d\nu(x) = \int f(\pi(t)) \, d\mu(t).

注 094Q

— 1) 如果 μ\mu 是*有界*(特别是,如果 μ\mu 具有紧凑支持),则 TT 到 XX 的每个 μ\mu-可测量映射都是 μ\mu-本征(Ch. IV, § 5, No. 3、Th. 1 和No. 6,第 5)。

2) 如果 π\pi 是 μ\mu-可测的,并且对于 XX 的每个紧致子集 KK,π‾−1(K)\overline{\pi}^{-1}(K) 是相对紧致的,那么 π\pi 是 μ\mu-真(第 IV, § 5, No. 5 章,第 7 条)和No. 6,Th 5);特别是,TT到XX(GT,I, § 10, No. 2,Th.1)的每个“适当”连续映射对于TT上的每个积极措施μ\mu来说都是μ\mu。更具体地说,对于TT到X的每个“同胚”π\pi都是如此;那么,措施ν=π(μ)\nu = \pi(\mu)就是X上的措施,即μ\mu乘π\pi的迁移(第III, §1, No. 3)。

3) 假设X中的拓扑承认可数的基;那么满足命题 1 的条件 b) 的每个 T 的映射 π\pi 到 X 都是 μ\mu 可测的,因此是 μ\mu 正确的。应用Th就足够了。第 4 章。 IV, §5, No. 5,在注意到上,X 是可度量的(GT,IX, §2, No. 9,Prop. 16 的 Cor.),并且,对于与 X 的拓扑兼容的任何度量,每个闭球都是可数的并紧集。

引用了 7 · 被以下引用 1

引用了 定理 1, IV § 5, 定理 5, IV § 5, III § 1. 。局部紧凑措施空间, 命题 7, IV § 5, IV § 5. 。可测量函数和集合, IX § 2. 。 运算关于措施, 命题 1

被以下引用 命题 2, VIII § 1

2. 关于积极措施像的积分

设π\pi是T到X的μ\mu真映射,并设ν=π(μ)\nu = \pi(\mu)。 应用 §4的结果,得到如下叙述:

命题 2 094R

— 对于每个数字函数 f⩾0f \geqslant 0 定义于 X,

∫∙f(x) dν(x)=∫∙f(π(t)) dμ(t). \int^\bullet f(x)\, d\nu(x) = \int^\bullet f(\pi(t))\, d\mu(t).
(2)

引用了 1 · 被以下引用 3

引用了 定理 1, V § 4

被以下引用 引理 2, IX § 1, 推论 1, 命题 11, V § 8

这是从 Th 得出的。 §4, No. 2 中的 1 个。

推论 1 094S

— 对于每个子集 A of X,

ν∙(A)=μ∙(π−1(A)). \nu^\bullet(A) = \mu^\bullet(\pi^{-1}(A)).

被以下引用 1

被以下引用 命题 11, V § 8

推论 2 094T

— 对于 子集* A ** X 对于 ν\nu 局部可忽略不计,对于* π−1(A)\pi^{-1}(A) 局部可忽略 μ\mu 是必要且充分的。

被以下引用 6

被以下引用 推论 3, 推论 4, 命题 7, 例, VI § 3, 定理 1, VI § 3, 定理 4, VI § 3

推论 3 094U

— 如果测量 μ\mu 集中在集合 M,*则* π(μ)\pi(\mu) 集中在 π(M)\pi(M)。

引用了 1 · 被以下引用 5

引用了 推论 2

被以下引用 推论, 推论 4, 定理 1, VI § 3, VII § 2. 。 空间除以群的商;同质空间, 命题 5, VIII § 1

因为,如果N=X−π(M)N = X - \pi(M)则π−1(N)\pi^{-1}(N)不与M相交,因此局部μ\mu可忽略不计,因而(Cor.2)N局部ν\nu可忽略不计。

推论 4 094V

— 让 S 成为 μ\mu 的支持。 如果π\pi*连续,则*π(μ)\pi(\mu)*的支持度为*π(S)\pi(S)。

引用了 4

引用了 推论 2, IV § 5, 推论 2, 推论 3, 命题 5

因为,它是从 Cor 得出的。 3 π(μ)\pi(\mu)集中于π(S)\pi(S),因此如果S′S'是π(μ)\pi(\mu)的支撑,则S′⊂π(S)S' \subset \pi(S)。另一方面,π−1(X−S′)\pi^{-1}(X - S')是局部μ\mu可忽略的开集合(Cor.2),因而μ\mu可忽略不计(第5章第IV, §5, No. 2,Cor.2)。因而π−1(X−S′)⊂T−S\pi^{-1}(X - S') \subset T - S,因而π(S)⊂S′\pi(S) \subset S',这证明了推论。

命题 3 094W

— *对于 * X 的映射 f * 到拓扑空间* G * 为* ν\nu* 可测量,* f∘πf \circ \pi * 为* μ\mu* 可测量是必要且充分的。

引用了 1 · 被以下引用 6

引用了 命题 3, V § 4

被以下引用 命题 5, IX § 2, 推论 1, 命题 4, 命题 7, 引理 2, V § 8, 命题 3, V § 8

这是§4, No. 3第3条命题的直接的推论。

推论 094X

— 对于 X 的子集 A 为 ν\nu 可测,π−1(A)\pi^{-1}(A) 为 μ\mu 可测是充分必要的。

被以下引用 1

被以下引用 定理 4, VI § 3

然而,T 的 μ\mu 可测量子集 M 的 π\pi 下的像不一定是 ν\nu 可测量,即使 π\pi 是连续的且 M μ\mu 可忽略不计(Exer. 7 和 §8,Exer. 1)。

