Bourbaki

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§ 2。矢量测量

1. 矢量测量的定义

定义中给出的措施。 III, §1, No. 3可以概括如下:

定义 1 09A3

设 F 是 R 上的 Hausdorff 局部凸空间。我们将 F 中的每个连续线性映射的空间 K(T)\mathscr{K}(T) 称为 T 上的矢量测度,其中 F 中的值到 F 中。

引用了 1

引用了 III § 1. 。局部紧凑措施空间

定义。 1 也可以表示为:F 中的值的 T 上的向量测度是 K(T)\mathscr{K}(T) 到 F 中的线性映射 m,使得对于 T 的每个紧凑子集 K,m 到 K(T,K)\mathscr{K}(T, K) 的限制对于一致收敛的拓扑是连续的。如果f∈K(T)f \in \mathscr{K}(T),还可以写∫fdm\int f dm或∫f(t) dm(t)\int f(t)\,dm(t),而不是m(f)m(f)。 R\mathbf{R} 中带有值的度量为有时,称为 真实 度量(第 III, §1, No. 5)或 T 上的 标量 度量。

例 09A4

— 1) K(T)\mathscr{K}(T) 的恒等映射是 T 上的矢量测度,值位于 K(T)\mathscr{K}(T) 中。

2) 设H为复数希尔伯特空间,L(H)\mathscr{L}(H)H的连续自同态的范数代数。设A为L(H)\mathscr{L}(H)的子代数,可交换、闭、自伴且包含恒等式;证明在X上连续复形函数的代数KC(X)=CC(X)\mathscr{K}_\mathbf{C}(X) = \mathscr{C}_\mathbf{C}(X)上存在规范代数A的紧空间X和同构,配备范数 ∥f∥=sup⁡x∈X∣f(x)∣\|f\| = \sup_{x \in X} |f(x)|。 逆同构,仅限于 K(X)\mathscr{K}(X),是 X 上的矢量测度 m,其中值在 L(H)\mathscr{L}(H) 中,使得 m(fg)=m(f)m(g)m(fg) = m(f)m(g).

注 09A5

— 1) 为了使 K(T)\mathscr{K}(T) 的线性映射 m 成为 F 中的向量测度,对于 T 的每个紧凑子集 K,像在单位球 ∥f∥≤1\|f\| \leq 1 的 K(T,K)\mathscr{K}(T, K) 的 m 下,有界于 F 中是有界的。因此,F 中具有值的矢量测度的概念对于 F 上允许相同有界集合的所有 Hausdorff 局部凸拓扑是相同的,特别是对于与 F 和 F' 之间的对偶性兼容的所有拓扑(TVS,IV, §1, No. 1,命题 1)。

2) 令T1T_1为局部紧致空间,F1F_1为R\mathbf{R}上的Hausdorff局部凸空间,u为K(T1)\mathscr{K}(T_1)的连续线性映射入K(T)\mathscr{K}(T),v为F的连续线性映射入F1F_1。如果 m 是 T 上的矢量测度,F 中的值,则 v∘m∘uv \circ m \circ u 是 T1T_1 上的矢量测度,F1F_1 中的值。特别是,如果 g 是 T 上的连续有限数值函数,则 f↦m(gf)f \mapsto m(gf) 是 T 上的向量测度,F 中的值表示为 g⋅mg \cdot m;如果 h 是 T 上的第二个连续有限数值函数,则 g⋅(h⋅m)=(gh)⋅mg \cdot (h \cdot m) = (gh) \cdot m。

3) 由于空间 K(T)\mathscr{K}(T) 是 Banach 空间 K(T,K)\mathscr{K}(T, K) 的直极限,并且特别是桶装(TVS、III, §4, No. 1、第 2 条命题的 Cor. 和第 3 条命题的 Cor. 3),在阶中, F 中 K(T)\mathscr{K}(T) 的线性映射 m 是矢量测度,对于每个 z′∈F′z' \in F',z′∘mz' \circ m 是 T 上的标量测度是必要且充分的(TVS,II, §6, No. 4,第 5 条命题和IV, §1, No. 3,第 7 条命题)。

4) 鉴于注 1,第 1 章命题 1。 III, §2, No. 1 及其证明对于矢量测量再次有效。因此,可以将 T 上的向量测度 m 的 支持 定义设为最大的开集合 U⊂TU \subset T 的补集,使得 m 对 U 的限制为零。

引用了 5

引用了 命题 1, IV § 1, III § 4. 。 乘积措施, 命题 7, IV § 1, III § 2. 。支持某项措施, 命题 1

2. 关于矢量测量的积分

令 mm 为 TT 上的矢量测度,值为 FF。对于每个 z′∈F′z' \in F',映射 z′∘mz' \circ m 是 TT 上的标量度量,线性依赖于 z′z'。如果 ff 是在 TT 上定义的数字函数,我们会滥用语言说,对 (f,m)(f, m) 有性质 PP,如果对于每个 z′∈F′z' \in F',对 (f,∣z′∘m∣)(f, |z' \circ m|)有性质PP。对于例,如果对于每个z′∈F′z' \in F',函数ff对于∣z′∘m∣|z' \circ m|本质上是可积的,我们可以说ff对于*mm是*本质上可积的。同样的道理,ff 本质上对于(z′∘m)+(z' \circ m)^+ 和(z′∘m)−(z' \circ m)^- 的每一个测度都是可积的(第 V, §2, No. 2 章,第 3 条命题第 2 条)。

命题 1 09A6

令 mm 为 TT 上的矢量测度,FF 中的值,ff TT 上的数值函数,本质上可积为 mm。 映射*

z′↦∫f d(z′∘m)+−∫f d(z′∘m)− z' \mapsto \int f \, d(z' \circ m)^+ - \int f \, d(z' \circ m)^-
是线性形式于 F′F'。

引用了 2 · 被以下引用 4

引用了 定理 2(勒贝格-尼科迪姆), V § 5, 命题 3

被以下引用 § 2. 。矢量测量, 定义 2, 注, 命题 10

用Φ\Phi表示这个映射,对于所有λ∈R\lambda \in \mathbf{R}来说,Φ(λz′)=λΦ(z′)\Phi(\lambda z') = \lambda \Phi(z')就是直接的。一切都归结为展示Φ(y′+z′)=Φ(y′)+Φ(z′)\Phi(y' + z') = \Phi(y') + \Phi(z')。 集合μ=∣y′∘m∣+∣z′∘m∣\mu = |y' \circ m| + |z' \circ m|;根据Lebesgue–Nikodym 定理,可以写出y′∘m=g⋅μy' \circ m = g \cdot \mu和z′∘m=h⋅μz' \circ m = h \cdot \mu,其中gg和hh是两个有界且局部μ\mu可积的数值函数(Ch.V, §5, No. 5,Th.2);此外,(y′∘m)+=g+⋅μ(y' \circ m)^+ = g^+ \cdot \mu和(y′∘m)−=g−⋅μ(y' \circ m)^- = g^- \cdot \mu,以及类似的关系保持,其中y′y'被z′z'(分别y′+z′y' + z')替换,gg被hh(分别g+hg + h)替换。既然如此,ff本质上是μ\mu可积的直接的(第V, §2, No. 2章,第3命题Cor.1),并且关系需要证明约化到(g+h)+−(g+h)−=(g+−g−)+(h+−h−)(g + h)^+ - (g + h)^- = (g^+ - g^-) + (h^+ - h^-),这是显而易见的。

定义 2 09A7

令 mm 为 TT 上的矢量测度,值为 FF,ff 为 TT 上的数值函数,本质上可积为 mm。称ff相对于mm的积分,并用m(f)m(f)或∫f dm\int f \, dm表示,或者又用*定义的∫f(t) dm(t)\int f(t) \, dm(t)、元素表示F′∗{F'}^*

引用了 1

引用了 命题 1

⟨z′,∫f dm⟩=∫f d(z′∘m)+−∫f d(z′∘m)−. \langle z', \int f \, dm \rangle = \int f \, d(z' \circ m)^+ - \int f \, d(z' \circ m)^-.

我们观察到,如果f∈K(T)f \in \mathscr{K}(T),元素∫f dm\int f \, dm如此定义重合,元素在No. 1中同样表示,因为(1)的第二个成员是∫f d(z′∘m)=z′(m(f))\int f \, d(z' \circ m) = z'(m(f))乘以定义。此外,如果特别是应用 Def. 2 对于 F=RF = \mathbf{R} 的情况,我们可以看出,对于每一个 z′∈F′z' \in F',f 本质上对于实测度 z′∘mz' \circ m 是可积的,并且 (1) 的第二个成员可以写成 ∫fd(z′∘m)\int f d(z' \circ m)。

现在假设ff本质上可积为mm,并令z′∈F′z' \in F'。 集合μ=∣z′∘m∣\mu = |z' \circ m|;根据Lebesgue–Nikodym 定理,我们可以写出z′∘m=g⋅μz' \circ m = g \cdot \mu,其中gg是局部μ\mu可积且∥g∥≤1\|g\| \leq 1,并且第1条命题的证明表明∫fd(z′∘m)=∫fgdμ\int f d(z' \circ m) = \int fg d\mu。因而,

∣∫fd(z′∘m)∣≤∫∣f∣d∣z′∘m∣. \left| \int f d(z' \circ m) \right| \leq \int |f| d|z' \circ m|.

很明显,有限数值函数对于mm本质上可积的集合在R\mathbf{R}上是向量空间;我们将用L(m)\mathscr{L}(m)来表示这个空间配备了最粗糙的局部凸拓扑,使所有线性形式f↦∫fd(z′∘m)f \mapsto \int f d(z' \circ m)连续,其中z′z'运行超过F′F'。 注一般而言,局部凸空间 L(m)\mathscr{L}(m) 不是 Hausdorff。

例 09A8

— 让我们将 K(T)\mathscr{K}(T) 的 mm 恒等映射代入其自身。由于 K(T)\mathscr{K}(T) 的对偶是 TT 上标量测量的空间 M(T)\mathscr{M}(T),因此函数 f∈L(m)f \in \mathscr{L}(m) 本质上是对*每个*标量测量 μ\mu (cf. Exer. 1) 可积的那些,并且积分∫fdm\int f dm 线性形式 μ↦∫fdμ\mu \mapsto \int f d\mu M(T)\mathscr{M}(T)。一个不能对于每一个度量μ∈M(T)\mu \in \mathscr{M}(T)除非f=0f = 0都有∫fdμ=0\int f d\mu = 0,就像在取μ=εt\mu = \varepsilon_t时看到的那样,其中tt在TT中是任意的;在其他字中,映射f↦∫fdmf \mapsto \int f dm是L(m)\mathscr{L}(m)的*单射*到M(T)\mathscr{M}(T)的代数对偶,其中扩展恒等映射是K(T)\mathscr{K}(T)。因此,关系 ∫fdm∈F=K(T)\int f dm \in F = \mathscr{K}(T) 相当于f∈K(T)f \in \mathscr{K}(T)。

令 uu 为 FF 的连续线性映射成为 Hausdorff 局部凸空间 GG,并让我们再次用 uu 表示其扩张,通过将 F′∗{F'}^* 的线性映射双转置为G′∗{G'}^*(§ 1, No. 1)。有了这个约定:

引用了 1

引用了 VI § 1. 。向量值函数的积分

命题 2 09A9

每个数值函数* ff 本质上可积 mm 本质上可积 u∘mu \circ m、*和* ∫fd(u∘m)=u(∫fdm)\int f d(u \circ m) = u(\int f dm)。

考虑到所有y∈G′y \in G'的等式y′∘u∘m=tu(y′)∘my' \circ u \circ m = {}^t u(y') \circ m,命题是显而易见的。

