Bourbaki

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§ 8。 乘积措施

1. 将乘积措施解释为措施的整体

在整个截面中,T 和 T' 表示两个局部紧凑空间,μ\mu T 上的正测度,μ′\mu' T' 上的正测度,ν=μ⊗μ′\nu = \mu \otimes \mu' 乘积 X=T×T′X = T \times T' 上的测度(第 III, §4, No. 1 章)。

对于每个t∈Tt \in T,T'到X的映射t′↦(t,t′)t' \mapsto (t, t')是连续且正确的。令λt′\lambda'_t在此映射下为μ′\mu'的像; λt′\lambda'_t是X的正测度,如果f∈K(X)f \in \mathscr{K}(X)那么,用ftf_t表示部分映射t′↦f(t,t′)t' \mapsto f(t, t'),我们有

∫f dλt′=∫ft dμ′, \int f \, d\lambda'_t = \int f_t \, d\mu',

也可以用关系λt′=εt⊗μ′\lambda'_t = \varepsilon_t \otimes \mu'来表示。

此外,映射t↦λt′(f)t \mapsto \lambda'_t(f)是连续的,具有紧凑的支持(第III, §4, No. 1,引理2),因此T到M(X)\mathscr{M}(X)的映射t↦λt′t \mapsto \lambda'_t是模糊连续的(并且,*更不必说*,模糊μ\mu-可测量);因而,措施族t↦λt′t \mapsto \lambda'_t是μ\mu-充分的(§3§ 3,No. 1,提案2a))。 ff相对于测量∫λt′ dμ(t)\int \lambda'_t \, d\mu(t)的积分是定义

∫⟨f,λt′⟩ dμ(t)=∫dμ(t)∫ft(t′) dμ′(t′)=∫f(t,t′) dν(t,t′) \int \langle f, \lambda'_t \rangle \, d\mu(t) = \int d\mu(t) \int f_t(t') \, d\mu'(t') = \int f(t, t') \, d\nu(t, t')

(第 III, §4, No. 1,第 2 章);因而ν=∫λt′ dμ(t)\nu = \int \lambda'_t \, d\mu(t)。

类似地,对于每个元素t′∈T′t' \in T',令λt′\lambda_{t'}为T的映射t↦(t,t′)t \mapsto (t, t')下的μ\mu的像到X。 映射t′↦λt′t' \mapsto \lambda_{t'}是μ′\mu'-足够且模糊连续的,以及ν=∫λt′ dμ′(t′)\nu = \int \lambda_{t'} \, d\mu'(t')。我们需要以下引理:

引理 1 096Y

对于X上定义的每个数字函数f⩾0f \geqslant 0,

引用了 1 · 被以下引用 4

引用了 命题 2, V § 4

被以下引用 习题 7, § 8, 注, 命题 11, 命题 5

∫∗ft dμ′=∫∗f dλt′. \int^* f_t \, d\mu' = \int^* f \, d\lambda'_t.

由于t′↦(t,t′)t' \mapsto (t, t')是连续且正确的映射,因此这可以从§4, No. 2的命题2得出。

引理 2 096Z

设ff为XX的映射,形成拓扑空间。为了使 ff λt′\lambda'_t 可测,ftf_t μ′\mu' 可测是充分必要的。 这是§6, No. 2第3号提案的推论。

引用了 1

引用了 命题 3, V § 6

引理 3 0970

令ff为XX上定义的函数,值在R‾\overline{\mathbf{R}}或Banach空间中。对于 ff λt′\lambda'_t 可积,ftf_t μ′\mu' 可积是必要且充分的,在这种情况下

∫ft dμ′=∫f dλt′. \int f_t \, d\mu' = \int f \, d\lambda'_t .
引用了 1

引用了 定理 2, V § 4

这是从 Th 得出的。 §4, No. 4的2,考虑到t′↦(t,t′)t' \mapsto (t, t')是连续且正确的。

注 0971

引理 1,2,3 可以通过直接论证非常简单地证明,而无需使用 §§4 和 6 的结果。对于例,如果f∈K(T×T′)f \in \mathscr{K}(T \times T'),则关系 (2) 通过定义是明显的。如果ff在X=T×T′X = T \times T'上是下半连续,则足以观察到t′↦ft(t′)t' \mapsto f_t(t')是函数t′↦gt(t′)=g(t,t′)t' \mapsto g_t(t') = g(t, t')的上包络,其中gg在K(X)\mathscr{K}(X)中越过函数的集合,使得0≤g≤f0 \leq g \leq f。最后,对于任意ff,有一个注,如果h≥fh \geq f在XX上是下半连续,那么t′↦h(t,t′)t' \mapsto h(t, t')在T′T'上是下半连续;反之,如果 t′↦u(t′)t' \mapsto u(t') 在 T′T' 上是下半连续,且对于所有 t′∈T′t' \in T' 都具有 u(t′)≥f(t,t′)u(t') \geq f(t, t'),则函数 hh 使得 h(t,t′)=u(t′)h(t, t') = u(t')、h(t1,t′)=+∞h(t_1, t') = +\infty 对于 t1≠t′t_1 \neq t' 是下半连续XX且满足h≥fh \geq f。一旦引理 1 被证明,就可以从中推出集合 (T−{t})×T′(T - \{t\}) \times T' λt′\lambda'_t 可以忽略不计,然后很容易证明引理 2 和 3。

关系 (3) 允许用 ∫f(t,t′) dμ′(t′)\int f(t, t') \, d\mu'(t') 表示其两个成员,而不存在混淆的风险。类似的结果显然适用于措施λt′=μ⊗εt′\lambda_{t'} = \mu \otimes \varepsilon_{t'}。

而不是记号

∫∗f(t,t′) dν(t,t′),∫∙f(t,t′) dν(t,t′),∫f(t,t′) dν(t,t′), \int^* f(t, t') \, d\nu(t, t'), \quad \int^\bullet f(t, t') \, d\nu(t, t'), \quad \int f(t, t') \, d\nu(t, t'),

我们将雇佣记号

∬∗f(t,t′) dμ(t) dμ′(t′),∬∙f(t,t′) dμ(t) dμ′(t′),∬f(t,t′) dμ(t) dμ′(t′), \iint^* f(t, t') \, d\mu(t) \, d\mu'(t'), \quad \iint^\bullet f(t, t') \, d\mu(t) \, d\mu'(t'), \quad \iint f(t, t') \, d\mu(t) \, d\mu'(t'),

与第 1 章采用的记号一致。 III, §4, No. 1。

将措施ν\nu解释为积分∫λt′ dμ(t)\int \lambda'_t \, d\mu(t)将使我们能够将§3的结果翻译成乘积措施的语言。另一方面,度量λt′\lambda'_t由{t}×T′=pr‾1−1(t)\{t\} \times T' = \overline{\mathrm{pr}}_1^{-1}(t)承载,因此将ν\nu的定义分解积分为切片,相对于T×T′T \times T'的投影pr1\mathrm{pr}_1到TT(§6, No. 6)。 之前给出了如此获得的结果的列表,这是一个有用的性质:

引用了 3

引用了 引理 1, III § 4. 。 乘积措施, V § 6. 。 像尺寸

命题 1 0972

— 令(μα)α∈A(\mu_\alpha)_{\alpha \in A}(或(μβ′)β∈B(\mu'_\beta)_{\beta \in B})为T(或T')上的正测度的可求和族,其中和表示为μ\mu(或μ′\mu')。然后,族 (μα⊗μβ′)(α,β)∈A×B(\mu_\alpha \otimes \mu'_\beta)_{(\alpha, \beta) \in A \times B} 可在 T×T′T \times T' 上求和,并且

μ×μ′=∑(α,β)∈A×Bμα⊗μβ′. \mu \times \mu' = \sum_{(\alpha, \beta) \in A \times B} \mu_\alpha \otimes \mu'_\beta.
引用了 1 · 被以下引用 1

引用了 定理 1, III § 4

被以下引用 命题 7

当 A 和 B 有限时,这些性质是显而易见的。由此可见,如果 A(或 B)的 A′A'(或 B′B')是有限子集,则

∑(α,β)∈A′×B′μα⊗μβ′≤μ⊗μ′. \sum_{(\alpha, \beta) \in A' \times B'} \mu_\alpha \otimes \mu'_\beta \leq \mu \otimes \mu'.