定理 1 094Y

— 设 f 是在 X 上定义的函数,其中值在 R‾\overline{\mathbf{R}} 或 Banach 空间 F 中。 为了使 f 本质上 ν\nu 可积,f∘πf \circ \pi 本质上 μ\mu 可积是必要且充分的,在这种情况下

∫f(x) dν(x)=∫f(π(t)) dμ(t). \int f(x)\, d\nu(x) = \int f(\pi(t))\, d\mu(t).
引用了 1 · 被以下引用 9

引用了 定理 2, V § 4

被以下引用 推论, 命题 4, 命题 5, 命题 7, 命题 9, 命题 2, VI § 1, 定理 1, VI § 3, 定理 4, VI § 3, 命题 2, VIII § 1

此外,假设 π\pi 是连续且正确的。那么,要使 f ν\nu 可积,f∘πf \circ \pi μ\mu 可积是充分必要的。

应用Th就足够了。 2 个§4, No. 4。

推论 094Z

— 为了使X的子集 A本质上ν\nu可积,π−1(A)\pi^{-1}(A)本质上μ\mu可积是必要且充分的,在这种情况下是ν(A)=μ(π−1(A))\nu(A) = \mu(\pi^{-1}(A))。

引用了 3 · 被以下引用 1

引用了 V § 5. 。由数值密度定义的度量, 命题 15, V § 5, 推论 3

被以下引用 命题 4

特别是,对于每个紧集 K⊂XK \subset X,ν(K)=μ(π−1(K))\nu(K) = \mu(\pi^{-1}(K))。由此可见,Cor.命题 2 的第 3 条指出,如果 μ\mu 是原子的 (§ 5, No. 10),那么 π(μ)=ν\pi(\mu) = \nu 也是原子的。对于,令 M 为 t∈Tt \in T 的集合,使得 μ({t})≠0\mu(\{t\}) \neq 0;由于μ\mu由M携带,ν\nu由π(M)\pi(M)携带;此外,对于每一个x∈π(M)x \in \pi(M),我们都有ν({x})=μ(π−1(x))>0\nu(\{x\}) = \mu(\pi^{-1}(x)) > 0,因为π−1(x)\pi^{-1}(x)包含至少有M的一个点。因而ν\nu是原子的(§ 5, No. 10,命题15)。

3. 正测度像的性质

命题 4 0950

— 令 T、T'、T'' 为三个局部紧凑空间、μ\mu T 的正测度、π\pi 将 T 的 μ\mu 可测量映射放入 T'、将 T' 的 π′\pi' 映射放入 T'' 以及 π′′=π′∘π\pi'' = \pi' \circ \pi。

引用了 4 · 被以下引用 5

引用了 推论, 命题 3, 定理 1, 命题 7, IV § 5

被以下引用 习题 11, § 6, 习题 18, § 6, 推论 2, V § 7, 引理 2, VIII § 1, 命题 1, VIII § 1

a) 假设π\pi是μ\mu-真值,令μ′=π(μ)\mu' = \pi(\mu)。为了使π′\pi'成为μ′\mu'-本征,π′′\pi''是μ\mu-本征是必要且充分的,在这种情况下π′′(μ)=π′(π(μ))\pi''(\mu) = \pi'(\pi(\mu))(“度量的像的传递性”)。

b) 假设π′\pi'是连续的,且π′′\pi''是μ\mu-本征;那么π\pi是μ\mu-本征,π′\pi'是π(μ)\pi(\mu)-本征以及π′′(μ)=π′(π(μ))\pi''(\mu) = \pi'(\pi(\mu))。

在 a) 的假设下,对于 π′′\pi'' μ\mu 可测,π′\pi' μ′\mu' 可测是充分必要的(No. 2,命题 3)。另一方面,如果KK是T′′T''的紧子集,则π′′(K)=π−1(π′(K))\pi''(K) = \pi^{-1}(\pi'(K));对于π′′(K)\pi''(K)本质上μ\mu可积,π′(K)\pi'(K)本质上μ′\mu'可积是必要且充分的,由Cor.的 Th。 1. 最后,如果 π′′\pi'' 是 μ\mu,那么,设定 μ′′=π′′(μ)\mu'' = \pi''(\mu),对于每个函数 f∈H(T′′)f \in \mathscr{H}(T''),我们有,

∫f(t′′) dμ′′(t′′)=∫f(π′′(t)) dμ(t) \int f(t'')\, d\mu''(t'') = \int f(\pi''(t))\, d\mu(t)
=∫f(π′(π(t))) dμ(t)=∫f(π′(t′)) dμ′(t′) = \int f\left(\pi'\left(\pi(t)\right)\right)\, d\mu(t) = \int f(\pi'(t'))\, d\mu'(t')