一般来说,如果f∈L(m)f \in \mathscr{L}(m),∫fdm\int f dm属于积分到F′∗{F'}^*,但不积分到FF(参见上面的*例*)。然而:

命题 3 09AA

如果像位于* mm 的集合的 f∈K(T)f \in \mathscr{K}(T) 使得 sup⁡t∈T∣f(t)∣≤1\sup_{t \in T} |f(t)| \leq 1 在 FF 中弱相对紧致,*则* ∫fdm∈F\int f dm \in F 对于每个有界数值函数 ff 基本上可积分 mm。

引用了 1 · 被以下引用 8

引用了 III § 1. 。局部紧凑措施空间

被以下引用 § 2. 。矢量测量, 定义 4, 推出, 命题 1, 命题 12, 推论 1, 命题 9, 推论 4

令AA为f∈L(m)f \in \mathscr{L}(m)的集合,使得sup⁡t∈T∣f(t)∣≤1\sup_{t \in T} |f(t)| \leq 1,并令B=A∩K(T)B = A \cap \mathscr{K}(T);由假设可知,m(B)m(B)在FF中是弱相对紧的,因此只要证明对于拓扑σ(F′∗,F′)\sigma({F'}^*, F'),m(A)m(A)包含在m(B)m(B)的闭包中(在F′∗{F'}^*中);由于m(B)m(B)是凸且平衡的,只需证明F′F'中m(B)m(B)的极点包含在m(A)m(A)的极点中(TVS,II, §6, No. 3,Th.1)。现在,对于线性形式z′∈F′z' \in F'到属于到(m(B))∘(m(B))^\circ,对于每个函数g∈Bg \in B,∣⟨z′,m(g)⟩∣=∣∫gd(z′∘m)∣≤1|\langle z', m(g)\rangle| = |\int g d(z'\circ m)| \leq 1是充分必要的,这意味着标量测度∣z′∘m∣|z'\circ m|是有界的并且是范数 ≤1\leq 1(第III, §1, No. 8);但通过(2),后者条件意味着∣⟨z′,m(f)⟩∣≤1|\langle z', m(f)\rangle| \leq 1对于每个函数f∈Af \in A,从而z′∈(m(A))∘z' \in (m(A))^\circ。

推论 1 09AB

如果,对于 T 的每个紧致子集 K,像在 f∈H(T,K)f \in \mathscr{H}(T, K) 的集合的 m 之下,使得 sup⁡t∈T∣f(t)∣≤1\sup_{t \in T} |f(t)| \leq 1 在 F 中是弱相对紧致,则 ∫fdm∈F\int f dm \in F 对于每个有界且具有紧支撑的函数 f∈L(m)f \in \mathscr{L}(m),并且每函数 f∈L(m)f \in \mathscr{L}(m) ∫fdm∈F′′\int f dm \in F''。

引用了 6 · 被以下引用 1

引用了 定理 1, V § 7, 命题 3, 命题 1, IV § 1, V § 1. 。基本上衣整体, 引理 1, VI § 1, 命题 10

被以下引用 习题 3, § 2

第一个断言可以立即从命题3推导出来:如果ff有界并且有紧支撑,并且如果U是ff支撑的相对紧开邻域,那么mm到子空间H(U)\mathscr{H}(U)的限制是mUm_U的测度U满足第3条的条件和∫fdmU=∫fdm\int f dm_U = \int f dm(第V, §7, No. 1,Th.1),因此∫fdm∈F\int f dm \in F。

现在让 ff 为 L(m)\mathscr{L}(m) 中的任意元素;对于 T 的每个紧凑子集 K 和每个整数 n>0n > 0,令 fn,Kf_{n,K} 为 T 上的数值函数,定义如下: if t∉Kt \notin K, fn,K(t)=0f_{n,K}(t) = 0;如果t∈Kt \in K和∣f(t)∣≤n|f(t)| \leq n,fn,K(t)=f(t)f_{n,K}(t) = f(t);最后,如果t∈Kt \in K和∣f(t)∣>n|f(t)| > n,则fn,K(t)=nf(t)/∣f(t)∣f_{n,K}(t) = nf(t)/|f(t)|。 It is clear that for every t∈Tt \in T, f(t)f(t) is the limit of fn,K(t)f_{n,K}(t) with respect to the product filter of the Fréchet filter by the section filter of the (increasing directed) ordered set of compact subsets of T. 从∣fn,K∣≤∣f∣|f_{n,K}| \leq |f|开始,它遵循勒贝格的定理和第10章第10条命题。 V, §1, No. 3,应用于每个标量度量∣z′∘m∣|z'\circ m|,fn,Kf_{n,K}相对于前面的过滤器在L(m)\mathscr{L}(m)中收敛到ff。 因而,整的∫fdm\int f dm位于m(fn,K)m(f_{n,K})的集合M的F′∗{F'}^*(对于拓扑σ(F′∗,F′)\sigma({F'}^*, F'))的闭包中。 但推论的第一个部分表明M⊂FM \subset F,另一方面,对于每个z′∈F′z' \in F',都有∣⟨z′,m(fn,K)⟩∣≤∫∣f∣d∣z′∘m∣|\langle z', m(f_{n,K})\rangle| \leq \int |f| d|z'\circ m|,这表明M有界于FσF_\sigma,因此也在F中(TVS,IV, §1, No. 1,命题1)。 因而,§1, No. 2的引理1表明∫fdm∈F′′\int f dm \in F''。

推论 2 09AC

如果 F 是半自反的,则对于每个数值函数 ff ∫fdm∈F\int f dm \in F 本质上可积为 mm。

被以下引用 2

被以下引用 习题 12, § 2, 习题 20, § 2

3. 主要向量测量

令qq为F上的下半连续半范数。我们将用z′∈F′z' \in F'的Aq′A'_q集合表示,使得∣⟨z′,x⟩∣≤q(x)|\langle z', x\rangle| \leq q(x)对于所有x∈Fx \in F。这是

x∈Fx \in F 集合的F′F' 极点使得 q(x)≤1q(x) \leq 1;对于每x∈Fx \in F,

q(x)=sup⁡z′∈Aq′∣⟨x,z′⟩∣. q(x) = \sup_{z' \in A'_q} |\langle x, z' \rangle|.

定义 3 09AD

令 mm 为 TT 上的向量测度,值为 FF 中的向量测度。如果 qq 是 FF 上的下半连续半范数,并且存在正测度 μ\mu 使得对于每个 z′∈Aq′z' \in A'_q 都有 ∣z′∘m∣≤μ|z' \circ m| \leq \mu,则 mm 被称为 q-可大化;当 z′z' 超过 Aq′A'_q(第 III, §2, No. 4,第 3 章)时,∣z′∘m∣|z' \circ m| 的上限值表示为 q(m)q(m)。有人说,如果对于FF上的每个连续半范数qq来说,mm是*可大化的*,那么它是*q-可大化的*。

引用了 1 · 被以下引用 2

引用了 III § 1. 。局部紧凑措施空间

被以下引用 定义 6, 注 4, VII § 2

如果 mm 和 m′m' 都是 q-大调,则直接的 m+m′m + m' 也是 q-大调 并且

q(m+m′)≤q(m)+q(m′). q(m + m') \leq q(m) + q(m').

当 FF 是规范的空间时,范数表示为 ∣x∣|x|,因此说 mm 是可大化的,因此意味着度量 ∣z′∘m∣|z' \circ m|(其中 ∣z′∣≤1|z'| \leq 1)在 1^1 之上受到相同的正度量的限制;则用 ∣m∣|m| 表示这一系列测度的最高值。

如果F=RF = \mathbf{R},则R\mathbf{R}重合上的措施∣m∣|m|相应的到欧氏范数∣x∣|x|以及第1章中的∣m∣|m|表示的措施。 III, §1, No. 5。

命题 4 09AE

设* (Fi)1≤i≤n(F_i)_{1 \leq i \leq n} *为Hausdorff局部凸空间、F=∏i=1nFiF = \prod_{i=1}^n F_i的有限族,它们的乘积、qiq_i (1≤i≤n1 \leq i \leq n) FiF_i上的下半连续半范数,*和* qq 半范数 FF 由 q(x1,…,xn)=∑i=1nqi(xi)q(x_1, \ldots, x_n) = \sum_{i=1}^n q_i(x_i) 定义。 如果 mim_i (1≤i≤n1 \leq i \leq n) 是对 TT 与值在 FiF_i 即 qiq_i*-可极大化*的矢量测量,*则测量* m=(m1,…,mn)m = (m_1, \ldots, m_n) 与值在 FF 是 q-大调。

因为,对偶F′F'可以用∏i=1nFi′\prod_{i=1}^n F_i'来识别,这样如果x=(xi)∈Fx = (x_i) \in F,z′=(zi′)∈F′z' = (z_i') \in F',则⟨x,z′⟩=∑i=1n⟨xi,zi′⟩\langle x, z' \rangle = \sum_{i=1}^n \langle x_i, z_i' \rangle。如果对每个x∈Fx \in F都有∣⟨x,z′⟩∣≤q(x)|\langle x, z' \rangle| \leq q(x),那么特别是对1≤i≤n1 \leq i \leq n有∣⟨xi,zi′⟩∣≤qi(xi)|\langle x_i, z_i' \rangle| \leq q_i(x_i),逆命题是明显的,这表明集合Aq′A'_q是Aqi′A'_{q_i}的乘积。由于假设 ∣zi′∘mi∣≤qi(mi)|z_i' \circ m_i| \leq q_i(m_i) 对于 zi′∈Aqi′z_i' \in A'_{q_i},因此可以得出:

∣z′∘m∣≤∑i=1n∣zi′∘mi∣≤∑i=1nqi(mi) |z' \circ m| \leq \sum_{i=1}^n |z_i' \circ m_i| \leq \sum_{i=1}^n q_i(m_i)
对于每个z′∈Aq′z' \in A'_q,这证明了命题。

1^1 专业人士。

推论 09AF

— 如果空间 F 是有限维的,则 F 中具有值的每个向量测度 m 都是可大化的。在阶中,数值函数对于m本质上可积,它对于|m|本质上可积是必要且充分的(其中|x|表示F上的任何范数)。

被以下引用 1

被以下引用 定义 6

命题 5 09AG

— *设 q 为 F 上的下半连续半范数。设 m 为 q 可极大化测度,设 f 为函数,对于 m 本质上可积,且∫fdm∈F\int f dm \in F。然后

q(∫fdm)≤∫∙∣f∣dq(m). q\left( \int f dm \right) \leq \int^\bullet |f| dq(m).
被以下引用 2

被以下引用 引理 1, 命题 11

对于,

q(∫fdm)=sup⁡z′∈Aq′∣⟨z′,∫fdm⟩∣≤sup⁡z′∈Aq′∫∣f∣d∣z′∘m∣≤∫∙∣f∣dq(m) q\left( \int f dm \right) = \sup_{z' \in A'_q} \left| \langle z', \int f dm \rangle \right| \leq \sup_{z' \in A'_q} \int |f| d|z' \circ m| \leq \int^\bullet |f| dq(m)

凭借(1)和关系∣z′∘m∣≤q(m)|z' \circ m| \leq q(m)对于z′∈Aq′z' \in A'_q。

命题 6 09AH

— *令 F 为准完备、Hausdorff 局部凸空间,m 是 T 上的可大化测度,F 中包含值。如果 f 是对于所有测度 q(m) 本质上可积的数值函数(其中 q 超过 F 上连续半范数的集合),则 f 本质上对于 m 可积,并且∫fdm∈F\int f dm \in F。