因此,族(μα⊗μβ′)(\mu_\alpha \otimes \mu'_\beta)是可求和的。为了证明(4)的两个成员相等,只需证明第二个成员满足乘积测度(Ch.III, §4, No. 1,Th.1)的特征性质即可,这由以下计算表明。

令ff为K+(T)\mathscr{K}_+(T)的元素,K+(T′)\mathscr{K}_+(T')的f′f'元素;回想一下,f⊗f′f \otimes f'表示T×T′T \times T'上的函数(t,t′)↦f(t)f′(t′)(t, t') \mapsto f(t)f'(t'),其中属于到K+(T×T′)\mathscr{K}_+(T \times T')(A,II, §7, No. 7)。然后,通过乘积措施中的定义,

∑(α,β)∈A×B⟨μα⊗μβ′,f⊗f′⟩=∑(α,β)∈A×B(⟨μα,f⟩⟨μβ′,f′⟩)=(∑α∈A⟨μα,f⟩)(∑β∈B⟨μβ′,f′⟩)=⟨μ,f⟩⟨μ′,f′⟩=⟨μ⊗μ′,f⊗f′⟩. \sum_{(\alpha, \beta) \in A \times B} \langle \mu_\alpha \otimes \mu'_\beta, f \otimes f' \rangle = \sum_{(\alpha, \beta) \in A \times B} (\langle \mu_\alpha, f \rangle \langle \mu'_\beta, f' \rangle) = \left( \sum_{\alpha \in A} \langle \mu_\alpha, f \rangle \right) \left( \sum_{\beta \in B} \langle \mu'_\beta, f' \rangle \right) = \langle \mu, f \rangle \langle \mu', f' \rangle = \langle \mu \otimes \mu', f \otimes f' \rangle.

2. 函数可相对于乘积的两个测量值进行测量

命题 2 0973

— 令ff为T×T′T \times T'上定义的ν\nu可测函数,其中值位于拓扑空间 G中,并令M为t∈Tt \in T的集合,使得映射t′↦f(t,t′)t' \mapsto f(t, t')不是μ′\mu'-可测量。

引用了 4 · 被以下引用 4

引用了 命题 2, V § 2, 命题 4, V § 2, 命题 4, V § 3, 命题 3, III § 4

被以下引用 § 8. 。 乘积措施, 推论, 命题 10, 命题 11

a) 如果 ff 对于 ν\nu 调节的子集的 T×T′T \times T' 的补集是常数,则 M μ\mu 可忽略不计。

b) 如果 μ′\mu' 受到调节,则 M μ\mu 可忽略不计。

断言 a) 源自§3, No. 2 的命题 4b) 和No. 1 的注。对待b)、μ′\mu'为有界测度序列μn′\mu'_n和的注(§2, No. 3,命题4); ff可以相对于μ⊗μn′≤ν\mu \otimes \mu'_n \leq \nu进行测量,并且集合MM是与测量μn′\mu'_n相关的集合MnM_n的并(§ 2, No. 2,命题2)。因此,可以简化为 μ′\mu' 有界的情况,这是从 § 3, No. 2 的命题 4c) 得出的。

这叙述扩展立即转向复杂的措施(第 III, § 4, No. 2 章,第 3 条)。

推论 0974

— *令 A 为 T×T′T \times T' 的 ν\nu 可测子集,并令 M 为 t∈Tt \in T 的集合,使得 A 在 t 时的截面 A(t)A(t) 不可测 μ′\mu'。

引用了 2

引用了 推论, V § 5, 命题 2

a) 如果 A 是 ν\nu-调节的,则 M 是 μ\mu-可忽略不计的。

b) 如果 A 在 T′T' 上的投影是 μ′\mu' 调节的,则 M 局部 μ\mu 可以忽略不计。

断言 a) 紧随命题 2 而来。 To establish b), denote by B a set, the union of a sequence of μ′\mu'-integrable open sets in T′T', that contains the projection of A on T′T', and denote by μ1′\mu'_1 the moderated measure φB⋅μ′\varphi_B \cdot \mu'; since A is measurable with respect to μ⊗μ1′≤μ⊗μ′\mu \otimes \mu'_1 \leq \mu \otimes \mu', Prop. 2 implies that A(t)A(t) is μ1′\mu'_1-measurable, except for tt forming a locally μ\mu-negligible set. 但从A(t)⊂BA(t) \subset B开始,说A(t)A(t)是μ1′\mu'_1可测就相当于说A(t)A(t)是μ′\mu'可测(§ 5, No. 3,Prop.4的Cor.)。

命题 3 0975

— *设 f 是 T 的映射到拓扑空间 F。如果 f 是 μ\mu 可测,则映射 (t,t′)↦f(t)(t, t') \mapsto f(t) 是 ν\nu 可测。相反,如果μ′≠0\mu' \neq 0,并且如果这个映射是ν\nu可测的,那么函数 f是μ\mu可测的。

引用了 4 · 被以下引用 3

引用了 命题 10, V § 6, 推论 1, V § 6, 命题 3, V § 6, 命题 3, III § 4

被以下引用 命题 10, 推论 1, 命题 4

第一个断言来自Cor。 § 6, No. 6 第 10 号提案 1。假设 μ′≠0\mu' \neq 0,由 μ1′\mu'_1 非零的表示具有紧支撑的测度,其上方由 μ′\mu' 界定,由 ν1\nu_1 表示测度 μ⊗μ1′\mu \otimes \mu'_1,以及集合 a=∥μ1′∥a = \| \mu'_1 \|。 T×T′T \times T' 到 T 的投影 pr1\mathrm{pr}_1 则为 ν1\nu_1-本征,像测度 pr1(ν1)\mathrm{pr}_1(\nu_1) 等于 aμa \mu(§ 6, No. 6,命题 10)。如果(t,t′)↦f(t)(t, t') \mapsto f(t)是ν\nu可测的,那么它也是ν1\nu_1可测的,因此ff相对于测度aμa \mu是可测的(§ 6, No. 2,命题3),从而是自a≠0a \neq 0以来的结果。

前面的叙述扩展立即到复杂的测量(第 III, § 4, No. 2 章,第 3 条),下面的推论也是如此。

推论 1 0976

— *设 F、F' 和 G 为三个拓扑空间,并设 u 为 F×F′F \times F' 到 G 中的连续映射。设 f(分别为 f′f')为函数,在 T(分别为 T′T')上定义,值在 F(分别为 F′F')中定义,并且可测量μ\mu(或μ′\mu')。那么函数 (t,t′)↦u(f(t),f′(t′))(t, t') \mapsto u(f(t), f'(t')) 可测量 μ⊗μ′\mu \otimes \mu'。

引用了 3 · 被以下引用 4

引用了 IV § 5. 。可测量函数和集合, 命题 3, 定理 1(勒贝格-富比尼)

被以下引用 命题 11, 推论 2, 推论 3, 命题 9

映射 (t,t′)↦f(t)(t, t') \mapsto f(t),(t,t′)↦f′(t′)(t, t') \mapsto f'(t') 是 ν\nu - 可通过命题 3 测量,这是从 Th 得出的。第 1 章。 IV, § 5, No. 3。

推论 2 0977

— 如果 A⊂TA \subset T 和 A′⊂T′A' \subset T' 可测量(分别对于 μ\mu 和 μ′\mu'),则 A×A′A \times A' 对于 μ⊗μ′\mu \otimes \mu' 可测量。 这是从 Cor 立即得出的结论。 1.