通过 Th。 No. 2 的 1,完备的 a) 的证明。

在b)的假设下,令K′K'是T′T'的紧子集。那么K′′=π′(K′)K'' = \pi'(K')是紧的,因此π′′(K′′)\pi''(K'')本质上是μ\mu可积,因此π−1(K′)⊂π′′(K′′)\pi^{-1}(K') \subset \pi''(K'')本质上是μ\mu可积(第IV, §5, No. 5,第7章),因此π\pi是μ\mu-固有的。 证明然后由叙述的应用部分 a) 得出结论。

推论 0951

令TT和T′T'为两个局部紧致空间,μ\mu为TT的正测度,π\pi为TT的双射映射到T′T',以及π−1\pi^{-1}的逆测度映射。假设π\pi是μ\mu真值,并令μ′=π(μ)\mu' = \pi(\mu)。那么 π−1\pi^{-1} 就是 μ′\mu'-proper 和 π−1(π(μ))=μ\pi^{-1}(\pi(\mu)) = \mu。

命题 5 0952

Let TT and XX be two locally compact spaces, μ\mu a positive measure on TT, π\pi a μ\mu-proper mapping of TT into XX, gg a finite numerical function ⩾0\geqslant 0, defined on XX and such that g∘πg \circ \pi is locally integrable for μ\mu. 在阶中,gg 对于 π(μ)\pi(\mu) 是局部可积的,π\pi 对于测度 (g∘π)⋅μ(g \circ \pi) \cdot \mu 是适当的,这是必要且充分的,在这种情况下

引用了 2 · 被以下引用 1

引用了 定理 1, V § 5, 定理 1

被以下引用 推论 4

π((g∘π)⋅μ)=g⋅π(μ). \pi((g \circ \pi) \cdot \mu) = g \cdot \pi(\mu).

集合ν=π(μ)\nu = \pi(\mu)。对于gg局部ν\nu可积,gfgf对于每个函数f∈H(X)f \in \mathscr{H}(X)是ν\nu可积是必要且充分的;由于 gfgf 具有紧凑支持,因此可以说 gfgf 本质上是 ν\nu 可积,这相当于说 (g∘π)(f∘π)(g \circ \pi)(f \circ \pi) 本质上是 μ\mu 可积(Th. 1)。但是,Th. §5, No. 3的1,这意味着f∘πf \circ \pi本质上对于ρ=(g∘π)⋅μ\rho = (g \circ \pi) \cdot \mu是可积的,并且,到定义,这表明π\pi是ρ\rho-适当的(因为π\pi显然是ρ\rho可测的)。而且,

∫fg dν=∫f(π(t))g(π(t)) dμ(t)=∫f(π(t)) dρ(t) \int fg\, d\nu = \int f(\pi(t))g(\pi(t))\, d\mu(t) = \int f(\pi(t))\, d\rho(t)

(No. 2, Th. 1 和§5, Th. 1),从而证明关系 (4)。

命题 6 0953

— 令 T 和 X 为两个局部紧致空间,(λα)α∈A(\lambda_\alpha)_{\alpha \in A} T 上的一系列正测度,针对关系 ≤\leq,在 M(T)\mathscr{M}(T) 中承认一个上等μ\mu。在阶中,T到X的映射π\pi是μ\mu-适当的,它对于所有α∈A\alpha \in A是λα\lambda_\alpha-适当的是必要和充分的,并且家庭(π(λα))α∈A(\pi(\lambda_\alpha))_{\alpha \in A}在M(X)\mathscr{M}(X)中被限制在上面。在这种情况下,

π(μ)=sup⁡απ(λα). \pi(\mu) = \sup_\alpha \pi(\lambda_\alpha).
引用了 2

引用了 推论 2, V § 1, 命题 11, V § 1

为了使 π\pi μ\mu 可测,π\pi 对于所有 α∈A\alpha \in A λα\lambda_\alpha 可测是充分必要的(§ 1, No. 4,第 11 条命题的 Cor. 2)。假设满足这个条件;说 π\pi 是 μ\mu-proper 则相当于说,对于每个函数 f∈K+(X)f \in \mathscr{K}_+(X),

μ∙(f∘π)<+∞. \mu^\bullet(f \circ \pi) < +\infty.

现在,

∫∙(f∘π) dμ=sup⁡α∫∙(f∘π) dλα=sup⁡α∫∙f d(π(λα)) \int^\bullet (f \circ \pi)\, d\mu = \sup_\alpha \int^\bullet (f \circ \pi)\, d\lambda_\alpha = \sup_\alpha \int^\bullet f\, d(\pi(\lambda_\alpha))

(§ 1, No. 4,提案 11);因此,当且仅当族 (π(λα))(\pi(\lambda_\alpha)) 在 M(X)\mathscr{M}(X) 中承认一个上等θ\theta时,第一个成员对于每个 f∈K+(X)f \in \mathscr{K}_+(X) 都是有限的,在这种情况下,∫(f∘π) dμ=∫f dθ\int (f \circ \pi)\, d\mu = \int f\, d\theta、关系等价于 (5)。

推论 1 0954

— 令 (μα)α∈A(\mu_\alpha)_{\alpha \in A} 为 T 上的正测度的可求和族,使得 μ=∑α∈Aμα\mu = \sum_{\alpha \in A} \mu_\alpha;为了使 T 的映射 π\pi 成为局部紧致空间 X 成为 μ\mu-真值,它对于每个 α∈A\alpha \in A 都是μα\mu_\alpha-真值,并且族 (π(μα))α∈A(\pi(\mu_\alpha))_{\alpha \in A} 可求和是充分必要的。在这种情况下,