被以下引用 2

被以下引用 习题 24, § 2, 引理 1

我们将利用以下辅助结果。令 (μι)ι∈I(\mu_\iota)_{\iota \in I} 为 T 上递增有向测度族。让我们用 T 上有限数值函数的 L1((μι)ι∈I)\mathscr{L}^1((\mu_\iota)_{\iota \in I}) 向量空间表示,本质上对于每个 ι∈I\iota \in I μι\mu_\iota 可积,配备由半范数 f↦μι(∣f∣)f \mapsto \mu_\iota(|f|) 定义的拓扑 (ι∈I\iota \in I)。令L0\mathscr{L}_0为乘积gφKg \varphi_K生成的L1((μι)ι∈I)\mathscr{L}^1((\mu_\iota)_{\iota \in I})的线性子空间,其中g运行于T上连续有限数值函数的集合,并且K运行于T的紧致子集的集合。

引理 1 09AI

— *当L0\mathscr{L}_0和K(T)\mathscr{K}(T)配备由L1((μι)ι∈I)\mathscr{L}^1((\mu_\iota)_{\iota \in I})诱发的拓扑时: a) L0\mathscr{L}_0的每个元素都在K(T)\mathscr{K}(T)的某个有界子集的闭包中; b) L1((μι)ι∈I)\mathscr{L}^1((\mu_\iota)_{\iota \in I}) 的每个元素都位于 L0\mathscr{L}_0 的某个有界子集的闭包中。

引用了 4 · 被以下引用 1

引用了 III § 1. 。局部紧凑措施空间, 命题 10, 命题 5, 命题 6

被以下引用 习题 7, § 2

为了证明a),我们可以将自己限制在形式f=gφKf = g \varphi_K(g∈C(T)g \in \mathscr{C}(T))的元素的情况,K紧缩在T)中。 直接的(凭借Urysohn的定理),ff位于形式ghgh的函数的集合B闭包中,其中h将T的连续映射的集合描述为[0,1][0,1],在 K 上等于 1,在 K 的固定紧邻域 H 的补集上等于 0。此外,集合 B 是有界的,因为μι(∣gh∣)≤μι(∣fφH∣)\mu_\iota(|gh|) \leq \mu_\iota(|f\varphi_H|) 对于每个函数 h 都具有前述属性。

现在让我们证明 b);我们可以将自己限制在元素f≥0f \geq 0或L1((μι)ι∈I)\mathscr{L}^1((\mu_\iota)_\iota \in I)的情况。对于每个ι∈I\iota \in I和每个ε>0\varepsilon > 0,都存在T的紧子集K(ι,ε)K(\iota, \varepsilon),使得ff到K(ι,ε)K(\iota, \varepsilon)的限制是连续的并且∣μι(∣f−fφK(ι,ε)∣)∣≤ε|\mu_\iota(|f - f\varphi_{K(\iota, \varepsilon)}|)| \leq \varepsilon。很明显,ff处于fφK(ι,ε)f\varphi_{K(\iota, \varepsilon)}的集合C闭包中(其中ι∈I, ε>0\iota \in I,\ \varepsilon > 0)。凭借Urysohn的定理,L0\mathscr{L}_0中包含集合C;此外,它是有界的,因为μκ(fφK(ι,ε))≤μκ(f)\mu_\kappa(f\varphi_{K(\iota, \varepsilon)}) \leq \mu_\kappa(f)对于所有ι∈I, κ∈I\iota \in I,\ \kappa \in I和ε>0\varepsilon > 0。

Let us now prove Prop. 6: for every function g∈K(T)g \in \mathscr{K}(T) and every continuous seminorm q on F, q(∫g dm)≤∫∣g∣ d(q(m))q\left( \int g\,dm \right) \leq \int |g|\,d(q(m)) (Prop. 5), which implies that the mapping g↦∫g dmg \mapsto \int g\,dm of K(T)\mathscr{K}(T) into F is continuous when K(T)\mathscr{K}(T) is equipped with the topology induced by that of L1((q(m))q∈Q)\mathscr{L}^1((q(m))_{q \in Q}) (Q the set of continuous semi-norms on F). 因而,根据前面的引理和TVS的第10条命题III, §1, No. 6,这个映射可以通过连续性进行扩展,首先将L0\mathscr{L}_0的连续线性映射v0v_0延伸到F中,然后将L1((q(m))q∈Q)\mathscr{L}^1((q(m))_{q \in Q})的连续线性映射vv延伸到F中。 此外,对于每个z′∈F′z' \in F'关系⟨z′,v(f)⟩=∫f d(z′∘m)\langle z', v(f) \rangle = \int f\,d(z' \circ m)成立,通过vv的定义,对于每个f∈K(T)f \in \mathscr{K}(T);由于∣z′∘m∣≤q(m)|z' \circ m| \leq q(m)对于q(z)=∣⟨z′,z⟩∣q(z) = |\langle z', z \rangle|,映射f↦∫f d(z′∘m)f \mapsto \int f\,d(z' \circ m)在L1((q(m))q∈Q)\mathscr{L}^1((q(m))_{q \in Q})上是连续的,因此再次根据连续性,关系⟨z′,v(f)=∫f d(z′∘m)\langle z', v(f) = \int f\,d(z' \circ m)对于每个函数f∈L1((q(m))q∈Q)f \in \mathscr{L}^1((q(m))_{q \in Q})成立。 接下来是v(f)=∫f dmv(f) = \int f\,dm,从而完成证明。

4. 使用基 μ\mu 进行矢量测量

定义 4 09AJ

令 μ\mu 为 T 上的正测度。T 上的矢量测度 mm,F 中为值,如果存在 T 到 F 中的映射 ff,则称其为具有基 μ\mu 的测度,且可在局部标量 μ\mu 可积,使得每函数 g∈K(T)g \in \mathscr{K}(T) m(g)=∫gf dμm(g) = \int gf\,d\mu。然后有人说ff是mm相对于μ\mu的密度,有人写为m=f⋅μm = f \cdot \mu。

引用了 4 · 被以下引用 1

引用了 推论 2, V § 5, 注, 命题 3, 定理 1, V § 5

被以下引用 注 4, VII § 2

直接的,如果f1f_1和f2f_2是mm相对于μ\mu的两个密度,那么f1−f2f_1 - f_2在局部标量μ\mu可忽略不计(第V, §5, No. 3,第3条的Cor.2);回想一下,一般来说,这并不意味着f1−f2f_1 - f_2在几乎所有地方都是零(cf.§1,Exer.12和No. 1,*注2*)。

令 mm 为基 μ\mu 与密度 ff 的测度。对于数值函数 gg 对于 mm 本质上可积,gfgf 本质上是 μ\mu 标量可积是必要且充分的(Ch. V, §5, No. 3,Th. 1)。

命题 7 09AK

— 令 ff 为映射对于 TT 上的正测度 μ\mu 可以在局部标量可积,这样,对于每一个函数 g∈K(T)g \in \mathscr{K}(T),都有 ∫gf dμ∈F\int gf\,d\mu \in F。那么K(T)\mathscr{K}(T)到FF的映射g↦∫gf dμg \mapsto \int gf\,d\mu是TT上的矢量测度,基μ\mu和密度ff相对于μ\mu。

对于 (No. 1, 注 3),只需证明设定 m(g)=∫gf dμm(g) = \int gf\,d\mu、z′∘mz' \circ m 是每个 z′∈F′z' \in F' 的标量测度。但从z′(m(g))=∫g⟨z′,f⟩ dμz'(m(g)) = \int g\langle z', f \rangle\,d\mu开始,一个人就有了z′∘m=⟨z′,f⟩⋅μz' \circ m = \langle z', f \rangle \cdot \mu,从而我们的断言。

命题 8 09AL

— 设μ\mu为TT的正测度,mm为TT的测度,值为FF,基μ\mu和密度ff关于μ\mu。令qq为FF的下半连续半范数。

引用了 9 · 被以下引用 2

引用了 命题 2, V § 5, II § 2. 。 线性形式在 RIESZ 空间, 命题 1, III § 2, 定理 1, IV § 1, IV § 5. 。可测量函数和集合, 推论, IV § 5, 命题 15, IV § 5, 定理 2(勒贝格-尼科迪姆), V § 5, 命题 1, V § 7

被以下引用 命题 9, 推论 4

a) 如果对于TT的每个紧致子集KK,上积分∫K∗(q∘f) dμ\int_K^*(q \circ f)\,d\mu是有限的,则mm是qq可大化的。

b) 如果mm是qq可大化的,那么q(m)q(m)有基μ\mu;如果在加法 ff 中,μ\mu 可测为 TT 的映射到 FσF_\sigma,则 q∘fq \circ f 是局部 μ\mu 可积且 q(m)=(q∘f)⋅μq(m) = (q \circ f) \cdot \mu。

a) 对于Aq′A'_q的每个有限子集JJ,让我们用λJ\lambda_J表示测度∣z′∘m∣|z' \circ m|的上界,其中z′z'超过JJ;如果gJ=sup⁡z′∈J∣⟨z′,f⟩∣g_J = \sup_{z' \in J} |\langle z', f \rangle|则λJ=gJ⋅μ\lambda_J = g_J \cdot \mu(第V, §5, No. 2章,提案2)。对于TT的每个相对紧开子集UU,令λJ,U\lambda_{J,U}为λJ\lambda_J到UU的限制;让我们首先证明,当JJ超过Aq′A'_q的有限子集的有向集合F\mathfrak{F}时,族(λJ,U)(\lambda_{J,U})在M(U)\mathscr{M}(U)中上界。事实上,对于K(U)K(U)中的每一个函数h≥0h \geq 0,

∫h dλJ,U=∫hgJ dμ≤∫∗(q∘f)h dμ≤∥h∥∫U∗(q∘f) dμ, \int h\,d\lambda_{J,U} = \int hg_J\,d\mu \leq \int^*(q \circ f)h\,d\mu \leq \|h\| \int_U^*(q \circ f)\,d\mu,

从而我们的断言(章节II, §2, No. 2)。令 νU\nu_U 为M(U)\mathscr{M}(U) 中该测度系列的至高无上。如果U′U'是TT的第二个相对紧开子集,使得U⊂U′U \subset U',则νU\nu_U是νU′\nu_{U'}到UU的限制,直接从测度递增有向集合的上界表达式如下(第 II, §2, No. 2 章)以及λJ,U\lambda_{J,U} 是 λJ,U′\lambda_{J,U'} 的限制到 UU。因此,存在且仅有一个正测度ν\nu,其限制与每个UU的νU\nu_U(第III, §2, No. 1,命题1),并且很明显ν=q(m)\nu = q(m)。

b) 由于测度λJ\lambda_J有基μ\mu,因此它们的上界q(m)q(m)也有(第V, §5, No. 5,第2章)。如果ff对于FF上的拓扑σ(F,F′)\sigma(F, F')是μ\mu可测的,则立即从定义得出TT的映射g:t↦(gJ(t))J∈Fg : t \mapsto (g_J(t))_{J \in \mathfrak{F}}到乘积空间 RF\mathbf{R}^\mathfrak{F} 是 μ\mu 可测量的。 q∘f=sup⁡J∈FgJq \circ f = \sup_{J \in \mathfrak{F}} g_J的限制对于gg连续的每个紧凑体TT的子集来说是下半连续的;因而 q∘fq \circ f 是 μ\mu 可测的(第 8 章第 IV, §5, No. 5 章和第 15 号建议No. 10)。令 KK 为 T 的紧子集;它承认μ\mu可忽略的集合的划分由……组成和紧集的序列(Kn)(K_n),其中gg是连续的。然后对所有 nn(第 IV, §1, No. 1、第 1 章和第 V, §7, No. 1、第 1 条提案)使用 ∫Kn∗(q∘f) dμ=sup⁡J∫KngJ dμ≤∫Kndq(m)\int_{K_n}^*(q \circ f)\, d\mu = \sup_J \int_{K_n} g_J\, d\mu \leq \int_{K_n} dq(m)、从而 ∫K∗(q∘f) dμ=∑n∫Kn∗(q∘f) dμ≤∫Kdq(m)\int_K^*(q \circ f)\, d\mu = \sum_n \int_{K_n}^*(q \circ f)\, d\mu \leq \int_K dq(m)。但这证明了q∘fq \circ f是局部μ\mu可积的,并且λJ≤(q∘f)⋅μ≤q(m)\lambda_J \leq (q \circ f) \cdot \mu \leq q(m)对于所有J∈FJ \in \mathscr{F}; 从而,定义,q(m)=(q∘f)⋅μq(m) = (q \circ f) \cdot \mu。