引用了 1

引用了 推论 1

推论 3 0978

— *考虑在 TT 上定义的两个正数值(分别为复数值)函数 ff 和在T′T' 上定义的f′f'。如果这些函数分别可测量 μ\mu 和 μ′\mu',则函数

f⊗f′:(t,t′)↦f(t)f′(t′) f \otimes f' : (t, t') \mapsto f(t)f'(t')
引用了 1 · 被以下引用 1

引用了 推论 1

被以下引用 推论 2

可测量μ⊗μ′\mu \otimes \mu'。

复数函数或有限实数函数的情况是 Cor 的直接的推论。 1. 处理正数函数的情况,对于每个整数n⩾0n \geqslant 0,我们集合fn=inf⁡(f,n)f_n = \inf(f, n),fn′=inf⁡(f′,n)f'_n = \inf(f', n),我们有(按照通常的约定0⋅(+∞)=00 \cdot (+\infty) = 0)f⊗f′=sup⁡n(fn⊗fn′)f \otimes f' = \sup_n (f_n \otimes f'_n),从而结果。

命题 4 0979

— *令AA为TT的子集。如果AA局部μ\mu可忽略,则A×T′A \times T'局部ν\nu可忽略。相反,如果 A×T′A \times T' 局部 ν\nu 可忽略不计,并且如果 μ′≠0\mu' \neq 0,则 AA 局部 μ\mu 可忽略。

引用了 3 · 被以下引用 6

引用了 推论 1, V § 6, 命题 3, 命题 3, III § 4

被以下引用 推论, 推论 3, 命题 9, VI § 2. 。矢量测量, 例, VI § 3, 引理 9, VII § 3

第一个断言源自 Cor。 §6, No. 6 第 10 号提案 1。为了建立第二个断言,让我们再次讨论命题3的证明中的记号; A×T′=pr1−1(A)A \times T' = \mathrm{pr}_1^{-1}(A) 对于测量 ν1\nu_1 来说是局部可忽略的,因此 AA 对于 aμa\mu 来说是局部可以忽略不计的(§ 6, No. 2,第 2 条命题),从而自 a≠0a \neq 0 以来的结果。

前面的叙述扩展同时到乘积两个复杂的措施(第 III, §4, No. 2,第 3 章),以下推论也是如此。

推论 097A

— *如果措施μ\mu(或μ′\mu')集中于MM(或M′M'),则μ⊗μ′\mu \otimes \mu'集中于M×M′M \times M'。

引用了 1

引用了 命题 4

因为,(T×T′)−(M×M′)(T \times T') - (M \times M')是集合、(T−M)×T′(T - M) \times T'和T×(T′−M′)T \times (T' - M')的并,根据命题4,μ×μ′\mu \times \mu'在局部可以忽略不计。

3. 整合积极函数

回想一下,我们已经同意定义乘积 0⋅(+∞)0 \cdot (+\infty) 等于 0。该约定特别具有以下推论:如果 ff 是一个数字函数 ⩾0\geqslant 0 定义在配备有正测度的局部紧凑空间上λ\lambda,然后对于每个常数 aa λ∗(af)=a⋅λ∗(f)\lambda^*(af) = a \cdot \lambda^*(f),使得 0⩽a⩽+∞0 \leqslant a \leqslant +\infty。如果a=0a = 0,这是显而易见的;如果a=+∞a = +\infty,则λ∗(af)=a⋅λ∗(f)=0\lambda^*(af) = a \cdot \lambda^*(f) = 0或λ∗(af)=a⋅λ∗(f)=+∞\lambda^*(af) = a \cdot \lambda^*(f) = +\infty根据ff是λ\lambda-可忽略或不可忽略;最后,如果0<a<+∞0 < a < +\infty,就知道λ∗(af)=a⋅λ∗(f)\lambda^*(af) = a \cdot \lambda^*(f)。

命题 5 097B

— 令 ff 为数值函数 ⩾0\geqslant 0,T×T′T \times T' 上的下半连续。然后,函数

t↦∫∗f(t,t′) dμ′(t′) t \mapsto \int^* f(t, t') \, d\mu'(t')
引用了 2 · 被以下引用 2

引用了 命题 2, V § 3, 引理 1

被以下引用 推论 1, 命题 7, VIII § 1

在 TT 上是下半连续的,并且

∬∗f(t,t′) dμ(t) dμ′(t′)=∫∗dμ(t)∫∗f(t,t′) dμ′(t′). \iint^* f(t, t') \, d\mu(t) \, d\mu'(t') = \int^* d\mu(t) \int^* f(t, t') \, d\mu'(t').

这是§3, No. 1第2号提案的推论,考虑到No. 1的引理1。

推论 1 097C

— 令ff(或f′f')为在TT(或T′T')上定义的下半连续函数⩾0\geqslant 0;那么函数f⊗f′:(t,t′)↦f(t)f′(t′)f \otimes f' : (t, t') \mapsto f(t)f'(t')是T×T′T \times T'上的下半连续,并且

∬∗f(t)f′(t′) dμ(t) dμ′(t′)=(∫∗f(t) dμ(t))(∫∗f′(t′) dμ′(t′)). \iint^* f(t)f'(t') \, d\mu(t) \, d\mu'(t') = \left( \int^* f(t) \, d\mu(t) \right) \left( \int^* f'(t') \, d\mu'(t') \right).
引用了 1 · 被以下引用 1

引用了 命题 5

被以下引用 推论 2

令GG(分别G′G')为函数g∈K+(T)g \in \mathscr{K}_+(T)(分别g′∈K+(T′)g' \in \mathscr{K}_+(T'))的集合,使得g⩽fg \leqslant f(分别g′⩽f′g' \leqslant f');那么

f⊗f′=sup⁡g∈G, g′∈G′g⊗g′. f \otimes f' = \sup_{g \in G,\ g' \in G'} g \otimes g'.

由于函数g⊗g′g \otimes g'属于到K+(T×T′)\mathscr{K}_+(T \times T'),f⊗f′f \otimes f'确实是下半连续,并且(6)立即从命题5得出(或者直接通过前面的公式中的极限)。

推论 2 097D

— 设AA为TT的μ\mu调节的子集,A′A'为T′T'的μ′\mu'调节的子集;那么 A×A′A \times A' 是 T×T′T \times T' 中的 ν\nu 调节的。

引用了 2 · 被以下引用 3

引用了 命题 5, V § 1, 推论 1

被以下引用 推论 3, 推论 1, 命题 9

鉴于集合的定义(§1, No. 2,命题5),只要证明BB是TT中的可积开集合,并且B′B'是集合中的可积开集合 T′T',则开集合B×B′B \times B'可积。这是从 Cor 立即得出的结论。 1.