π(μ)=∑α∈Aπ(μα). \pi(\mu) = \sum_{\alpha \in A} \pi(\mu_\alpha).
被以下引用 1

被以下引用 定义 1, VIII § 1

推论 2 0955

— 令 T 和 X 为 T 上正测度的两个局部紧致空间、(λi)1≤i≤n(\lambda_i)_{1 \leq i \leq n} 有限序列,并令 μ=∑i=1nλi\mu = \sum_{i=1}^n \lambda_i。为了使 T 到 X 的映射 π\pi 成为 μ\mu-真值,对于每个指标 i 来说,它是 λi\lambda_i-真值是充分必要的,在这种情况下

∑i=1nπ(λi)=π(∑i=1nλi). \sum_{i=1}^n \pi(\lambda_i) = \pi\left( \sum_{i=1}^n \lambda_i \right).
被以下引用 2

被以下引用 定义 2, 推论 1

4. 复杂测度的像

令θ\theta为TT的复测度,并令π\pi为TT的映射,成为局部紧凑的空间XX;假设π\pi是θ\theta可测的,并且对于每个f∈K(X;C)f \in \mathscr{K}(X; \mathbf{C}),f∘πf \circ \pi本质上是θ\theta可积的。因为相当于说函数对于 θ\theta 或∣θ∣|\theta| 是可测的(或者本质上可积),这意味着 π\pi 是 ∣θ∣|\theta| 正确的。如果f∈K(X;C)f \in \mathscr{K}(X; \mathbf{C}),

∣∫(f∘π) dθ∣≤∫(∣f∣∘π) d∣θ∣; \left| \int (f \circ \pi) \, d\theta \right| \leq \int (|f| \circ \pi) \, d|\theta| ;

由此可见,K(X;C)\mathscr{K}(X; \mathbf{C})上的线性形式f↦∫(f∘π) dθf \mapsto \int (f \circ \pi) \, d\theta是XX上的“复杂措施”(第III, §1, No. 3,第6章),并且可以做出以下定义:

定义 2 0956

令 θ\theta 为局部紧凑空间 TT 上的复杂测度。将 TT 的映射 π\pi 转换成局部紧致的空间 XX,如果它是 ∣θ∣|\theta|-本征,则被认为是 θ\theta-本征。然后,度量f↦∫(f∘π) dθf \mapsto \int (f \circ \pi) \, d\theta 称为π\pi 下θ\theta 的像,并表示为π(θ)\pi(\theta).*。

引用了 1

引用了 推论 2

然后关系 (7) 可以代入以下形式:

∣π(θ)∣≤π(∣θ∣). |\pi(\theta)| \leq \pi(|\theta|) .

度量π(θ)\pi(\theta)可以是零,而θ\theta不是零,正如人们所看到的,对于TT空间,立即减少到两个点a,ba, b,对于θ\theta度量εa−εb\varepsilon_a - \varepsilon_b,对于π\pi是一个常数映射。

令θ\theta和θ′\theta'为TT上的两个复测度;如果 π\pi 是 θ\theta-proper 和 θ′\theta'-proper,则可从 Cor 得出。命题 6 的第 2 条指出,自 ∣θ+θ′∣≤∣θ∣+∣θ′∣|\theta + \theta'| \leq |\theta| + |\theta'| 以来,π\pi 是 (θ+θ′)(\theta + \theta') 真值,显然是 π(θ+θ′)=π(θ)+π(θ′)\pi(\theta + \theta') = \pi(\theta) + \pi(\theta')。

特别是,如果 θ\theta 是实测度并且 π\pi 是 θ\theta-本征,那么

π(θ)=π(θ+)−π(θ−). \pi(\theta) = \pi(\theta^+) - \pi(\theta^-) .

早期扩展同时建立了多项结果以进行复杂的测量;我们列举其中最重要的一些。

命题 7 0957

令 θ\theta 为 TT、π\pi TT 的 θ\theta 映射的复杂测度,转换为局部紧凑的空间 XX、ν\nu 像测度π(θ)\pi(\theta)。

a) 设AA为XX中的子集;如果 π−1‾(A)\overline{\pi^{-1}}(A) 局部 θ\theta 可以忽略不计,则 AA 局部 ν\nu 可以忽略不计。

b) 设ff为XX的映射为拓扑空间;如果 f∘πf \circ \pi 是 θ\theta 可测量,则 ff 是 ν\nu 可测量。

引用了 3 · 被以下引用 2

引用了 推论 2, 命题 3, 定理 1

被以下引用 习题 17, § 6, 命题 3, V § 7

c) 设ff为XX上定义的函数,其中值在Banach空间FF中;如果f∘πf \circ \pi本质上是θ\theta可积,那么ff本质上是ν\nu可积,并且

∫f(π(t)) dθ(t)=∫f(x) dν(x). \int f(\pi(t))\ d\theta(t) = \int f(x)\ d\nu(x).