注 09AM

假设Aq′A_q'中存在可数子集D,其对于σ(F′,F)\sigma(F', F)来说是稠密的;那么, 函数 q∘fq \circ f 始终是 μ\mu 可测量的,因为 q(f(t))=sup⁡z′∈D∣⟨z′,f(t)⟩∣q(f(t)) = \sup_{z' \in D} |\langle z', f(t) \rangle|(第 IV, §5, No. 4 章,第 2 章的 Cor. 1)。然后,对于 T 的每个紧凑子集 K,∫K∗(q∘f) dμ=sup⁡J∫KgJ dμ\int_K^*(q \circ f)\, d\mu = \sup_J \int_K g_J\, d\mu,其中 J 运行于 D 的有限子集的可数有向集合(Ch. IV, §1, No. 1,Th. 3 的 Cor.);因而,我们可以看出,在这种情况下,条件,对于 T 的每个紧凑子集 K,∫K∗(q∘f) dμ<+∞\int_K^*(q \circ f)\, d\mu < +\infty 对于 m qq 可大化来说是必要且充分的。

引用了 3

引用了 IV § 1. 。正函数的上积分, 推论, IV § 1, 推论 1, IV § 5

命题 9 09AN

— *令 F 为有限维 Banach 空间。 T 上的每个测度 m(F 中具有值)都是具有基 ∣m∣|m| 的测度。如果 m=f⋅∣m∣m = f \cdot |m|,则 ∣f(t)∣=1|f(t)| = 1 局部几乎处处都是 ∣m∣|m|。为了使 m 具有基 μ\mu,∣m∣|m| 具有基 μ\mu 是充分必要的,并且如果 m=g⋅μm = g \cdot \mu 则∣m∣=∣g∣⋅μ|m| = |g| \cdot \mu。

引用了 5 · 被以下引用 2

引用了 II § 2. 。 线性形式在 RIESZ 空间, 推论 2, V § 5, 定理 2(勒贝格-尼科迪姆), V § 5, 命题 3, 命题 8

被以下引用 定义 6, 推论 4

令(ei)1≤i≤n(e_i)_{1 \leq i \leq n}和(ei′)1≤i≤n(e'_i)_{1 \leq i \leq n}是F和F'的对偶基(A,II, §2, No. 6),对于所有i,∣ei′∣=1|e'_i| = 1。那么对于每个指标 i 都有 ∣ei′∘m∣≤∣m∣|e'_i \circ m| \leq |m|,因而 (Ch. V, §5, No. 5, Th. 2) ei′∘m=hi⋅∣m∣e'_i \circ m = h_i \cdot |m|,其中 hih_i 有界且 ∣m∣|m| 可测。 设定h=∑i=1nhi⋅eih = \sum_{i=1}^n h_i \cdot e_i,因此我们有m=h⋅∣m∣m = h \cdot |m|。如果 m=f⋅∣m∣m = f \cdot |m|,第 8 条命题表明 ∣m∣=∣f∣⋅∣m∣|m| = |f| \cdot |m|、从而 ∣f(t)∣=1|f(t)| = 1 几乎在所有地方都适用于 ∣m∣|m|(V, §5, No. 3 章,第 3 条命题第 2 章)。最后的断言立即来自第8号提案。

注 09AO

如果z=∑i=1nzieiz = \sum_{i=1}^n z_i e_i,则ψ(z1,…,zn)=∣z∣\psi(z_1, \ldots, z_n) = |z|是Rn\mathbf{R}^n上的正齐次连续函数。 设定μi=ei′∘m=hi⋅∣m∣\mu_i = e'_i \circ m = h_i \cdot |m|,作者定义(第V, §5, No. 9)ψ(μ1,…,μn)=ψ(h1,…,hn)⋅∣m∣=∣h∣⋅∣m∣=∣m∣\psi(\mu_1, \ldots, \mu_n) = \psi(h_1, \ldots, h_n) \cdot |m| = |h| \cdot |m| = |m|。

引用了 1 · 被以下引用 1

引用了 V § 5. 。由数值密度定义的度量

被以下引用 定义 4

5. 邓福德-佩蒂斯定理

令 μ\mu 为 T 的正测度。 A vectorial measure m on T, with values in F, is said to be scalarly of base μ\mu (or to have base μ\mu scalarly) if, for every z′∈F′z' \in F', the scalar measure z′∘mz' \circ m has base μ\mu. 如果 FF 中带有值的向量测度 mm 具有基 μ\mu,则它标量地具有基 μ\mu:对于,如果 m=f⋅μm = f \cdot \mu,则对于每个 z′∈F′z' \in F',z′∘m=⟨z′,f⟩⋅μz' \circ m = \langle z', f \rangle \cdot \mu。 但是,存在基μ\mu标量的向量测度,但没有基μ\mu(Exer.17),另一方面,对于任何正测度ν\nu,存在非基ν\nu标量的向量测度; 注然而,根据 Lebesgue-Nikodym 定理,在 范数 空间中,每个 * 可大化的 * 测量 mm 和值都是基 ∣m∣|m| 的标量。

例 09AP

— 让我们取 H(T)\mathscr{H}(T) 的 mm 恒等映射。说mm是基μ\mu的标量意味着TT上的每个实测度都有基μ\mu。特别是,点测度εt\varepsilon_t(t∈Tt \in T)必须具有基μ\mu,这要求每个t∈Tt \in T都有μ({t})>0\mu(\{t\}) > 0,并且特别意味着TT的每个紧凑子集都是*可数的*。

在这一篇中,我们将证明一个结果,该结果概括了 Lebesgue-Nikodym 定理的推论之一,即 L1(μ)L^1(\mu) 的对偶是 L∞(μ)L^\infty(\mu)(Ch. V, §5, No. 8,Th. 4),并且对于标量为 的矢量测量给出了足够的条件基μ\mu有基μ\mu。

设π\pi是L∞(μ)\mathscr{L}^\infty(\mu)到L∞(μ)L^\infty(\mu)的典范映射。我们可以说,如果存在GG的线性映射ρ\rho进入L∞(μ)\mathscr{L}^\infty(\mu)(称为GG的*提升*),则L∞L^\infty的线性子空间GG具有*提升性质*,使得π∘ρ\pi \circ \rho是GG 和 ∣ρ(f)(t)∣≤N∞(f)|\rho(f)(t)| \leq N_\infty(f) 适用于所有 t∈Tt \in T 和 f∈Gf \in G。

证明如果μ\mu是Rn\mathbf{R}^n上的勒贝格测度,则整个空间L∞(Rn,μ)L^\infty(\mathbf{R}^n, \mu)具有提升性质(Exer.18)。

引用了 1

引用了 定理 4, V § 5

引理 2 09AQ

Banach 空间* L∞(T,μ)L^\infty(T, \mu) 的每个可分离子空间 GG 都有提升性质。

引用了 1 · 被以下引用 1

引用了 定理 2(叶戈罗夫), IV § 5

被以下引用 定理 1

到假设,存在GG的可数稠密子集HH,它是关于有理数的域Q\mathbf{Q}的线性子空间;设(hn)(h_n)是HH超过Q\mathbf{Q}的(可数)基。对于每个整数nn,令hn′h'_n为L∞\mathscr{L}^\infty的元素,从而π(hn′)=hn\pi(h'_n) = h_n,并令ρ′\rho'为HH到由ρ′(hn)=hn′\rho'(h_n) = h'_n定义的L∞\mathscr{L}^\infty的Q\mathbf{Q}线性映射;显然π∘ρ′\pi \circ \rho'是HH上的恒等式。此外,对于每个h∈Hh \in H,除了点tt之外,还有一个∣ρ′(h)(t)∣≤N∞(h)|\rho'(h)(t)| \leq N_\infty(h),其中集合A(h)A(h)可以忽略不计。令AA为h∈Hh \in H的A(h)A(h)的并,这在局部也是可以忽略不计的。对于每个h∈Hh \in H,用ρ(h)\rho(h)函数h′′∈L∞h'' \in \mathscr{L}^\infty表示,这样如果t∉At \notin A则为h′′(t)=ρ′(h)(t)h''(t) = \rho'(h)(t),如果t∈At \in A则为h′′(t)=0h''(t) = 0。很明显,ρ\rho是HH到L∞\mathscr{L}^\infty中有界函数的子空间B\mathscr{B}的Q\mathbf{Q}线性映射,使得π∘ρ\pi \circ \rho是HH上的恒等式,并且∣ρ(h)(t)∣≤N∞(h)|\rho(h)(t)| \leq N_\infty(h)对于所有h∈Hh \in H 和 t∈Tt \in T。由于B\mathscr{B}是范数∥f∥=sup⁡t∈T∣f(t)∣\|f\| = \sup_{t \in T} |f(t)|(第IV, §5, No. 4,Th.2)的Banach空间,ρ\rho可以扩展到连续的R\mathbf{R}线性映射,再次表示为ρ\rho,将GG映射到B\mathscr{B},这显然是GG的提升。

定义 5 09AR

— 令 F 为 Hausdorff 局部凸空间,Fs′F'_s,其对偶配备拓扑σ(F′,F)\sigma(F', F)。我们将 T 的映射 ff 的 LFs′∞\mathscr{L}_{F'_s}^\infty 向量空间表示为 Fs′F'_s,使得 ff 是标量 μ\mu 可测量的,并且几乎在任何地方(对于μ\mu)都在局部标量上等于 T 的映射为等连续F′F' 中的子集。我们用LFs′∞L_{F'_s}^\infty表示LFs′∞\mathscr{L}_{F'_s}^\infty的空间除以T的局部μ\mu-可忽略的映射与Fs′F'_s的标量局部空间的商。

引用了 3

引用了 注 2, VI § 1, 命题 13, VI § 1, IV § 6. 。凸性不等式

当F满足§1, No. 5的假设时,第13条命题,LFs′∞\mathscr{L}_{F'_s}^\infty中的函数对于弱拓扑σ(F′,F)\sigma(F', F)来说是μ\mu可测的,但对于F′F'上的强拓扑不一定是可测的,即使F 是 Banach 空间(§1,Exer.17)。在相同的条件下,T到Fs′F'_s的局部μ\mu可忽略的映射与T到Fs′F'_s的局部μ\mu可忽略的映射相同(§1, No. 1,注2)。

当F是可分离范数空间时,LFs′∞\mathscr{L}_{F'_s}^\infty的元素是T的映射ff进入Fs′F'_s,使得ff是标量μ\mu可测的并且∣f∣|f|是有测度的;然后,通过为范数N∞N_\infty(第IV, §6, No. 3)配备定义,可以在空间LFs′∞L_{F'_s}^\infty上实现空间结构。

引理 3 09AS

令 F 为 Hausdorff 局部凸空间、ff 元素 LFs′∞\mathscr{L}_{F'_s}^\infty。对于每一个z∈Fz \in F,都有⟨z,f⟩∈L∞\langle z, f \rangle \in \mathscr{L}^\infty,并且F到L∞L^\infty的线性映射z↦π(⟨z,f⟩)z \mapsto \pi(\langle z, f \rangle)是连续的;此外,如果 F 是范数空间,则N∞(⟨z,f⟩)≤∣z∣⋅sup⁡t∈T∣f(t)∣N_\infty(\langle z, f \rangle) \leq |z| \cdot \sup_{t \in T} |f(t)|。