推论 3 097E

— 令AA为TT的μ\mu可忽略的子集,令B′B'为T′T'的μ′\mu'调节的子集;那么 A×B′A \times B' 是 ν\nu-可以忽略不计。

引用了 4

引用了 推论 1, V § 1, 命题 4, 推论 2, 命题 3, III § 4

因为,A×B′A \times B'在局部ν\nu可忽略不计(第4条)和ν\nu可调节(修正2),因此ν\nu可忽略不计(§1, No. 2,修正第7条的修正1)。

科斯。 2和3可以扩展到两个复杂措施的乘积,在应用叙述上扩展到其绝对值(第III, §4, No. 2,第3条)。

命题 6 097F

— 令 ff 为在 T×T′T \times T' 上定义的数值函数 ⩾0\geqslant 0。然后

∬∗f(t,t′)dμ(t)dμ′(t′)⩾∫∗dμ(t)∫∗f(t,t′)dμ′(t′). \iint^* f(t, t') d\mu(t) d\mu'(t') \geqslant \int^* d\mu(t) \int^* f(t, t') d\mu'(t').
引用了 1 · 被以下引用 3

引用了 命题 3, V § 3

被以下引用 推论 1, 命题 8, 推论 1

这是根据 §3, No. 2 的第 3 条命题得出的,考虑到了 (2)。

命题 7 097G

— 令 ff 为定义在 T×T′T \times T' 上的 ν\nu 可测量正数值函数。

引用了 4 · 被以下引用 6

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

被以下引用 学院, 推论 1, 命题 8, 引理 1, VIII § 4, 例, VIII § 4, 命题 1, VIII § 4

a) 如果 ff 是 ν\nu 调节的,则函数 t↦∫∗f(t,t′)dμ′(t′)t \mapsto \int^* f(t, t') d\mu'(t')、t′↦∫∗f(t,t′)dμ(t)t' \mapsto \int^* f(t, t') d\mu(t) 可分别针对 μ\mu 和 μ′\mu' 进行测量和调节,并且

∬∗f(t,t′)dμ(t)dμ′(t′)=∫∗dμ(t)∫∗f(t,t′)dμ′(t′) \iint^* f(t, t') d\mu(t) d\mu'(t') = \int^* d\mu(t) \int^* f(t, t') d\mu'(t')
(7)
=∫∗dμ′(t′)∫∗f(t,t′)dμ(t). = \int^* d\mu'(t') \int^* f(t, t') d\mu(t).

b) 如果措施 μ′\mu' 得到调节,则函数 t↦∫∗f(t,t′)dμ′(t′)t \mapsto \int^* f(t, t') d\mu'(t') 是 μ\mu 可测量的,并且

∬∗f(t,t′)dμ(t)dμ′(t′)=∫∗dμ(t)∫∗f(t,t′)dμ′(t′). \iint^* f(t, t') d\mu(t) d\mu'(t') = \int^* d\mu(t) \int^* f(t, t') d\mu'(t').
(8)

断言 a) 以及 μ′\mu' 有界时的断言 b) 是 §3, No. 2 命题 5 的推论。为了处理μ′\mu'受到调节的情况,让我们将μ′\mu'表示为有界测度序列的和∑n∈Nμn′\sum_{n \in \mathbf{N}} \mu'_n(§ 2, No. 3,命题4)。 函数 t↦∫∗f(t,t′)dμn′(t′)t \mapsto \int^* f(t, t') d\mu'_n(t') 则 μ\mu 可测量,并且

∬∗f(t,t′)dμ(t)dμn′(t′)=∫∗dμ(t)∫∗f(t,t′)dμn′(t′). \iint^* f(t, t') d\mu(t) d\mu'_n(t') = \int^* d\mu(t) \int^* f(t, t') d\mu'_n(t').
但是μ⊗μ′=∑n∈N(μ⊗μn′)\mu \otimes \mu' = \sum_{n \in \mathbf{N}} (\mu \otimes \mu'_n)(命题1);然后通过对 nn(§ 2, No. 2,命题 1)求和获得断言 b)。

推论 1 097H

— 令HH为T×T′T \times T'的子集,并令AA为t∈Tt \in T的集合,使得tt处HH的截面H(t)H(t)不是μ′\mu'可忽略不计。

引用了 3 · 被以下引用 1

引用了 命题 7, V § 1, 命题 6, 命题 7

被以下引用 定理 1(勒贝格-富比尼)

a) 如果 HH 是 ν\nu - 可以忽略不计,则 AA 是 μ\mu - 可以忽略不计。

b) 如果HH局部ν\nu可忽略不计且μ′\mu'受到调节,则AA局部μ\mu可忽略不计。

性质 a) 立即来自第 7 号提案(或第 6 号提案)。在b)的假设下,说H(t)H(t)是局部μ′-可忽略的或者它是μ′-可忽略的,因为μ′是调节的(§1, No. 2,命题7)。因此性质 b) 由公式 (8) 得出。

这个推论立即扩展,通过两个复杂措施的绝对值,到乘积。对于以下推论也是如此:

推论 2 097I

— 如果集合 A⊂T×T′A \subset T \times T' * 是 ν 可积的,则截面* A(t)A(t) of AA 在 tt 对于几乎所有 t∈Tt \in T、*函数* t↦μ′(A(t))t \mapsto \mu'(A(t)) * 都是 μ′ 可积μ 可积,并且

ν(A)=∫μ′(A(t)) dμ(t). \nu(A) = \int \mu'(A(t))\, d\mu(t).
被以下引用 2

被以下引用 § 8. 。 乘积措施, 习题 3, § 8

命题 8 097J

— 对于每个对的数值函数 f≥0f \geq 0、f′≥0f' \geq 0 分别定义在 TT 和 T′T',*上,

∬∙f(t)f′(t′) dμ(t) dμ′(t′)=(∫∙f(t) dμ(t))(∫∙f′(t′) dμ′(t′)). \iint^\bullet f(t)f'(t')\, d\mu(t)\, d\mu'(t') = \left( \int^\bullet f(t)\, d\mu(t) \right) \left( \int^\bullet f'(t')\, d\mu'(t') \right).
引用了 5 · 被以下引用 4

引用了 命题 6, 定义 3, IV § 1, 命题 7, 命题 1, V § 2, 命题 4, V § 2

被以下引用 命题 10, 命题 11, 推论 1, 命题 9

我们首先处理μ\mu和μ′\mu'是*具有紧凑支持*的措施; μ⊗μ′\mu \otimes \mu'也是如此,所有符号∫∙\int^\bullet、∬∙\iint^\bullet都可以用上积分代替。根据第 6 号提案,

∬∗f(t)f′(t′) dμ(t) dμ′(t′)≥∫∗dμ(t)∫∗f(t)f′(t′) dμ′(t′) \iint^* f(t)f'(t')\, d\mu(t)\, d\mu'(t') \geq \int^* d\mu(t) \int^* f(t)f'(t')\, d\mu'(t')
=(∫∗f(t) dμ(t))(∫∗f′(t′) dμ′(t′)). = \left( \int^* f(t)\, d\mu(t) \right) \left( \int^* f'(t')\, d\mu'(t') \right).