考虑到公式 (8),这些结果可以从 Cor 中推出。提案 2 的 2、提案 3 和 Th。 No. 2 中的 1 个。

5. 应用:勒贝格积分中变量的变换

令I为R\mathbf{R}的区间(有界或无界),aa其左端点和bb在R‾\overline{\mathbf{R}}中的右端点,以及μ\mu在I上的勒贝格测度。对于每个μ\mu可积函数ff和每个区间H⊂IH \subset I,左端点α\alpha和右端点β\beta,我们写∫αβf(t) dt\int_{\alpha}^{\beta} f(t)\ dt而不是∫Hf(t) dt=∫Hf dμ\int_H f(t)\ dt = \int_H f\ d\mu,并且我们集合∫βαf(t) dt=−∫αβf(t) dt\int_{\beta}^{\alpha} f(t)\ dt = -\int_{\alpha}^{\beta} f(t)\ dt;因此赋予这些符号重合的含义与FRV、II, §§1和2中赋予它们的含义相同,当ff是具有紧凑支持的受监管函数时(第IV, §4, No. 4、例)。

设gg是定义在I上的数值函数并且*局部μ\mu*可积,I的x0x_0点;每x∈Ix \in I、集合

G(x)=c+∫x0xg(t) dt(c a constant). G(x) = c + \int_{x_0}^{x} g(t)\ dt \quad (c \text{ a constant}).

数值函数 G 在 I 上*连续*;这立即来自勒贝格的定理(第IV, §4, No. 3,第2章的Cor.1),因为gg的乘积以及端点xx和x+hx+h的区间特征函数趋向于可忽略不计的函数因为 hh 趋于 0。因此 G(I) 是 R\mathbf{R} 的*区间*。在这整篇文章中,我们将 G 视为 I 的映射到局部紧致空间 G(I) 上。我们用λ\lambda表示I上的度量g⋅μg \cdot \mu。

首先假设 gg 是 μ\mu*-可积*。那么,与上面相同的推理表明极限G(a+)G(a+)和G(b−)G(b-)存在并且是*有限*;此外,测度∣λ∣|\lambda|是*有界*(§5, No. 3,Th.1的Cor.),并且I到G(I)的映射G是*λ\lambda*-本征。

命题 8 0958

假设 g 是 μ\mu* 可积。如果 J 表示 R\mathbf{R} 中的开区间,端点为 G(a+)G(a+) 和 G(b−)G(b-),则测度 g⋅μg \cdot \mu 的 G 下的像是测度 φJ⋅ν\varphi_J \cdot \nu(如果 G(a+)≤G(b−)G(a+) \leq G(b-))和测度 −φJ⋅ν-\varphi_J \cdot \nu(如果 G(a+)≥G(b−)G(a+) \geq G(b-))(其中ν\nu 表示 G(I)) 上的勒贝格测度。

引用了 1 · 被以下引用 2

引用了 定理 3, IV § 3

被以下引用 推论, 命题 9

足以证明,对于每个函数 f∈K(G(I))f \in \mathscr{K}(G(I)),

∫G(a+)G(b−)f(ξ)dξ=∫abf(G(t))g(t) dt. \int_{G(a+)}^{G(b-)} f(\xi) d\xi = \int_a^b f(G(t))g(t)\,dt.

现在,这个公式已经被证明适用于g∈K(I)g \in \mathscr{K}(I)(FRV,II, §2, No. 1,公式(1))。让我们转向一般情况;在 K(I)\mathscr{K}(I) 中存在函数的序列 (gn)(g_n),使得: 1∘1^\circ 序列 (gn(t))(g_n(t)) 几乎在 II 中的所有地方都趋向于 g(t)g(t); 2∘2^\circ 存在一个μ\mu可积函数h≥0h \geq 0,使得∣gn∣≤h|g_n| \leq h对于所有nn(第IV, §3, No. 4,第3章)。从勒贝格的定理立即可以得出,设定Gn(x)=c+∫x0xgn(t) dtG_n(x) = c + \int_{x_0}^x g_n(t)\,dt、序列(Gn)(G_n)在II上一致收敛到GG,并且数、Gn(a+)G_n(a+)和Gn(b−)G_n(b-)分别倾向于G(a+)G(a+) 和 G(b−)G(b-)。令f′f'为K(R)\mathscr{K}(\mathbf{R})中的函数,即扩展ff;上述证明对于所有t∈It \in I,f′(Gn(t))f'(G_n(t))趋向于f′(G(t))=f(G(t))f'(G(t)) = f(G(t)); 应用勒贝格的定理,可以看出公式(12)是由公式得出的

∫Gn(a+)Gn(b−)f′(ξ) dξ=∫abf′(Gn(t))gn(t) dt \int_{G_n(a+)}^{G_n(b-)} f'(\xi)\,d\xi = \int_a^b f'(G_n(t))g_n(t)\,dt

通过极限。

推论 0959

如果在 G(I)G(I) 上定义函数 f\mathbf{f},且值在 R‾\overline{\mathbf{R}} 或 Banach 空间中,对于勒贝格测度,函数 t↦f(G(t))g(t)t \mapsto \mathbf{f}(G(t))g(t) 可在 II 上积分,则对于勒贝格测度,f\mathbf{f} 可积在 JJ 上并且

引用了 2

引用了 命题 8, 定理 1

∫G(a+)G(b−)f(ξ) dξ=∫abf(G(t))g(t) dt \int_{G(a+)}^{G(b-)} \mathbf{f}(\xi)\,d\xi = \int_a^b \mathbf{f}(G(t))g(t)\,dt