被以下引用 1

被以下引用 定理 1

由定义可知,⟨z,f⟩\langle z, f \rangle是μ\mu可测且有测界; 替换如果需要ff通过函数属于到LFs′∞L_{F'_s}^\infty的相同类,我们可以在加法中假设f(T)⊂V∘f(T) \subset V^\circ,其中V是F中0的平衡凸邻域(它不会修改⟨z,f⟩\langle z, f \rangle 除了局部可忽略不计的集合,取决于zz)。那么关系z∈Vz \in V意味着∣⟨z,f(t)⟩∣≤1|\langle z, f(t) \rangle| \leq 1对于所有t∈Tt \in T,这就证明了z↦π(⟨z,f⟩)z \mapsto \pi(\langle z, f \rangle)的连续性。最后的断言是显而易见的。

引理 4 09AT

令 F 为 Hausdorff 局部凸空间、ff 元素 LFs′∞\mathscr{L}_{F'_s}^\infty。对于每个数值函数 g∈L‾1g \in \overline{\mathscr{L}}^1,函数 gfgf 本质上是 μ\mu 可积且∫gf dμ∈F′\int gf\, d\mu \in F'。

被以下引用 1

被以下引用 推论 2(邓福德-佩蒂斯定理)

对于每个z∈Fz \in F,⟨z,f⟩\langle z, f \rangle属于到L∞\mathscr{L}^\infty,从而第一个断言。此外,我们可以假设,在不修改∫gf dμ\int gf\, d\mu的情况下,f(T)⊂V∘f(T) \subset V^\circ,其中V是F中0的平衡凸邻域。那么对于所有t∈Tt \in T,从而∣⟨z,∫gf dμ⟩∣=∣∫⟨z,f⟩g dμ∣≤N‾1(g)|\langle z, \int gf\, d\mu \rangle| = |\int \langle z, f \rangle g\, d\mu| \leq \overline{N}_1(g),关系z∈Vz \in V意味着∣⟨z,f(t)⟩∣≤1|\langle z, f(t) \rangle| \leq 1,这证明了∫gf dμ∈F′\int gf\, d\mu \in F'。

定理 1 09AU

— 令 F 为 Hausdorff 局部凸空间且包含可数稠密子集。对于每个函数f∈LFs′∞f \in \mathscr{L}_{F'_s}^\infty和每个z∈Fz \in F,令vf(z)=π(⟨z,f⟩)∈L∞v_f(z) = \pi(\langle z, f \rangle) \in L^\infty; 映射 f↦vff \mapsto v_f 定义,通过求商,将LF′∞L_{F'}^\infty的线性双射放到空间L(F;L∞)\mathscr{L}(F; L^\infty)上,将FF的连续线性映射连入L∞L^\infty。 *如果 FF 是标准化的空间,则此双射是等距。

引用了 2 · 被以下引用 5

引用了 引理 2, 引理 3

被以下引用 命题 16, IX § 1, 习题 16, § 2, 习题 4, § 2, 习题 8, § 2, 推论 1

In view of Lemma 3, the first assertion will be demonstrated if one proves that for every continuous mapping uu of FF into L∞L^\infty, there exists a function f∈LF′∞f \in \mathscr{L}_{F'}^\infty such that π(⟨z,f⟩)=u(z)\pi(\langle z, f \rangle) = u(z) for all z∈Fz \in F, and that the class of ff in LF′∞L_{F'}^\infty is uniquely determined by this condition. 第二个点是直接的,因为如果π(⟨z,f⟩)=π(⟨z,f1⟩)\pi(\langle z, f \rangle) = \pi(\langle z, f_1 \rangle)对于所有z∈Fz \in F,那么f1−ff_1 - f在标量上局部可以忽略不计。 另一方面,存在将 u(F)u(F) 提升到 L∞\mathscr{L}^\infty (引理 2) 的ρ\rho。 对于每个t∈Tt \in T,映射z↦ρ(u(z))(t)z \mapsto \rho(u(z))(t)是FF上的连续线性形式,即F′F'的元素f(t)f(t)。 对于每个z∈Fz \in F,函数ff从⟨z,f⟩=ρ(u(z))∈L∞\langle z, f \rangle = \rho(u(z)) \in \mathscr{L}^\infty开始可按比例μ\mu测量;一个有 π(⟨z,f⟩)=u(z)\pi(\langle z, f \rangle) = u(z);最后,对于L∞L^\infty的单位球的uu下的每个t∈Tt \in T和每个zz属于到逆像VV,

∣⟨z,f(t)⟩∣=∣ρ(u(z))(t)∣≤N∞(u(z))≤1, |\langle z, f(t) \rangle| = |\rho(u(z))(t)| \leq N_\infty(u(z)) \leq 1,

这表明对于所有 t∈Tt \in T 都有 f(t)∈V∘f(t) \in V^\circ。

此外,如果 FF 是范数空间,则上式表明

sup⁡t∈T∣f(t)∣≤∥u∥. \sup_{t \in T} |f(t)| \leq \|u\|.

但另一方面,(引理 3),N∞(u(z))≤∣z∣⋅sup⁡t∈T∣f(t)∣N_\infty(u(z)) \leq |z| \cdot \sup_{t \in T} |f(t)|,当ff在局部可忽略不计的集合上任意修改时,不等式继续成立。由此可知∥u∥=N∞(∣f∣)\|u\| = N_\infty(|f|)。

推论 1 09AV

令FF为豪斯多夫局部凸空间包含可数稠密子集。对于每个函数f∈LF′∞f \in \mathscr{L}_{F'}^\infty、每个z∈Fz \in F和每个函数g∈L1g \in \mathscr{L}^1,让Φf(z,g~)=∫⟨z,f(t)⟩g(t) dμ(t)\Phi_f(z, \tilde{g}) = \int \langle z, f(t) \rangle g(t)\, d\mu(t)。 映射 f↦Φff \mapsto \Phi_f 定义,通过求商,将LF′∞L_{F'}^\infty的线性双射放到F×L1F \times L^1上连续双线性形式的空间B(F,L1)\mathscr{B}(F, L^1)上。 *如果 FF 是标准化的空间,则此双射是等距。

引用了 2 · 被以下引用 2

引用了 定理 4, V § 5, 定理 1

被以下引用 定义 6, 命题 10

我们可以假设 f(T)f(T) 是 F′F' 的等连续子集。则可知Φf\Phi_f单独连续,且记号为Th。 1 和附录,有一个(考虑到 L∞L^\infty 是 L1L^1(第 V, §5, No. 8,第 4 章)的对偶)lΦf=vf^l \Phi_f = v_f。然后从 Th 得出推论。上面的 1 以及来自附录、No. 1、命题 1 及其推论。

推论 2(邓福德-佩蒂斯定理) 09AW

— 令 FF 为 Hausdorff 局部凸空间包含可数稠密子集。对于每个函数f∈LF′∞f \in \mathscr{L}_{F'}^\infty和每个函数g∈L1g \in \mathscr{L}^1,让wf(g~)=∫gf dμ∈F′w_f(\tilde{g}) = \int gf\, d\mu \in F'(引理4)。 映射 f↦wff \mapsto w_f 定义,通过求商,将 LFs∞L_{F_s}^\infty 的线性双射 代入 L1L^1 的线性映射 uu 的空间 R(L1,F′)\mathscr{R}(L^1, F') 代入F′F',这样L1L^1的单位球在uu下的像是F′F'的等连续子集。 *如果FF是规范的空间(在这种情况下,R(L1,F′)\mathscr{R}(L^1, F')是L1L^1的连续线性映射到FF的强对偶的空间),双射f↦wff \mapsto w_f是一个等距。

引用了 1 · 被以下引用 3

引用了 引理 4

被以下引用 习题 24, § 2, 推论 3, 定理 1, VI § 3

考虑到L∞L^\infty是L1L^1的对偶,这是从前面的推论以及附录、No. 1、命题1及其推论得出的。

注 09AX

— 很明显,对于F′F'上的每个G\mathscr{G}拓扑,映射u∈R(L1,F′)u \in \mathscr{R}(L^1, F')都是连续的(G\mathscr{G}由有界子集覆盖FF)。相反,如果还假设FF是*桶状*,则L1L^1的每个连续线性映射进入F′F',配备G\mathscr{G}拓扑变换单位球,L1L^1进入有界子集 F′F',因此是等连续的(TVS,III, §4, No. 2,Th.1)。

引用了 1

引用了 定理 1, III § 4

推论 3 09AY

令 FF 为 Hausdorff 局部凸空间包含可数稠密子集,mm TT 上的向量测度,值位于 FF 的弱对偶 F′F' 中。如果像位于K(T)\mathscr{K}(T)中的集合BB、函数gg的mm下,使得μ(∣g∣)≤1\mu(|g|) \leq 1包含在F′F'的闭凸等连续子集H′H'中,则mm 有基 μ\mu,并且对于 μ\mu 存在 mm 的密度 ff,使得 f(t)∈H′f(t) \in H' 对于所有 t∈Tt \in T。

引用了 1 · 被以下引用 2

引用了 推论 2(邓福德-佩蒂斯定理)

被以下引用 习题 20, § 2, 推论 4

假设意味着当 K(T)\mathscr{K}(T) 配备由 L1(μ)\mathscr{L}^1(\mu) 诱发的拓扑(由半范数N1N_1 定义)时,mm 是连续的;因此,它可以扩展到L1(μ)\mathscr{L}^1(\mu)的连续线性映射uu到FF弱对偶的完成GG;但由于H′H'是GG的紧凑子集和像在f∈L1f \in \mathscr{L}^1的集合B‾\overline{B}的uu下,因此N1(f)≤1N_1(f) \leq 1包含在GG中H′H'的闭包中,一个有 u(B‾)⊂H′u(\overline{B}) \subset H',因此 uu 映射 L1\mathscr{L}^1 变成 F′F'。 Since the relation N1(f)≤εN_1(f) \leq \varepsilon implies that u(f)∈εH′u(f) \in \varepsilon H', one has u(g)=0u(g) = 0 if gg is μ\mu-negligible, and Cor. 2 may therefore be applied to the mapping of L1L^1 into F′F' obtained from uu by passing to the quotient; whence the corollary.