为了建立反向不等式,让我们选择函数h≥fh \geq f(分别h′≥f′h' \geq f'),即下半连续函数的序列(hn)(h_n)(分别(hn′)(h'_n))的下包络线,这样

∫∗h(t) dμ(t)=∫∗f(t) dμ(t) \int^* h(t)\, d\mu(t) = \int^* f(t)\, d\mu(t)

(分别∫∗h′(t′) dμ′(t′)=∫∗f′(t′) dμ′(t′)\int^* h'(t')\, d\mu'(t') = \int^* f'(t')\, d\mu'(t'));这种函数的存在紧随上积分(第IV, §1, No. 3,定义3)的定义和勒贝格的定理而来。 应用提案 7 对于可测量的函数 h⊗h′h \otimes h',我们有

∬∗f(t)f′(t′) dμ(t) dμ′(t′)≤∬∗h(t)h′(t′) dμ(t) dμ′(t′) \iint^* f(t)f'(t')\, d\mu(t)\, d\mu'(t') \leq \iint^* h(t)h'(t')\, d\mu(t)\, d\mu'(t')
=(∫∗h(t) dμ(t))(∫∗h′(t′) dμ′(t′)) = \left( \int^* h(t)\, d\mu(t) \right) \left( \int^* h'(t')\, d\mu'(t') \right)
=(∫∗f(t) dμ(t))(∫∗f′(t′) dμ′(t′)), = \left( \int^* f(t)\, d\mu(t) \right) \left( \int^* f'(t')\, d\mu'(t') \right),

这就是人们所寻求的不等式。因此,当μ\mu和μ′\mu'是具有紧支撑的测度时,命题成立。为了处理一般情况,只需将μ\mu(或μ′\mu')表示为具有紧凑支持的测度系列(μα)α∈A(\mu_\alpha)_{\alpha \in A}(或(μβ′)β∈B(\mu'_\beta)_{\beta \in B})的和(§ 2, No. 3,命题4),为每个测度写入公式(10) μα⊗μβ′\mu_\alpha \otimes \mu'_\beta,以及 (α,β)(\alpha, \beta) 上的和,考虑到提案 1(§ 2, No. 2,提案 1)。

推论 1 097K

使用第 8 条中的记号,

引用了 4

引用了 命题 8, 命题 7, V § 1, 推论 2, 命题 6

∬∗f(t)f′(t′) dμ(t) dμ′(t′)=(∫∗f(t) dμ(t))(∫∗f′(t′) dμ′(t′)) \iint^* f(t)f'(t')\,d\mu(t)\,d\mu'(t') = \left( \int^* f(t)\,d\mu(t) \right) \left( \int^* f'(t')\,d\mu'(t') \right)

除非第二个成员的因子之一等于0而另一个等于+∞+\infty。

当第二个成员的两个因子有限时,函数ff和f′f'受到调节(§ 1, No. 2,提案7),因此函数f⊗f′f \otimes f'受到调节(提案5的Cor.2);上述等式因此约化至公式 (10)(§ 1, No. 2,提案 7)。当第二个成员的因子之一具有值+∞+\infty而另一个不是零时,则第二个成员具有值+∞+\infty,则上述等式由命题6得出。

推论 2 097L

设ff和f′f'是两个函数,其中值在C\mathbf{C}或R‾\overline{\mathbf{R}}中,分别定义在TT和T′T'上,并且对于测度μ\mu和μ′\mu'来说本质上可积(或可积),分别。 函数 f⊗f′f \otimes f' 对于测度 μ⊗μ′\mu \otimes \mu' 来说本质上是可积的(或可积的),并且

引用了 3 · 被以下引用 3

引用了 定理 5, IV § 5, 命题 9, V § 1, 推论 3

被以下引用 命题 10, 命题 11, 命题 12

∬f(t)f′(t′) dμ(t) dμ′(t′)=(∫f(t) dμ(t))(∫f′(t′) dμ′(t′)). \iint f(t)f'(t')\,d\mu(t)\,d\mu'(t') = \left( \int f(t)\,d\mu(t) \right) \left( \int f'(t')\,d\mu'(t') \right).

当ff和f′f'为正时,f⊗f′f \otimes f'可以通过Cor来测量。命题 3 的第 3 条和叙述源自公式 (10)(分别为 (11))和基本可积性准则(§ 1, No. 3,命题 9)(分别为第 IV, § 5, No. 6、第 5 章的可积性准则)。接下来是一般情况。

推论 2 扩展一次到乘积两个复杂的措施。

4. 将函数与值集成到 Banach 空间中

定理 1(勒贝格-富比尼) 097M

— *令 ff 为 T×T′T \times T' 上定义的函数,其中值在 Banach 空间 FF 或R‾\overline{\mathbf{R}} 中;令NN为t∈Tt \in T的集合,使得函数t′↦f(t,t′)t' \mapsto f(t,t')不可积μ′\mu'。

引用了 2 · 被以下引用 3

引用了 定理 1, V § 3, 推论 1

被以下引用 学院, 推论 1, 命题 2, VI § 1

a) 假设ff是ν\nu可积;那么NN是μ\mu可忽略不计,函数t↦∫f(t,t′) dμ′(t′)t \mapsto \int f(t,t')\,d\mu'(t')(为t∉Nt \notin N定义)是μ\mu可积,并且*

∬f(t,t′) dμ(t) dμ′(t′)=∫dμ(t)∫f(t,t′) dμ′(t′). \iint f(t,t')\,d\mu(t)\,d\mu'(t') = \int d\mu(t) \int f(t,t')\,d\mu'(t').

b) 假设ff本质上是ν\nu可积,并且测度μ′\mu'经过调节;那么NN在局部μ\mu可忽略不计,函数t↦∫f(t,t′) dμ′(t′)t \mapsto \int f(t, t')\, d\mu'(t')(为t∉Nt \notin N定义)本质上是μ\mu可积,并且(13)成立。

断言 a) 立即从 Th 开始。 §3, No. 3 中的 1 个。为了建立 b),让我们用 gg 表示几乎在任何地方都等于 ff 的 ν\nu 可积函数,并用 (t,t′)(t, t') 的 HH 集合表示,使得 f(t,t′)≠g(t,t′)f(t, t') \neq g(t, t')。由科.第 7 条命题 1 中,截面 H(t)H(t) μ′\mu' 可忽略不计,除了 t∈Tt \in T 形成局部 μ\mu 可忽略不计的集合。然后,可以从应用于 gg 的叙述 a) 推导出与 ff 相关的结果。

学院 097N

— *令ff为T×T′T \times T'上定义的函数,值在R‾\overline{\mathbf{R}}或Banach空间中,即ν\nu可测量且ν\nu可调节。对于三个积分

∬f(t,t′) dμ(t) dμ′(t′),∫dμ(t)∫f(t,t′) dμ′(t′),∫dμ′(t′)∫f(t,t′) dμ(t) \iint f(t, t')\, d\mu(t)\, d\mu'(t'), \quad \int d\mu(t) \int f(t, t')\, d\mu'(t'), \quad \int d\mu'(t') \int f(t, t')\, d\mu(t)

要存在且平等,两个数之一是必要且充分的

∫∗dμ(t)∫∗∣f(t,t′)∣ dμ′(t′),∫∗dμ′(t′)∫∗∣f(t,t′)∣ dμ(t) \int^* d\mu(t) \int^* |f(t, t')|\, d\mu'(t'), \quad \int^* d\mu'(t') \int^* |f(t, t')|\, d\mu(t)

是有限的。

这是Th的直接的推论。 1,第 7 条命题和可积性准则(第 IV, §5, No. 6 章,第 5 章)。

引用了 3

引用了 定理 5, IV § 5, 命题 7, 定理 1(勒贝格-富比尼)