(公式代表勒贝格积分中变量的变换)。

因为,f(G(t))\mathbf{f}(G(t))对于测度∣g∣⋅μ|g|\cdot\mu是可积的,因此对于测度g+⋅μg^+\cdot\mu和g−⋅μg^-\cdot\mu也是可积的;这是从 Th 得出的。 1 (No. 2) f\mathbf{f}对于像测度G(g+⋅μ)G(g^+\cdot\mu)和G(g−⋅μ)G(g^-\cdot\mu)是可积的,因此对于测度φJ⋅ν\varphi_J \cdot \nu也是可积的,并且在考虑到第8条和公式(9)的情况下,(13)成立。

对于勒贝格测度,f\mathbf{f} 可在 JJ 上积,但对于勒贝格测度,t↦f(G(t))g(t)t \mapsto \mathbf{f}(G(t))g(t) 不可在 II 上积(Exer. 10)。

现在假设 gg 几乎在任何地方都保持一个*常数符号*(并且是局部 μ\mu 可积);人们可能会认为,对于例,g(t)≥0g(t) \geq 0几乎在II中无处不在。那么GG在II上是递增连续的函数,因此G(a+)G(a+)和G(b−)G(b-)存在(但可能是无限的)。此外,GG是II到G(I)G(I)的*λ\lambda-适当*映射:因为,如果G(b−)∈G(I)G(b-) \in G(I),则存在x1≥x0x_1 \geq x_0,使得GG对于x≥x1x \geq x_1是常数,然后逆像在紧区间[G(x0),G(b−)][G(x_0), G(b-)]的GG是λ\lambda可积;相反,如果G(b−)∉G(I)G(b-) \notin G(I),则G(I)G(I)中包含的左端点为G(x0)G(x_0)的每个紧致区间的GG下的逆像与紧致区间至多相差λ\lambda可忽略不计的区间。对于具有右端点 G(x0)G(x_0)、从而我们的断言的紧凑区间,人们也有类似的争论。而且:

命题 9 095A

假设 g≥0g \geq 0 和局部 μ\mu 可积。 那么,正测度g⋅μg \cdot \mu的GG下的像就是G(I)G(I)上的勒贝格测度。 对于在 G(I)G(I) 上定义的函数 ff,以及 R‾\overline{\mathbf{R}} 或 Banach 空间中的值,要在勒贝格测度的 G(I)G(I) 上可积,函数 t↦f(G(t))g(t)t \mapsto f(G(t))g(t) 在 II 上可积是必要且充分的对于勒贝格测度,在这种情况下关系 (13) 成立。

引用了 2

引用了 命题 8, 定理 1

The first part of the statement follows from the fact that the formula (12) is valid for every function f∈K(G(I))f \in \mathscr{K}(G(I)); for, the support of the function t↦f(G(t))t \mapsto f(G(t)) is contained in an interval K⊂IK \subset I on which gg is integrable, by virtue of the above remarks, and it suffices to apply Prop. 8 to KK. 第二个部分是Th的推论。 1 个No. 2。

6. 分解切成片。局部同胚下测度的逆像

令 XX 为 XX 的局部紧致空间、π\pi 映射为局部紧致空间 TT、μ\mu TT 的正测度,Λ:t↦λt\Lambda : t \mapsto \lambda_t 本质上为 μ\mu 可积的标量μ\mu-可测量映射的 TT 到 M+(X)\mathscr{M}_+(X)。让ν=∫λtdμ(t)\nu = \int \lambda_t d\mu(t)。如果对于每个t∈Tt \in T,λt\lambda_t被*π‾−1(t)\overline{\pi}^{-1}(t)*携带,则等式ν=∫λtdμ(t)\nu = \int \lambda_t d\mu(t)被认为是相对于π\pi的ν\nu的*分解切片*(或*分解*)。这个概念将在第 1 章中详细研究。 VI。

命题 10 095B

有了上面的记号,假设π\pi是ν\nu可测的。令 gg 为 TT 上的函数 t↦λt∗(1)t \mapsto \lambda_t^*(1)。为了使 π\pi 成为ν\nu-适当的,gg 是局部 μ\mu 可积的充分必要,在这种情况下

引用了 3 · 被以下引用 3

引用了 命题 5, V § 3, 定义 1, V § 3, 命题 1, V § 5

被以下引用 引理, 推论 2, 命题 3, V § 8

π(ν)=g⋅μ. \pi(\nu) = g \cdot \mu.

我们首先论证假设 gg 是局部有限的 μ\mu——几乎无处不在;我们将在证明结束时摆脱这个辅助假设。由于 π\pi 是通过假设 ν\nu 可测量的,因此说 π\pi 是 ν\nu 本身就相当于说,对于每个函数 f∈K+(T)f \in \mathscr{K}_+(T),ν∗(f∘π)<+∞\nu^*(f \circ \pi) < +\infty; gg几乎在任何地方都是局部有限的,对于应用断言c),我们处于§3, No. 2第5条命题的条件之下。因此

∫∙(f∘π) dν=∫∙dμ(t)∫∙(f∘π) dλt=∫∙f(t)g(t) dμ(t), \int^\bullet (f \circ \pi)\, d\nu = \int^\bullet d\mu(t) \int^\bullet (f \circ \pi)\, d\lambda_t = \int^\bullet f(t)g(t)\, d\mu(t),