推论 4 09AZ

令 FF 为可分离范数空间,mm 为 TT 的测度,其中值位于强对偶 F′F' 中,可对 F′F' 的范数进行可大化。那么 mm 是基 ∣m∣|m| 的测度,如果 m=f⋅∣m∣m = f \cdot |m| 那么 ∣f(t)∣=1|f(t)| = 1 几乎在所有地方都适用于 ∣m∣|m|。

引用了 7 · 被以下引用 1

引用了 IV § 2. 。可以忽略不计的函数和集合, 推论 2, V § 5, 命题 13, VI § 1, 命题 3, 命题 8, 推论 3, 命题 9

被以下引用 习题 16, § 2

到假设,对于每个z∈Fz \in F使得∣z∣≤1|z| \leq 1,对于每个函数g∈K(T)g \in \mathscr{K}(T),都有∣⟨z,m(g)⟩∣≤∣m∣(∣g∣)|\langle z, m(g) \rangle| \leq |m|(|g|),因而∣m(g)∣≤∣m∣(∣g∣)|m(g)| \leq |m|(|g|)(TVS,IV, §2, No. 4,公式(1))。由于 F′F' 中的每个球都是等连续的,Cor. 3适用并表明mm有基∣m∣|m|;此外,如果m=f⋅∣m∣m = f \cdot |m|,则ff对于σ(F′,F)\sigma(F', F)(§1, No. 5,命题13)和∣m∣=∣f∣⋅∣m∣|m| = |f| \cdot |m|(No. 4,命题8)是∣m∣|m|可测的,这证明了推论(V, §5, No. 3,Cor.2)命题 3)。

如果将此推论应用于FF(如果是有限维)的情况,则可以将第9条命题的第一个部分恢复为特殊情况。

6. 空间 LF1L^1_F 的双重(F 是可分离的 Banach 空间)

命题 10 09B0

— *令 F 为可分离的 Banach 空间。对于每个函数f∈L‾F1f \in \overline{\mathscr{L}}^1_F和每个函数g∈LFs′∞g \in \mathscr{L}_{F'_s}^\infty,数值函数⟨f,g⟩:t↦⟨f(t),g(t)⟩\langle f, g \rangle : t \mapsto \langle f(t), g(t) \rangle本质上是μ\mu可积的,并且

∣∫⟨f,g⟩ dμ∣≤N‾1(f)N∞(g). \left| \int \langle f, g \rangle \, d\mu \right| \leq \overline{N}_1(f) N_\infty(g) .
引用了 7 · 被以下引用 2

引用了 定理 1, III § 4, IV § 1. 。正函数的上积分, 命题 1, 定理 5, IV § 5, V § 1. 。基本上衣整体, 命题 10, IV § 3, 推论 1

被以下引用 引理 1, 推论 1

*对于每个类g˙∈LFs′∞\dot{g} \in L_{F'_s}^\infty,令θ(g˙)\theta(\dot{g})为LF1L^1_F上的连续线性形式,由L‾F1\overline{\mathscr{L}}^1_F上的线性形式f↦∫⟨f,g⟩ dμf \mapsto \int \langle f, g \rangle \, d\mu通过商推导出来;那么θ\theta是LFs′∞L_{F'_s}^\infty到Banach空间LF1L^1_F的强对偶(LF1)′(L^1_F)'的线性等距。

对于 T 的每个紧致子集 K 和每个 ε>0\varepsilon > 0,都存在 K 的紧致子集 K′K',使得 ff(分别为 gg)到 K′K' 的 μ(K−K′)≤ε\mu(K - K') \leq \varepsilon 和限制是连续的将 K′K' 的映射转换为 F(分别转换为 Fs′F'_s);因而g(K′)g(K')是弱紧致的,因此在F′F'上等连续(TVS,III, §4, No. 2,Th.1或IV, §1,Exer.10)。现在,F 的 F×F′F \times F' 到乘积上的规范双线性形式的限制和 F′F' 的等连续子集对于 F 的拓扑和 σ(F′,F)\sigma(F', F) 的乘积拓扑是连续的(GT, X, §2, No. 1,第 1 条第 4 条);由此可见,⟨f,g⟩\langle f, g \rangle到K′K'的限制是连续的,因而⟨f,g⟩\langle f, g \rangle是μ\mu可测的。而且,

∣⟨f(t),g(t)⟩∣≤∣f(t)∣⋅∣g(t)∣≤∣f(t)∣N∞(g) |\langle f(t), g(t) \rangle| \leq |f(t)| \cdot |g(t)| \leq |f(t)| N_\infty(g)

局部几乎无处不在,因而 ⟨f,g⟩\langle f, g \rangle 本质上是 μ\mu 可积的,并且不等式 (3) 成立(Ch. IV, §5, No. 6、Th. 5 和 Ch. V, §1, No. 3、引理)。

仍有待证明 θ\theta 是满射等距。令uu为LF1L^1_F上的连续线性形式。 映射 (h~,z)↦u(h~z)(\tilde{h}, z) \mapsto u(\tilde{h}z) 是 L1×FL^1 \times F 上的连续双线性形式,因为

∣u(h~z)∣≤∥u∥⋅N1(hz)≤∥u∥⋅∣z∣⋅N1(h). |u(\tilde{h}z)| \leq \|u\| \cdot N_1(hz) \leq \|u\| \cdot |z| \cdot N_1(h) .

由科. 1 Th。 No. 5 1,存在 T 的映射 gg 到 F′F'、属于到 LFs′∞\mathscr{L}_{F'_s}^\infty,这样对于所有 t∈Tt \in T 都有 ∣g(t)∣≤∥u∥|g(t)| \leq \|u\|,对于每个函数 h∈L1h \in \mathscr{L}^1 都有 u(h~z)=∫⟨hz,g⟩ dμu(\tilde{h}z) = \int \langle hz, g \rangle \, d\mu L1L^1 和每 z∈Fz \in F 类 h~\tilde{h}。在其他字、线性形式uu和θ(g˙)\theta(\dot{g})重合中,由形式h~z\tilde{h}z(h~∈L1,z∈F\tilde{h} \in L^1, z \in F)的元素生成LF1L^1_F的子空间。由于子空间在LF1L^1_F(第IV, §3, No. 5,命题10)中是稠密的,因此可以得出u=θ(g˙)u = \theta(\dot{g}),这已经证明了θ\theta是满射的。此外,由(3),∥θ(g˙)∥≤N∞(g)≤∥u∥=∥θ(g˙)∥\| \theta(\dot{g}) \| \leq N_\infty(g) \leq \| u \| = \| \theta(\dot{g}) \|,从而∥θ(g˙)∥=N∞(g)\| \theta(\dot{g}) \| = N_\infty(g),还有这个结论证明。

7. 向量值函数相对于向量测量的积分

命题 11 09B1

— 令 F,G,HF, G, H 为三个Banach 空间、Φ\Phi 将 F×GF \times G 连续双线性映射到 HH。 让mm*成为*TT上的可主化矢量测度,*其中值在*GG中。 则存在一个且仅有一个连续的线性映射 IΦ,mI_{\Phi,m} of L‾F1(∣m∣)\overline{\mathscr{L}}^1_F(|m|) 进入 HH 这样,对于每个 z∈Fz \in F 和每个数字函数 hh 可积为 ∣m∣|m|,*一个有* IΦ,m(hz)=Φ(z,∫hdm)I_{\Phi,m}(hz) = \Phi(z, \int h dm)。 *此外,

∣IΦ,m(f)∣≤∥Φ∥∫∣f∣d∣m∣ |I_{\Phi,m}(f)| \leq \| \Phi \| \int |f| d|m|
引用了 4 · 被以下引用 1

引用了 IV § 4. 。 可积函数和集合, 命题 5, 推论 1, IV § 4, V § 1. 。基本上衣整体

被以下引用 定义 6

每函数 f∈L‾F1(∣m∣)f \in \overline{\mathscr{L}}^1_F(|m|)。

如果存在这样的映射,则∣m∣|m|可积集合上的*步骤*函数ff的值是唯一确定的:因为,已知可以写出f=∑iaiφXif = \sum_i a_i \varphi_{X_i},其中XiX_i是∣m∣|m|-可积和不相交的,以及ai∈Fa_i \in F(第IV, §4, No. 9、引理)。因此,IΦ,m(f)I_{\Phi,m}(f)的值必须等于∑iΦ(ai,∫φXidm)\sum_i \Phi(a_i, \int \varphi_{X_i} dm)。现在,我们有(No. 3,提案 5)

∣∑iΦ(ai,∫φXidm)∣≤∥Φ∥⋅∑i∣ai∣⋅∣m∣(Xi)=∥Φ∥∫∣f∣d∣m∣, \left| \sum_i \Phi \left( a_i, \int \varphi_{X_i} dm \right) \right| \leq \| \Phi \| \cdot \sum_i |a_i| \cdot |m|(X_i) = \| \Phi \| \int |f| d|m|,

这首先表明HH的元素∑iΦ(ai,∫φXidm)\sum_i \Phi(a_i, \int \varphi_{X_i} dm)不依赖于形式∑iaiφXi\sum_i a_i \varphi_{X_i}中ff的特定表达式,因此我们可以用IΦ,m(f)I_{\Phi,m}(f)来表示它。我们立即验证这样定义的映射IΦ,mI_{\Phi,m}在步骤函数的空间EF\mathscr{E}_F上与∣m∣|m|可积集合是线性的:因为,只需将EF\mathscr{E}_F的两个函数f,gf, g写在形式f=∑iaiφXif = \sum_i a_i \varphi_{X_i}和g=∑ibiφXig = \sum_i b_i \varphi_{X_i}具有相同的成对不相交的∣m∣|m|可积有限族集合XiX_i(这可以通过第IV, §4, No. 9章的引理实现)。 不等式 (5) 然后证明 IΦ,mI_{\Phi,m} 在 EF\mathscr{E}_F 上是连续的,并且由于这个子空间在 L‾F1\overline{\mathscr{L}}^1_F 中是密集的(第 19 章第 IV, §4, No. 10,第 19 章的 Cor. 1 和第 V, §1, No. 3),因此可以推断出唯一性的存在性和唯一性 IΦ,mI_{\Phi,m},以及不等式 (4)。

有人说IΦ,m(f)I_{\Phi,m}(f)是ff*相对于*mm的积分(相对于双线性映射Φ\Phi);当点(x,y)(x,y)处的双线性映射Φ\Phi的值表示为xyxy时,我们应写为∫f dm\int f\,dm而不是IΦ,m(f)I_{\Phi,m}(f)。

当记号为No. 6时,∫⟨f,g⟩ dμ\int \langle f, g \rangle\,d\mu的积分就是IΦ,m(f)I_{\Phi,m}(f)与Φ(x,x′)=⟨x,x′⟩\Phi(x,x') = \langle x, x' \rangle和m=g⋅μm = g \cdot \mu的积分。

推出 09B2

如果* mm 和 m′m' 是 TT上的两个主要度量,*其中值位于* GG中,*则* IΦ,m+m′=IΦ,m+IΦ,m′I_{\Phi,m+m'} = I_{\Phi,m} + I_{\Phi,m'} 和 IΦ,λm=λIΦ,mI_{\Phi,\lambda m} = \lambda I_{\Phi,m} 对于每个标量 λ\lambda。

引用了 1 · 被以下引用 1

引用了 命题 3

被以下引用 定义 6

第二个断言是直接的。第一个表示对于每个函数ff,它既是∣m∣|m|可积又是∣m′∣|m'|可积,

IΦ,m+m′(f)=IΦ,m(f)+IΦ,m′(f). I_{\Phi,m+m'}(f) = I_{\Phi,m}(f) + I_{\Phi,m'}(f).