注 097O

— 1) 当测度μ′\mu'未经调节时,对于t∈Tt \in T的任何值,可能会发生ff本质上是ν\nu可积,而函数t′↦f(t,t′)t' \mapsto f(t, t')本质上不是μ′\mu'可积(§3,Exer.4)。

2) 令μ\mu和μ′\mu'为两个复测度,并令ν=μ⊗μ′\nu = \mu \otimes \mu'。如果ff是ν\nu可积(在其他字,∣ν∣|\nu|可积),则将定理应用于措施∣μ∣|\mu|和∣μ′∣|\mu'|,其乘积是∣ν∣|\nu|(第III, §4, No. 2,道具。 3),意味着t′↦f(t,t′)t' \mapsto f(t, t')是μ′\mu'——对于μ\mu可积——几乎每一个tt。由此推断,将措施μ\mu和μ′\mu'分解为积极措施的线性组合,将a)扩展的叙述分解为复杂措施。人们可以对 b) 进行类似的论证。

引用了 1

引用了 命题 3, III § 4

命题 9 097P

令FF、F′F'和GG为三个Banach空间,并令(x,y)↦[x⋅y](x, y) \mapsto [x \cdot y]为F×F′F \times F'到GG的连续双线性映射。 令ff(或f′f')是在TT(或T′T')上定义的函数,其中值在FF(或F′F')中定义,并且对于μ\mu(或μ′\mu')本质上可积。 设gg为函数(t,t′)↦[f(t)⋅f′(t′)](t, t') \mapsto [f(t) \cdot f'(t')];那么 gg 本质上可积为 μ⊗μ′\mu \otimes \mu',并且

引用了 7

引用了 推论 1, 定理 1, IV § 4, 推论, V § 1, 命题 9, V § 1, 命题 4, 推论 2, 命题 8

∬[f(t)⋅f′(t′)] dμ(t) dμ′(t′)=[(∫f dμ(t))⋅(∫f′(t′) dμ′(t′))]. \iint [f(t) \cdot f'(t')] \, d\mu(t)\, d\mu'(t') = \left[ \left( \int f\, d\mu(t) \right) \cdot \left( \int f'(t')\, d\mu'(t') \right) \right].

此外,如果 ff 和 f′f' 可积,则 gg 可积。

函数 (t,t′)↦[f(t)⋅f′(t′)](t, t') \mapsto [\mathbf{f}(t) \cdot \mathbf{f}'(t')] 是 (μ⊗μ′)(\mu \otimes \mu') - 可通过 Cor 测量。命题 3 的 1. 另一方面,如果 bb 表示双线性映射 (x,y)↦[x⋅y](\mathbf{x}, \mathbf{y}) \mapsto [\mathbf{x} \cdot \mathbf{y}] 的范数,则

∬∙∣[f(t)⋅f′(t′)]∣dμ(t)dμ′(t′)≤b∬∙∣f(t)∣⋅∣f′(t′)∣dμ(t)dμ′(t′) \iint^\bullet |[\mathbf{f}(t) \cdot \mathbf{f}'(t')]| d\mu(t) d\mu'(t') \leq b \iint^\bullet |\mathbf{f}(t)| \cdot |\mathbf{f}'(t')| d\mu(t) d\mu'(t')
=b(∫∙∣f(t)∣dμ(t))(∫∙∣f′(t′)∣dμ′(t′)) = b \left( \int^\bullet |\mathbf{f}(t)| d\mu(t) \right) \left( \int^\bullet |\mathbf{f}'(t')| d\mu'(t') \right)

根据命题 8。这表明 [f(t)⋅f′(t′)][\mathbf{f}(t) \cdot \mathbf{f}'(t')] 对于 μ⊗μ′\mu \otimes \mu' 本质上是可积的(§ 1, No. 3,命题 9)。假设 f\mathbf{f} 和 f′\mathbf{f}' 是可积的:那么 f\mathbf{f} 和 f′\mathbf{f}' 是有调节的,并且 g\mathbf{g} 是有调节的(第 5 条的 Cor. 2),因此是可积的(§ 1, No. 3,第 9 条的 Cor.)。在这种情况下,公式 (14) 由 Lebesgue–Fubini 定理和积分的线性度得出(Ch. IV, § 4, No. 2,Th. 1)。为了完成f\mathbf{f}和f′\mathbf{f}'本质上可积的情况的处理,然后将(14)应用于两个可积函数、f1\mathbf{f}_1和f1′\mathbf{f}_1',几乎处处都等于f\mathbf{f}和f′\mathbf{f}',在注意到上,[f⋅f′]=[f1⋅f1′][\mathbf{f} \cdot \mathbf{f}'] = [\mathbf{f}_1 \cdot \mathbf{f}_1']几乎处处处处相等T×T′T \times T'(提案 4)。

这是复杂措施的扩展到乘积的结果。

5. 运算共乘积两小节

命题 10 097Q

— 令gg(或g′g')为在TT(或T′T')上定义的复数函数(或函数与R‾\overline{\mathbf{R}}中的值)。 a) 如果gg(或g′g')对于μ\mu(或μ′\mu')可局部可积,则函数 g⊗g′:(t,t′)↦g(t)g′(t′)g \otimes g': (t, t') \mapsto g(t)g'(t')对于ν=μ⊗μ′\nu = \mu \otimes \mu'可局部可积,且

(g⋅μ)⊗(g′⋅μ′)=(g⊗g′)⋅(μ⊗μ′). (g \cdot \mu) \otimes (g' \cdot \mu') = (g \otimes g') \cdot (\mu \otimes \mu').

b) 相反,如果 g⊗g′g \otimes g' 局部 ν\nu 可积,并且 g′g' 局部 μ′\mu' 不可忽略,则 gg 局部 μ\mu 可积。

引用了 8 · 被以下引用 2

引用了 定理 1, III § 4, 推论 2, 命题 2, 命题 2, V § 2, 命题 4, V § 2, 命题 8, III § 4. 。 乘积措施, 命题 3

被以下引用 VI § 2. 。矢量测量, 命题 1, VIII § 4

a) 令KK和K′K'分别为TT和T′T'的两个紧致子集;科。命题 8 的 2 表明函数 (t,t′)↦g(t)g′(t′)φK×K′(t,t′)(t, t') \mapsto g(t)g'(t')\varphi_{K \times K'}(t, t') 等于 (gφK)⊗(g′φK′)(g\varphi_K) \otimes (g'\varphi_{K'}),是 ν\nu 可积的。因而,g⊗g′g \otimes g' 是局部ν\nu可积的。然后立即验证(15)的第二个成员是否满足乘积措施的特征性质(Ch.III, § 4, No. 1,Th.1)。

b) 现在假设 g⊗g′g \otimes g' 局部 ν\nu 可积,并且 g′g' 局部 μ′\mu' 不可忽略。令 μ1\mu_1 为具有紧凑支持的正测度,使得 μ1≤μ\mu_1 \leq \mu; g⊗g′g \otimes g'是(μ1⊗μ′)(\mu_1 \otimes \mu')可测量的,t↦g(t)g′(t′)t \mapsto g(t)g'(t')是μ1\mu_1可测量的,除了t′t'的值的局部μ′\mu'可忽略不计的集合(命题2)。

由于g′g'不是零,μ′\mu'几乎无处不在,由此我们推断gg是μ1\mu_1可测,然后μ\mu可测,将μ\mu分解为和一系列具有紧支持的测度(§ 2, No. 3,提案 4 和§ 2, No. 2,提案 2)。建立了这个点后,如有必要,我们可以将gg和g′g'是⩾0\geqslant 0的情况,对替换gg和g′g'按其绝对值进行约化。令KK为TT的任意紧致子集,并令K′K'为T′T'的紧致子集,使得∫g′φK′dμ′≠0\int g' \varphi_{K'} d\mu' \neq 0。根据第 8 号提案,

(∫∙gφKdμ)(∫∙g′φK′dμ′)=∭∙(g⊗g′)φK×K′dμdμ′<+∞. \left( \int^\bullet g \varphi_K d\mu \right) \left( \int^\bullet g' \varphi_{K'} d\mu' \right) = \iiint^\bullet (g \otimes g') \varphi_{K \times K'} d\mu d\mu' < +\infty .