因为 λt\lambda_t 集中在 π‾−1(t)\overline{\pi}^{-1}(t) 上。我们知道 gg 是 μ\mu 可测量的,因为 Λ\Lambda 是 μ\mu 足够的(§ 3, No. 1,定义 1)。因此,说第一个成员对于每个 f∈K+(T)f \in \mathscr{K}_+(T) 是有限的,就等价于说,gg 是局部 μ\mu 可积的(§ 5,命题 1),在这种情况下,(14) 立即从上面的关系得出。

因此只剩下消除辅助假设。如果gg局部μ\mu可积,则gg局部有限μ\mu-几乎处处,并且假设确实满足。让我们假设 π\pi 是 ν\nu 正确的,并且让我们证明 gg 几乎在任何地方都是局部有限的。令K\mathfrak{K}为紧集KK的μ\mu稠密集合,使得Λ∣K\Lambda|K模糊连续;由于gg是可测量的,我们简化为表明每个紧集K∈KK \in \mathfrak{K}使得g∣K=+∞g|K = +\infty是μ\mu可以忽略不计。现在,令H\mathscr{H}为函数h∈K+(X)h \in \mathscr{K}_+(X)中的集合,使得h≤1h \leq 1; 集合gh(t)=λt(h)g_h(t) = \lambda_t(h),用Λh\Lambda_h表示μ\mu-足够的映射t↦h⋅λtt \mapsto h \cdot \lambda_t,用νh\nu_h表示Λh\Lambda_h的积分,用ff元素表示K+(T)\mathscr{K}_+(T)这样f≥φKf \geq \varphi_K。 应用公式 (14) 到Λh\Lambda_h,其中满足辅助假设,我们得到:

∫(f∘π) dν≥∫(f∘π) dνh=∫fgh dμ. \int (f \circ \pi)\, d\nu \geq \int (f \circ \pi)\, d\nu_h = \int fg_h\, d\mu.

但KK上连续的函数的函数fgh∣Kfg_h|K形式递增有向集合,其上包络有值+∞+\infty;根据Dini的定理(GT,X, §4, No. 1,Th.1),可以选择hh,使得fgh∣Kfg_h|K大于或等于任意正数数nn,从而得出∫(f∘π) dν≥n μ(K)\int (f \circ \pi)\, d\nu \geq n\, \mu(K)。由于第一个成员是有限的,因为 π\pi 是 ν\nu-proper,因此它遵循 μ(K)=0\mu(K) = 0。

推论 1 095C

— *假设 π\pi 是 ν\nu 可测量。

引用了 6 · 被以下引用 4

引用了 推论 1, V § 5, 命题 4, V § 5, 推论 2, 命题 11, V § 1, 命题 2, 命题 3

被以下引用 命题 3, V § 8, 命题 4, V § 8, 引理 1, VII Appendix 2, 命题 6, VII § 2

a) 如果N⊂TN \subset T局部μ\mu可忽略,则π‾−1(N)\overline{\pi}^{-1}(N)局部ν\nu可忽略。 b) 如果 ff 是 TT 的 μ\mu 可测映射到拓扑空间 GG,则 f∘πf \circ \pi 是 ν\nu 可测。

我们再次考虑前一个证明末尾的记号Λh\Lambda_h、νh\nu_h、ghg_h:νh\nu_h是每个h∈Hh \in \mathscr{H}的有界测度,π\pi是νh\nu_h真值,ghg_h是局部的μ\mu-可积,以及 π(νh)=gh⋅μ\pi(\nu_h) = g_h \cdot \mu,与基 μ\mu 的测度。 由此可见,对于测量 π(νh)\pi(\nu_h)(§ 5, No. 3,第 3 条和第 4 条的 Cor. 1),NN 是局部可忽略的(即 ff 是可测量的)。 Consequently π‾−1(N)\overline{\pi}^{-1}(N) is locally negligible (resp. f∘πf \circ \pi is measurable) for the measure νh\nu_h (Cor. 2 of

分别为 2 号提案和 2 号提案。命题 3)。最后,一个注,措施νh\nu_h形式递增指导一系列积极措施,其上限为ν\nu,并且一个适用于Cor。 §1, No. 4 提案 11 的 1(或 Cor.2)。

推论 2 095D

假设π\pi是ν\nu-真;设ff为TT上定义的映射,值在Banach空间或R‾\overline{\mathbf{R}}中。为了使f∘πf \circ \pi本质上ν\nu可积,gfgf本质上μ\mu可积是必要且充分的。