函数 ff 是 (∣m∣+∣m′∣)(|m| + |m'|) 可积(第 V, §2, No. 2 章,命题 3 的 Cor.1),因此 更不必说 (∣m+m′∣)(|m + m'|) 可积,并且 (6) 的第一个成员确实有意义。为了证明 (6),只需对 ff 在 (∣m∣+∣m′∣)(|m| + |m'|) 可积集合上移动函数就足够了,因为这些函数中的集合在 LF1(∣m∣+∣m′∣)\mathscr{L}_F^1(|m| + |m'|) 中是稠密的,并且 (6) 的两个成员在后者空间中是连续的,通过凭借(4)。但对于f=aφXf = a \varphi_X,其中XX是(∣m∣+∣m′∣)(|m| + |m'|)可积的,(6) 约化到Φ(a,∫φX dm)+Φ(a,∫φX dm′)\Phi(a, \int \varphi_X\,dm) + \Phi(a, \int \varphi_X\,dm')、从而的两个成员是推论。

注 09B3

— 当mm为形式bμb\mu时,其中b∈Gb \in G和μ\mu是TT的实测度,

IΦ,m(f)=∫Φ(f(t),b) dμ(t) I_{\Phi,m}(f) = \int \Phi(f(t), b)\,d\mu(t)

对于每个函数f∈LF1(μ)f \in \mathscr{L}_F^1(\mu),因为当ff是∣μ∣|\mu|可积集合上的一步函数时,两个成员在空间和重合上都是连续的。

8. 复杂的措施

定义 6 09B4

有人称复数测量为* TT 复数向量空间 KC(T)\mathscr{K}_C(T)上的每个连续线性形式。\脚注{Cf.章。 III, §1, No. 3,防御。 2.}

引用了 13

引用了 定义 2, III § 1, 推论, 命题 9, 命题 11, 命题 3, V § 2, 推论 1, III § 1. 。局部紧凑措施空间, V § 5. 。由数值密度定义的度量, 推论 3, V § 5, V § 1. 。基本上衣整体, 定理 1, IV § 4, 定义 3, 推出

因此,TT 上的复测度空间 MC(T)\mathscr{M}_C(T) 是 Hausdorff 局部凸空间 KC(T)\mathscr{K}_C(T) 的“对偶”。

如果mm是TT上的复测度,则其限制到K(T)\mathscr{K}(T)是TT上的矢量测度,其中值在C\mathbf{C}上(视为向量空间超过R\mathbf{R});

m 由此限制确定,因为如果 f=f1+if2∈HC(T)f = f_1 + i f_2 \in \mathscr{H}_\mathbf{C}(T),则 ff 的实数部分 f1f_1 和虚数部分 f2f_2 位于 H(T)\mathscr{H}(T) 和 m(f)=m(f1)+im(f2)m(f) = m(f_1) + i m(f_2) 中。相反,对于 T 上的每个向量测度 m0m_0 以及 C\mathbf{C} 中的值、公式 m(f)=m0(f1)+im0(f2)m(f) = m_0(f_1) + i m_0(f_2) 定义一个复测度 mm,T 上唯一一个限制到 H(T)\mathscr{H}(T) 为 m0m_0。因此,今后我们将使用认同一个复杂的衡量标准,其限制到H(T)\mathscr{H}(T);这样的测度mm是形式m=μ1+iμ2m = \mu_1 + i \mu_2,其中μ1\mu_1和μ2\mu_2是T上的两个实测度,分别称为mm的实数部分和虚数部分。 mm的支持度是μ1\mu_1和μ2\mu_2的支持度的并。我们知道 mm 是可大化的(No. 3,Cor. of Prop. 4);我们将把mm的绝对值值称为∣m∣|m|相应的到C\mathbf{C}上的绝对值值∣x1+ix2∣=x12+x22|x_1 + i x_2| = \sqrt{x_1^2 + x_2^2}。其中一个有 ∣m∣=(μ12+μ22)1/2|m| = (\mu_1^2 + \mu_2^2)^{1/2}(No. 4、注,遵循第 9 条)、3^3 和 ∣μ1∣≤∣m∣|\mu_1| \leq |m|、∣μ2∣≤∣m∣|\mu_2| \leq |m|、∣m∣≤∣μ1∣+∣μ2∣|m| \leq |\mu_1| + |\mu_2|;此外,mm是基∣m∣|m|的度量,并且可以写成m=h⋅∣m∣m = h \cdot |m|,其中h∈LC∞(∣m∣)h \in \mathscr{L}_\mathbf{C}^\infty(|m|)和∣h(t)∣=1|h(t)| = 1在本地几乎无处不在∣m∣|m|(No. 4,第9条)。4^4的支持mm 和 ∣m∣|m| 相同。

对于 T 的每个映射 ff 到复数 Banach 空间 F,基本上可相对于 ∣m∣|m| 可积,可以定义 (No. 7) ff 相对于mm(相应的到 R 双线性映射)的积分将F×CF \times \mathbf{C}的(x,λ)↦λx(x, \lambda) \mapsto \lambda x代入F),记为∫f dm\int f \, dm;它立即从第11号提案的唯一性性质得出(与前面的记号)∫f dm=∫f dμ1+i∫f dμ2=∫fh d∣m∣\int f \, dm = \int f \, d\mu_1 + i \int f \, d\mu_2 = \int f h \, d|m|。因此,我们有 m(f)=∫f dmm(f) = \int f \, dm 对应 f∈HC(T)f \in \mathscr{H}_\mathbf{C}(T)。我们说ff相对于mm本质上是可积的,如果∣m∣|m|也是如此;5^5映射是mm可积,mm可测,局部mm可积, mm-可忽略或局部mm-可忽略的定义类似。我们写

LFp(T,m)(resp. L‾Fp(T,m), LFp(T,m)) \mathscr{L}_F^p(T, m) \quad \text{(resp. } \overline{\mathscr{L}}_F^p(T, m), \ L_F^p(T, m) \text{)}
而不是 LFp(T,∣m∣)\mathscr{L}_F^p(T, |m|)(或 L‾Fp(T,∣m∣), LFp(T,∣m∣)\overline{\mathscr{L}}_F^p(T, |m|), \ L_F^p(T, |m|));这些很复杂向量空间。

为了使 ff mm 可积(或本质上 mm 可积),由于 ∣m∣,∣μ1∣,∣μ2∣|m|, |\mu_1|, |\mu_2| 和关系之间的不等式,ff 对于四个测度 μ1+,μ1−,μ2+,μ2−\mu_1^+, \mu_1^-, \mu_2^+, \mu_2^- 中的每一个是可积的(或本质上可积)是必要且充分的∣μk∣=μk++μk−|\mu_k| = \mu_k^+ + \mu_k^-(第 V, §2, No. 2 章,第 3 条提案及其修正 1)。

如果ff本质上是mm可积(分别是mm可积),那么∣f∣|f|本质上是可积的

--- 3^3特别是∣m∣|m|重合与第1章中的定义。 III, §1, No. 6(cf.章节V, §5, No. 9)。 4^4Cf。章。 V, §5, No. 5,科。 3 Th。 2 以获得更锐利的叙述。 5^5Cf。章。 V, §1、注在 No. 3 末尾。

本质上是∣m∣|m|可积(分别是∣m∣|m|可积),并且从命题11可以得出:

∣∫f dm∣≤∫∣f∣ d∣m∣. \left| \int \mathbf{f}\, dm \right| \leq \int |\mathbf{f}| \, d|m|.

设 F 和 G 是两个复数 Banach 空间,uu F 到 G 的连续线性映射。如果 f\mathbf{f} 本质上是 T 到 F 的 mm 可积(或 mm 可积)映射,则 u∘fu \circ \mathbf{f} 本质上是mm-可积(分别为mm-可积)和∫(u∘f) dm=u(∫f dm)\int (u \circ \mathbf{f})\, dm = u(\int \mathbf{f}\, dm);这立即从前述和类似的命题中得出,对于本质上 ∣m∣|m| 可积函数(Ch. IV, §4, No. 2、Th. 1 和 Ch. V, §1, No. 3、引理和 Def. 3)。

令 mm 为 T 上的复数测度,令 hh 为局部 mm 可积复数函数。对于每个函数 f∈KC(T)f \in \mathscr{K}_C(T),函数 fhfh 是 mm 可积的,并且映射 f↦∫fh dmf \mapsto \int fh\, dm 是一个复杂测度,表示为 h⋅mh \cdot m 并称为测度 和密度 hh mm。若m=g⋅∣m∣m = g \cdot |m|,则显然h⋅m=hg⋅∣m∣h \cdot m = hg \cdot |m|;此外,因为,∣g(t)∣=1|g(t)| = 1对于∣m∣|m|来说几乎处处都是局部的,对于f\mathbf{f}对于n=h⋅mn = h \cdot m来说本质上可积,fhfh本质上mm可积是必要且充分的,在这种情况下∫f dn=∫(fh) dm\int \mathbf{f}\, dn = \int (\mathbf{f}h)\, dm。而且,∣h⋅m∣=∣h∣⋅∣m∣|h \cdot m| = |h| \cdot |m|。我们再次说,形式h⋅mh \cdot m的每个测度都是一个复杂测度*与基*mm;两个复杂的度量m,m′m, m'被认为是*等价的*,如果每个都相对于另一个具有密度,或者,如果m′=h⋅mm' = h \cdot m与hh局部mm可积,并且h(t)≠0h(t) \neq 0局部几乎处处对于∣m∣|m|来说是相同的。显然,mm和∣m∣|m|是等价的,并且,为了使mm和m′m'等价,∣m∣|m|和∣m′∣|m'|等价是充分必要的。

如果mm和m′m'是T上的两个复测度,并且f\mathbf{f}是函数,其中值位于复数Banach空间F中,对于mm和m′m'本质上可积(或可积),那么,对于任何复数 λ\lambda 和 λ′\lambda',f\mathbf{f} 对于 λm+λ′m′\lambda m + \lambda' m' 本质上可积(或可积),并且

∫f d(λm+λ′m′)=λ∫f dm+λ′∫f dm′. \int \mathbf{f}\, d(\lambda m + \lambda' m') = \lambda \int \mathbf{f}\, dm + \lambda' \int \mathbf{f}\, dm'.

因为,这是从 Cor 得出的。 No. 7第 11 号提案。

在加法中,从定义得出

∣λm+λ′m′∣≤∣λ∣⋅∣m∣+∣λ′∣⋅∣m′∣. |\lambda m + \lambda' m'| \leq |\lambda| \cdot |m| + |\lambda'| \cdot |m'|.

我们将复杂测度mm的*共轭测度*称为由m‾(f)=m(f‾)\overline{m}(f) = m(\overline{f})为f∈KC(T)f \in \mathscr{K}_C(T)定义的复杂测度m‾\overline{m}。如果m=μ1+iμ2m = \mu_1 + i \mu_2,其中μ1\mu_1和μ2\mu_2是实测度,则m‾=μ1−iμ2\overline{m} = \mu_1 - i \mu_2和∣m‾∣=∣m∣|\overline{m}| = |m|;如果m=h⋅∣m∣m = h \cdot |m|则m‾=h‾⋅∣m∣\overline{m} = \overline{h} \cdot |m|。如果 ff 本质上是 mm 可积(分别为

m-可积) 函数与复数值,则 f‾\overline{f} 本质上是 m‾\overline{m}-可积(或 m‾\overline{m}-可积)并且

∫f‾ dm‾=∫f dm‾. \int \overline{f}\, d\overline{m} = \overline{\int f\, dm}.

命题 12 09B5

令 m 为 T、p 和 q 共轭指数的复测度(第 IV, §6, No. 4 章)。 双线性形式 (f,g)↦∫fg dm(f,g) \mapsto \int fg\, dm 在乘积 LCp(m)×LCq(m)\mathscr{L}_C^p(m) \times \mathscr{L}_C^q(m) 上定义且连续; 不等式∣∫fg dm∣≤Np(f)Nq(g)|\int fg\, dm| \leq N_p(f)N_q(g)成立,Nq(g)N_q(g)是从线性形式f↦∫fg dmf \mapsto \int fg\, dm通过商推导出LCp(m)\mathscr{L}_C^p(m)上的连续线性形式的范数。

引用了 4 · 被以下引用 2

引用了 IV § 6. 。凸性不等式, 定理 2(霍尔德的不等式), IV § 6, 定理 4, V § 5, 命题 3

被以下引用 习题 12, § 2, 习题 9, § 2

此外,如果1≤p<+∞1 \leq p < +\infty,则复数向量空间LCp(m)\mathscr{L}_C^p(m)上的每个连续线性形式都是型f↦∫fg dmf \mapsto \int fg\, dm,其中gg是LCq(m)\mathscr{L}_C^q(m)中的函数,其类在LCq(m)\mathscr{L}_C^q(m)是唯一确定的。

从m=h⋅∣m∣m = h \cdot |m|开始,∣h(t)∣=1|h(t)| = 1几乎无处不在,第一个断言立即来自Hölder的不等式(第IV, §6, No. 4,第2章);第二个来自第 3 章的命题 3。 IV, §6, No. 4。最后,如果uu是LCp\mathscr{L}_C^p上的连续线性形式,则其限制到LCp\mathscr{L}_C^p的(实数)子空间Lp\mathscr{L}^p是Lp\mathscr{L}^p到C\mathbf{C}的连续R\mathbf{R}线性映射;如果1≤p<+∞1 \leq p < +\infty,则它是型f↦∫fg1 d∣m∣+i∫fg2 d∣m∣f \mapsto \int fg_1\, d|m| + i \int fg_2\, d|m|,其中g1g_1和g2g_2属于到Lq\mathscr{L}^q(第V, §5, No. 8,第4章); 从而决赛断言,于设定g=(g1+ig2)h−1g = (g_1 + ig_2)h^{-1}。

9. 有界复杂测度⁶

对于 TT 上的每个复杂度量 mm,一个集合

∥m∥=sup⁡∥f∥≤1, f∈HC(T)∣m(f)∣. \|m\| = \sup_{\|f\| \leq 1,\, f \in \mathscr{H}_C(T)} |m(f)|.