因此,第一个成员的第一个因子是有限的,这完成了证明。

这命题扩展到复杂的措施,感谢第 3 章的提案。 III, § 4, No. 2。

命题 11 097R

让π\pi(或π′\pi')是TT(或T′T')的映射成为局部紧凑的空间T1T_1(或T1′T'_1)。

引用了 11 · 被以下引用 2

引用了 推论 1, 推论 2, 定理 1, III § 4, 命题 2, III § 4. 。 乘积措施, 命题 2, V § 2, 命题 4, V § 2, 推论 1, V § 6, 引理 1, 命题 2, V § 6, 命题 8

被以下引用 § 8. 。 乘积措施, 命题 1, VIII § 1

a) 如果π\pi(或π′\pi')是μ\mu-本征(或μ′\mu'-本征),则映射π×π′\pi \times \pi'是(μ⊗μ′)(\mu \otimes \mu')-本征和(π×π′)(μ⊗μ′)=π(μ)⊗π′(μ′)(\pi \times \pi')(\mu \otimes \mu') = \pi(\mu) \otimes \pi'(\mu')。

b) 相反,如果π×π′\pi \times \pi'是(μ⊗μ′)(\mu \otimes \mu')-固有且μ′≠0\mu' \neq 0,则π\pi是μ\mu-固有。

a) 对于,π×π′\pi \times \pi' 是 (μ×μ′)(\mu \times \mu')-可通过 Cor 测量。 No. 2第 3 号提案 1。另一方面,如果KK(或K′K')是T1T_1(或T1′T'_1)的紧子集,则π−1(K)\pi^{-1}(K)和π′−1(K′){\pi'}^{-1}(K')本质上分别对于μ\mu和μ′\mu'可积,因此π−1(K)×π′−1(K′)\pi^{-1}(K) \times {\pi'}^{-1}(K')是本质上可积 μ⊗μ′\mu \otimes \mu'(Prop. 8 的 Cor. 2)。这证明π×π′\pi \times \pi'是(μ×μ′)(\mu \times \mu')-正确的。现在让μ1=π(μ)\mu_1 = \pi(\mu),μ1′=π′(μ′)\mu'_1 = \pi'(\mu'),ν1=(π×π′)(μ⊗μ′)\nu_1 = (\pi \times \pi')(\mu \otimes \mu');对于 f∈K(T1)f \in \mathscr{K}(T_1) 和 f′∈K(T1′)f' \in \mathscr{K}(T'_1),我们有

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

(Prop. 8 Cor. 2),证明 ν1=μ1⊗μ1′\nu_1 = \mu_1 \otimes \mu'_1(Ch. III, § 4, No. 1,Th. 1)。

b) 现在假设 π×π′\pi \times \pi' 是 μ⊗μ′\mu \otimes \mu' 真值,μ′≠0\mu' \neq 0。令 μ1\mu_1 为具有紧支撑的测度 ≤μ\leq \mu。 函数π×π′\pi \times \pi'对于μ1⊗μ′\mu_1 \otimes \mu'是可测量的,映射t↦(π(t),π′(t′))t \mapsto (\pi(t), \pi'(t'))是μ\mu可测量的,除了t′t'形成局部μ′\mu'-可忽略的集合(No. 2,命题2)。由于μ′≠0\mu' \neq 0,π\pi是μ1\mu_1可测,最后π\pi是μ\mu可测

(§2, No. 3,提案 4 和 §2, No. 2,提案 2)。 还需要证明对于每个函数 f∈K+(T1)f \in \mathscr{K}_+(\mathrm{T}_1) 都有 μ∙(f∘π)<+∞\mu^\bullet(f \circ \pi) < +\infty。 如果μ\mu是零,这个性质是显而易见的。 If μ\mu is not zero, then neither is μ⊗μ′\mu \otimes \mu', consequently (π×π′)(μ⊗μ′)≠0(\pi \times \pi')(\mu \otimes \mu') \neq 0 (§6, No. 2, Cor. 1 of Prop. 2). 由 Ch. 引理 1 开始 III, §4, No. 1,存在两个函数g∈K+(T1)g \in \mathscr{K}_+(\mathrm{T}_1),g′∈K+(T1′)g' \in \mathscr{K}_+(\mathrm{T}'_1)使得

⟨(π×π′)(μ⊗μ′),g⊗g′⟩≠0. \langle (\pi \times \pi')(\mu \otimes \mu'), g \otimes g' \rangle \neq 0.

该表达式等于⟨μ⊗μ′,(g∘π)⊗(g′∘π′)⟩\langle \mu \otimes \mu', (g \circ \pi) \otimes (g' \circ \pi') \rangle乘以像措施的定义,第8条命题意味着μ′′∙(g′∘π′)≠0{\mu''}^\bullet(g' \circ \pi') \neq 0。然后,根据 §6, No. 2 的第 8 条命题和第 2 条命题,我们有:

(∫∙(f∘π)dμ)(∫∙(g′∘π′)dμ′)=∬∙(f∘π)⊗(g′∘π′)dμdμ′ \left( \int^\bullet (f \circ \pi) d\mu \right) \left( \int^\bullet (g' \circ \pi') d\mu' \right) = \iint^\bullet (f \circ \pi) \otimes (g' \circ \pi') d\mu d\mu'
=∬∙(f⊗g′)d((π×π′)(μ⊗μ′))<+∞. = \iint^\bullet (f \otimes g') d((\pi \times \pi')(\mu \otimes \mu')) < +\infty.