引用了 2

引用了 定理 1, V § 5, 命题 10

考虑到第 10 号提案,这可以直接从 Th 推论出来。 §5, No. 3 和 Th 中的 1。 1 个No. 2。

例 095E

— 令 XX 和 TT 为两个局部紧致空间,并令 π\pi 为XX 到 TT* 的局部同胚。在其他字(GT,I, §11,Exer.25)中,我们假设每个点x∈Xx \in X承认一个邻域VV,使得π∣V\pi|V是VV到π(x)\pi(x)邻域的同胚;如果需要替换VV通过xx的相对紧凑开邻域WW使得W‾⊂V\overline{W} \subset V,可以推导出XX的相对紧凑开子集UU的集合U\mathscr{U},使得π∣U‾\pi|\overline{U} 是U‾\overline{U} 到像的同胚,是XX 的*开覆盖*。现在让μ\mu作为TT的正测度;如果UU是U\mathscr{U}的元素,则π(U)\pi(U)是紧空间π(U‾)\pi(\overline{U})中的开集合,因此是TT的局部紧子空间,并且知道如何测度定义 μ∣π(U)\mu|\pi(U) 由 π(U)\pi(U) 上的 μ\mu 诱发(第 IV, §5, No. 7 章)。令νU\nu_U为μ∣π(U)\mu|\pi(U)在π∣U\pi|U逆同胚下的像;我们将证明,在 XX 上存在且仅有一个测度 ν\nu,即诱导在每个打开的集合 U∈UU \in \mathscr{U} 上存在测度 νU\nu_U。该测度称为局部同胚π\pi*下μ\mu的*逆像,记为π−1(μ)\pi^{-1}(\mu)。

ν\nu的唯一性立即来自本地化的原理(第III, §2, No. 1章,Prop.1的Cor.)。为了建立存在性,我们注如果t∈Tt \in T,那么每个点x∈π−1(t)x \in \pi^{-1}(t)承认一个邻域仅在点xx与π−1(t)\pi^{-1}(t)相交,因此π−1(t)\pi^{-1}(t)是一个*离散*子空间 XX,并且家庭(εx)x∈π−1(t)(\varepsilon_x)_{x \in \pi^{-1}(t)}是可求和的;我们用 λt\lambda_t 表示它的和。接下来我们证明映射t↦λtt \mapsto \lambda_t本质上是μ\mu可积的,并且它的积分ν=∫λtdμ(t)\nu = \int \lambda_t d\mu(t)就是所寻求的逆像。这将立即由以下引理产生:

引用了 3

引用了 IV § 5. 。可测量函数和集合, III § 2. 。支持某项措施, 推论(本地化原理), III § 2

引理 095F

— a) *令ff为K+(X)\mathscr{K}_+(X)中的元素; 函数t↦λt(f)t \mapsto \lambda_t(f)为正,上半连续,支撑紧凑,其限制至π(X)\pi(X)为连续。

引用了 2

引用了 引理 1, III § 1, 命题 10

b) 令UU为U\mathscr{U}、ν\nu的元素,μ\mu可积函数t↦λtt \mapsto \lambda_t的积分; π∣U\pi|U下措施ν∣U\nu|U的像等于μ∣π(U)\mu|\pi(U)。

为了建立a),可以通过单位元的划分(第III, §1, No. 2,引理1)来实现约化到ff的支撑SS包含在开放的集合U∈UU \in \mathscr{U}中的情况。设gg为映射t↦λt(f)t \mapsto \lambda_t(f); π∣U\pi|U是同胚,g∣π(U)g|\pi(U)属于到K+(π(U))\mathscr{K}_+(\pi(U)),因而(π(U)\pi(U)是π(X)\pi(X)中的开集合)gg到π(X)\pi(X)的限制是连续的。由于 gg 为正,并且 gg 到紧集 π(S)\pi(S) 的限制是连续的,因此可以看出 gg 在 TT 上是上半连续的。由此可知 gg 是 μ\mu 可积。

为了建立b),用K(π(U))\mathscr{K}(\pi(U))的gg元素,用g∘g^\circ表示其扩张0到TT,用ff函数g∘(π∣U)g \circ (\pi|U),以及f∘f^\circ 扩张除ff到XX的0。 断言 b) 相当于等式 ∫g∘dμ=∫f∘dν\int g^\circ d\mu = \int f^\circ d\nu。但是f∈K(U)f \in \mathscr{K}(U),因而f∘∈K(X)f^\circ \in \mathscr{K}(X),第二个积分因此等于∫λt(f∘)dμ(t)\int \lambda_t(f^\circ) d\mu(t)。最后λt(f∘)=g∘(t)\lambda_t(f^\circ) = g^\circ(t),完成证明。

我们现在观察到 π(X)\pi(X) 在 TT 中是“开”的,因而μ\mu是可测的; 映射 Λ:t↦λt\Lambda : t \mapsto \lambda_t 是模糊的 μ\mu 可测的,因为它的限制对于集合 π(X)\pi(X) 和 Cπ(X)\mathbf{C}\pi(X) 都是模糊连续的。在这些条件下,公式 π‾−1(μ)=∫λtdμ(t)\overline{\pi}^{-1}(\mu) = \int \lambda_t d\mu(t) 定义分解相对于π\pi 划分为 π‾−1(μ)\overline{\pi}^{-1}(\mu) 的切片,并且第 10 条命题产生以下结果:

命题 11 095G

设π\pi为局部紧致空间XX到局部紧致空间TT的局部同胚,并令μ\mu为TT的正测度。如果该数是有限的,则令nn为与π‾−1(t)\overline{\pi}^{-1}(t)的元素的每个t∈Tt \in T数相关联的数值函数,反之则为+∞+\infty。为了使 π\pi π‾−1(μ)\overline{\pi}^{-1}(\mu) 正确,nn 是μ\mu 局部可积的充分必要,在这种情况下

π(π‾−1(μ))=n⋅μ. \pi\left( \overline{\pi}^{-1}(\mu) \right) = n \cdot \mu .

习题

参见习题为 § 6。

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