有人说,如果∥m∥<+∞\|m\| < +\infty,则mm是*有界的*;同样的说法,mm在HC(T)\mathscr{H}_C(T)上是连续的,并且具有一致收敛的拓扑,因此可以扩展到连续复数函数趋向的Banach空间HC(T)\mathscr{H}_C(T)上的连续线性形式(范数∥m∥\|m\|)无穷远处为 0。

引理 5 09B6

令 m 为 T 上的复数测度,f 为 m 可积复数函数。然后∫∣f∣ d∣m∣=sup⁡∣∫fh dm∣\int |f|\, d|m| = \sup |\int fh\, dm|,因为h在HC(T)\mathscr{H}_C(T)中运行超过函数的集合,使得∣h(t)∣≤1|h(t)| \leq 1对于所有t∈Tt \in T*。

引用了 1 · 被以下引用 1

引用了 III § 1. 。局部紧凑措施空间

被以下引用 命题 13

⁶参见。章。 III, §1, No. 8。

如果m=g⋅∣m∣m = g \cdot |m|,则∫∣f∣d∣m∣=∫∣fg∣d∣m∣\int |f| d|m| = \int |f g| d|m|和∫fh dm=∫fgh d∣m∣\int f h \, dm = \int f g h \, d|m|。当f(t)g(t)=0f(t)g(t) = 0时集合ζ(t)=0\zeta(t) = 0,当f(t)g(t)≠0f(t)g(t) \neq 0时ζ(t)=f(t)g(t)∣f(t)g(t)∣\zeta(t) = \frac{f(t)g(t)}{|f(t)g(t)|}; ζ\zeta 是 ∣m∣|m| 可测的,因此对于每个ε>0\varepsilon > 0,都存在 T 的紧子集 K,使得 ∫T−K∣f∣ d∣m∣≤ε\int_{T-K} |f| \, d|m| \leq \varepsilon、ζ\zeta 到 K 的限制是连续的,∣ζ(t)∣=1|\zeta(t)| = 1 在 K 上。因此,根据 Urysohn 的定理,存在在 T 上定义的连续函数 ζ1\zeta_1,具有复数值,使得 K 上有 ζ1=ζ\zeta_1 = \zeta,并且对于每个 t∈Tt \in T 都有 ∣ζ1(t)∣≤2|\zeta_1(t)| \leq 2 和 ζ1(t)≠0\zeta_1(t) \neq 0; 设定h(t)=ζ1(t)/∣ζ1(t)∣h(t) = \zeta_1(t)/|\zeta_1(t)|,我们看到hh在T上连续,重合与ζ\zeta在K上连续,并且对于所有t∈Tt \in T来说∣h(t)∣=1|h(t)| = 1。最后,让uu是T到[0,1][0,1]的连续映射,在K上等于1并且有紧支撑; 设定h1=h−1uh_1 = h^{-1}u,我们有

∣∫fh1 dm−∫∣f∣ d∣m∣∣≤2∫T−K∣f∣ d∣m∣≤2ε, \left| \int f h_1 \, dm - \int |f| \, d|m| \right| \leq 2 \int_{T-K} |f| \, d|m| \leq 2\varepsilon ,
这就证明了引理。

命题 13 09B7

— *令 m 为复数测度,且 μ=∣m∣\mu = |m|。为了使 m 有界,μ\mu 有界是必要且充分的,在这种情况下,∥m∥=∥μ∥\|m\| = \|\mu\|。

引用了 1

引用了 引理 5

我们有 m=g⋅μm = g \cdot \mu,其中 gg 是 μ\mu 可测量的,而 ∣g(t)∣=1|g(t)| = 1 对于所有 t∈Tt \in T 都是可测量的。如果 μ\mu 有界,则对于每个函数 f∈KC(T)f \in \mathscr{K}_\mathbf{C}(T),

∣m(f)∣=∣∫fg dμ∣≤N∞(fg)∥μ∥=∥f∥⋅∥μ∥, |m(f)| = \left| \int f g \, d\mu \right| \leq N_\infty(fg)\|\mu\| = \|f\| \cdot \|\mu\|,
因此mm是有界的并且∥m∥≤∥μ∥\|m\| \leq \|\mu\|。如果 mm 有界,那么对于每个 f∈KC(T)f \in \mathscr{K}_\mathbf{C}(T),考虑到引理 5,
∣μ(f)∣≤∥f∥⋅∥m∥, |\mu(f)| \leq \|f\| \cdot \|m\|,
因此μ\mu是有界的并且∥μ∥≤∥m∥\|\mu\| \leq \|m\|。 从而命题。

推论 09B8

— *令 m 为有界复数测度。每个函数 f∈LF∞(m)f \in \mathscr{L}_\mathbf{F}^\infty(m) 都是 m 可积的,并且 ∣∫f dm∣≤N∞(f)∥m∥\left| \int f \, dm \right| \leq N_\infty(f)\|m\|。

引用了 1

引用了 定理 5, IV § 5

因为,ff是mm可测量的,并且设定μ=∣m∣\mu = |m|,我们有

∫∗∣f∣ dμ≤N∞(f)∥μ∥=N∞(f)∥m∥, \int^* |f| \, d\mu \leq N_\infty(f)\|\mu\| = N_\infty(f)\|m\|,
因此 ff 是 ∣m∣|m| 可积(Ch. IV, §5, No. 6,Th. 5)并且
∣∫f dm∣≤∫∣f∣ dμ≤N∞(f)∥m∥. \left| \int f \, dm \right| \leq \int |f| \, d\mu \leq N_\infty(f)\|m\|.

10. 复杂措施的像;诱导复杂测量; 乘积复杂措施\脚注{参见。章。 V, §6, No. 4;章。 IV, §5, No. 7 和章。 V, §7;章。 III, §4 和 Ch. V, §8,第 2–5 号。}

令 mm 为 TT 上的复测度,并令 π\pi 为 TT 的映射成为局部紧凑的空间 XX。如果π\pi是∣m∣|m|-本征,我们可以说π\pi是mm-本征(第V, §6, No. 1章,定义1);那么直接的对于每个函数f∈HC(X)f \in \mathscr{H}_C(X),函数f∘πf \circ \pi本质上是mm可积,并且

∣∫(f∘π) dm∣≤∫∣f∘π∣ d∣m∣=∫∣f∣ d(π(∣m∣)), \left| \int (f \circ \pi)\, dm \right| \leq \int |f \circ \pi|\, d|m| = \int |f|\, d(\pi(|m|)),

因此映射f↦∫(f∘π) dmf \mapsto \int (f \circ \pi)\, dm在HC(X)\mathscr{H}_C(X)上是连续的,另外字是XX上的复测度,记作π(m)\pi(m),称为π\pi下mm的*像*。此外,由(8)得出∣π(m)∣≤π(∣m∣)|\pi(m)| \leq \pi(|m|)。如果 mm 和 m′m' 是 TT 上的两个复数测度,且 π\pi 既是 mm-真值又是 m′m'-真值,则对于任何复数标量 λ,λ′\lambda, \lambda',π\pi 是 (λm+λ′m′)(\lambda m + \lambda' m')-真值,并且π(λm+λ′m′)=λπ(m)+λ′π(m′)\pi(\lambda m + \lambda' m') = \lambda \pi(m) + \lambda' \pi(m')。

令 YY 为 TT 的局部紧凑子空间。对于TT上的每个函数f∈HC(Y)f \in \mathscr{H}_C(Y),函数f′f',如果t∈Yt \in Y则由f′(t)=f(t)f'(t) = f(t)定义,如果t∉Yt \notin Y则由f′(t)=0f'(t) = 0定义,是mm可积的(第1章) IV, §5, No. 7); 直接的映射 f↦∫f′ dmf \mapsto \int f'\, dm 是 YY 上的复杂测度,称为 mm 在 YY 上“诱导”的测度并表示为 mYm_Y。如果m=g⋅∣m∣m = g \cdot |m|,很明显mY=gY⋅∣m∣Ym_Y = g_Y \cdot |m|_Y,其中gYg_Y是函数gg的限制到YY,它对于∣m∣Y|m|_Y(第V, §7, No. 1)是局部可积的;此外,由于 ∣gY∣=1|g_Y| = 1 局部几乎无处不在 ∣m∣Y|m|_Y(第 V, §7, No. 1 章,第 1 号提案的 Cor.1),我们有 ∣mY∣=∣m∣Y|m_Y| = |m|_Y。章。 IV, §5, No. 7、引理 3.}

令 TT 和 T′T' 为两个局部紧凑的空间,mm(分别为 m′m')为 TT(分别为 T′T')的复测度。 写出m=g⋅∣m∣m = g \cdot |m|和m′=g′⋅∣m′∣m' = g' \cdot |m'|。 对于正测度 ∣m∣⊗∣m′∣|m| \otimes |m'|,函数 g⊗g′g \otimes g' 可在 T×T′T \times T' 上局部积分(第 1 章) V, §8, No. 5, Prop. 10), and one verifies immediately that if gg (resp. g′g') is replaced by a function g1g_1 (resp. g1′g'_1) equal to gg (resp. g′g') locally almost everywhere for ∣m∣|m| (resp. ∣m′∣|m'|), then g1⊗g1′g_1 \otimes g'_1 is equal to g⊗g′g \otimes g' locally almost everywhere for ∣m∣⊗∣m′∣|m| \otimes |m'|. 因此,T×T′T \times T'上的复测度(g⊗g′)⋅(∣m∣⊗∣m′∣)(g \otimes g') \cdot (|m| \otimes |m'|)仅取决于mm和m′m';它表示为 m⊗m′m \otimes m',并称为 mm 和 m′m' 的 乘积 度量。 由于 ∣g⊗g′∣=1|g \otimes g'| = 1 局部几乎无处不在 ∣m∣⊗∣m′∣|m| \otimes |m'|(第 1 章) V, §8, No. 2,命题4),我们有∣m⊗m′∣=∣m∣⊗∣m′∣|m \otimes m'| = |m| \otimes |m'|。\footnote{Cf.章。 III, §4, No. 2,命题 3。}

读者将很容易验证第 1 章中所有命题的证明。 V相对于正测度的像、由正测度引起的测度以及正测度的乘积,除了上积分或基本上积分介入的情况外,当正测度被任意复杂测度替代时仍然有效。

最后,一个定义如§1中的复数测度m的标量本质上m可积函数的概念;对于函数 f 具有此性质,f 对于 ∣μ1∣|\mu_1| 和 ∣μ2∣|\mu_2| 基本上可标量积是必要且充分的,其中 μ1\mu_1 和 μ2\mu_2 是 mm 的实部和虚部部分,在这种情况下为 ∫fdm=∫fdμ1+i∫fdμ2\int f dm = \int f d\mu_1 + i \int f d\mu_2。我们留给读者的任务是将§1的结果应用到复杂的测量中。

习题

参见习题为 § 2。

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