因而,第一个成员中的第一个积分是有限的,完成证明。

两个复杂度量的结果扩展立即变为乘积(将叙述应用于其绝对值值)。下面的命题也是如此。

命题 12 097S

— 令X(或X')为T(或T')的局部紧凑子空间。那么,T×T′T \times T'的局部紧致子空间X×X′X \times X'上导出的测度(μ⊗μ′)X×X′(\mu \otimes \mu')_{X \times X'}分别等于μ\mu和μ′\mu'在X和X'上导出的测度乘积μX⊗μX′′\mu_X \otimes \mu'_{X'}。

引用了 3

引用了 IV § 5. 。可测量函数和集合, 推论 2, 定理 1, III § 4

对于,如果f∈K(X)f \in \mathscr{K}(X)和f′∈K(X′)f' \in \mathscr{K}(X'),那么

∬X×X′f(t)f′(t′)dμ(t)dμ′(t′)=(∫Xf(t)dμ(t))(∫X′f′(t′)dμ′(t′)) \iint_{X \times X'} f(t)f'(t') d\mu(t) d\mu'(t') = \left( \int_X f(t) d\mu(t) \right) \left( \int_{X'} f'(t') d\mu'(t') \right)

由科.第 8 条命题 2,通过诱导措施的定义(第 IV, §5, No. 7 章)证明

(μ⊗μ′)X×X′=μX⊗μX′′ (\mu \otimes \mu')_{X \times X'} = \mu_X \otimes \mu'_{X'}

(第 III, §4, No. 1 章,第 1 章)。

6. 关于有限乘积测度的积分

前面的结果可以毫无困难地扩展到有限数措施中的乘积。对于例,令T1,T2,T3T_1, T_2, T_3为三个局部紧致空间,μi\mu_i为TiT_i(i=1,2,3i = 1, 2, 3)的正测度,并令ν = μ₁⊗μ2⊗μ₃为乘积在T = T₁×T2×T₃上的测度。令 f 为 ν 可积函数,其中 R‾\overline{\mathbf{R}} 或 Banach 空间中的值; Lebesgue–Fubini 定理的首次应用表明,除了在点 (t1,t2)∈T1×T2(t_1, t_2) \in T_1 \times T_2 处形成可忽略不计的集合(对于 μ1⊗μ2\mu_1 \otimes \mu_2),函数 t3↦f(t1,t2,t3)t_3 \mapsto f(t_1, t_2, t_3) 是 μ3\mu_3 可积的,函数

(t1,t2)↦∫f(t1,t2,t3) dμ3(t3), (t_1, t_2) \mapsto \int f(t_1, t_2, t_3) \, d\mu_3(t_3),

几乎在 T1×T2T_1 \times T_2 中的任何位置都定义,是 (μ1⊗μ2)(\mu_1 \otimes \mu_2) 可积的,并且

∭f(t1,t2,t3) dν(t1,t2,t3)=∬dμ1(t1) dμ2(t2)∫f(t1,t2,t3) dμ3(t3). \iiint f(t_1, t_2, t_3) \, d\nu(t_1, t_2, t_3) = \iint d\mu_1(t_1) \, d\mu_2(t_2) \int f(t_1, t_2, t_3) \, d\mu_3(t_3).

相同定理的第二个应用表明,对于几乎每个 t1∈T1t_1 \in T_1,函数 t2↦∫f(t1,t2,t3) dμ3(t3)t_2 \mapsto \int f(t_1, t_2, t_3) \, d\mu_3(t_3) 几乎在 T2T_2 中的所有位置都有定义,并且是 μ2\mu_2 可积的;此外,函数

t1↦∫dμ2(t2)∫f(t1,t2,t3) dμ3(t3), t_1 \mapsto \int d\mu_2(t_2) \int f(t_1, t_2, t_3) \, d\mu_3(t_3),

几乎在 T1T_1 中的任何位置都定义,是 μ1\mu_1 可积的,并且

∭f(t1,t2,t3) dν(t1,t2,t3)=∫dμ1(t1)∫dμ2(t2)∫f(t1,t2,t3) dμ3(t3). \iiint f(t_1, t_2, t_3) \, d\nu(t_1, t_2, t_3) = \int d\mu_1(t_1) \int d\mu_2(t_2) \int f(t_1, t_2, t_3) \, d\mu_3(t_3).

类似地证明,对于几乎每个 t1∈T1t_1 \in T_1,函数 (t2,t3)↦f(t1,t2,t3)(t_2, t_3) \mapsto f(t_1, t_2, t_3) 是 (μ2⊗μ3)(\mu_2 \otimes \mu_3) 可积,函数

t1↦∬f(t1,t2,t3) dμ2(t2) dμ3(t3), t_1 \mapsto \iint f(t_1, t_2, t_3) \, d\mu_2(t_2) \, d\mu_3(t_3),

几乎处处定义,是 μ1\mu_1 可积的,并且

∭f(t1,t2,t3) dν(t1,t2,t3)=∫dμ1(t1)∬f(t1,t2,t3) dμ2(t2) dμ3(t3). \iiint f(t_1, t_2, t_3) \, d\nu(t_1, t_2, t_3) = \int d\mu_1(t_1) \iint f(t_1, t_2, t_3) \, d\mu_2(t_2) \, d\mu_3(t_3).

我们留给读者以同样的方式概括上面针对两个度量的乘积证明的其他结果的任务。

7. 应用:测量Rn\mathbf{R}^n中的欧氏球

令μ\mu为R\mathbf{R}上的勒贝格测度,μn\mu_n为Rn\mathbf{R}^n上的勒贝格测度,nn因子的乘积等于μ\mu。我们向计算提出欧氏单位球的措施Vn=μn(Bn)V_n = \mu_n(\mathbf{B}_n)。由科.第 7 号提案第 2 条,

Vn=∫−1+1μn−1(Bn(zn))dzn. V_n = \int_{-1}^{+1} \mu_{n-1}(\mathbf{B}_n(z_n)) dz_n .

现在,截面Bn(zn)\mathbf{B}_n(z_n)是由关系∑i=1n−1zi2≤1−zn2\sum_{i=1}^{n-1} z_i^2 \leq 1 - z_n^2定义的Rn−1\mathbf{R}^{n-1}的子集,在其他字中,它是球Bn−1\mathbf{B}_{n-1}的变换乘以位似,比率为1−zn2\sqrt{1 - z_n^2}。但这是从第 11 号提案和公式直接得出的

α∫−∞+∞f(αx)dx=∫−∞+∞f(z)dz \alpha \int_{-\infty}^{+\infty} f(\alpha x) dx = \int_{-\infty}^{+\infty} f(z) dz

对于f∈K(R)f \in \mathscr{K}(\mathbf{R}),位似x↦αx\mathbf{x} \mapsto \alpha \mathbf{x}下μn−1\mu_{n-1}的像是α1−nμn−1\alpha^{1-n} \mu_{n-1}的度量。所以

μn−1(Bn(zn))=(1−zn2)n−1Vn−1. \mu_{n-1}(\mathbf{B}_n(z_n)) = \left( \sqrt{1 - z_n^2} \right)^{n-1} V_{n-1} .

(16) 中的代换,并用变量zn=sin⁡φz_n = \sin \varphi(与−π2≤φ≤π2-\frac{\pi}{2} \leq \varphi \leq \frac{\pi}{2})制作变换,得出

Vn=Vn−1∫−π2+π2cos⁡nφdφ=2Vn−1∫0π2cos⁡nφdφ. V_n = V_{n-1} \int_{-\frac{\pi}{2}}^{+\frac{\pi}{2}} \cos^n \varphi d\varphi = 2 V_{n-1} \int_0^{\frac{\pi}{2}} \cos^n \varphi d\varphi .

但是(FRV,第 VII, §1, No. 3,公式 (20))

∫0π2cos⁡mφdφ=12Γ(12)Γ(m+12)Γ(m+22) \int_0^{\frac{\pi}{2}} \cos^m \varphi d\varphi = \frac{1}{2} \frac{\Gamma \left( \frac{1}{2} \right) \Gamma \left( \frac{m+1}{2} \right)}{\Gamma \left( \frac{m+2}{2} \right)}

代入关系 (17) 并考虑Γ(12)\Gamma \left( \frac{1}{2} \right) (FRV, VII, §1, No. 3, 公式 (21)) 的表达式,最终得到

Vn=πn/2Γ(n2+1). V_n = \frac{\pi^{n/2}}{\Gamma \left( \frac{n}{2} + 1 \right)} .

Exercises

习题

参见习题为 § 8。

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