2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




 
 Полная вариация меры Лебега-Стилтьеса
Сообщение19.12.2025, 12:02 
В учебнике М. И. Дьяченко, П. Л. Ульянов Мера и интеграл. - М., 1998. так описывается построение меры Лебега-Стильтеса на отрезке.
Пусть $g(x)$ -- действительная функция ограниченной вариации на отрезке $[a,b]$. Представим её в виде разности двух возрастающих функций $g(x)=g_1(x)-g_2(x)$, где $g_1(x)=V_a^x(g)$ -- полная вариация функции $g$ на отрезке $[a,x]$. Продолжим функции $g_1(x)$ и $g_2(x)$ на всю прямую, полагая $g_i(x)=g_i(a)$ при $x<a$ и $g_i(x)=g_i(b)$ при $x>b$. Переопределим значения функций $g_1, g_2$ в точках разрыва, сделав их непрерывными слева. На полукольце
$$
S=\{\varnothing\}\sqcup \{[\alpha,\beta)\mid -\infty<\alpha<\beta\leqslant+\infty\}\sqcup \{(-\infty,b)\mid b\leqslant+\infty\}
$$
определим две меры $m_i([\alpha,\beta))=g_i(\beta)-g_i(\alpha)$, $m_i((-\infty,b))=g_i(b)-g_i(-\infty)$, где $g_i(+\infty)=\lim_{x\to+\infty} g_i(x)$, $g_i(-\infty)=\lim_{x\to-\infty} g_i(x)$. Эти меры будут $\sigma$-аддитивны на $S$ (благодаря непрерывности слева). Продолжим каждую из них по Лебегу до мер $\mu_i$, заданных на $\sigma$-алгебре $M_i$ подмножеств числовой прямой. Тогда на $\sigma$-алгебре $M=M_1\cap M_2$ определен заряд $\mu=\mu_1-\mu_2$. Ограничение этого заряда на $\sigma$-алгебру $M\cap [a,b]=\{A\in M\mid A\subset [a,b]\}$ и будет искомой мерой Лебега-Стилтьеса (точнее зарядом).

У меня такой вопрос: как доказать, что полная вариация $|\mu|$ заряда $\mu$ совпадает с мерой $\mu_1$, порождаемым функцией $g_1(x)=V_a^x(g)$? Я могу только доказать, что $\mu_1([\alpha,\beta))\leqslant |\mu|([\alpha,\beta)$ для любого полуинтервала $[\alpha,\beta)\subset [a,b]$. Это следует из формулы $|\mu|(A)=\sup\{\sum_k |\mu(A_k)|\mid A=\bigsqcup_k A_k, A_k\in M\}$ и того, что при подходящем разбиении $[\alpha,\beta)=\bigsqcup_k[\alpha_k,\beta_k)$ будет
$$
\sum_k|\mu([\alpha_k,\beta_k))|=\sum_k|g(\beta_k)-g(\alpha_k)|\geqslant V_\alpha^\beta (g)-\varepsilon=g_1(\beta)-g_1(\alpha)-\varepsilon=\mu_1([\alpha,\beta))-\varepsilon.
$$
Как доказать противоположное неравенство $\mu_1([\alpha,\beta))\geqslant |\mu|([\alpha,\beta)$? И как от полуинтервалов перейти к произвольным измеримым множествам $A\in M$?
Как от полуинтервалов перейти к произвольным множествам, понял: надо ипользовать свойство однозначности продолжения меры по Лебегу (см. Колмогоров, Фомин). Любое множество $A\in M$ (даже $A\in M_1$) обладает следующим свойством: для любой $\sigma$-аддитивной меры $\lambda$, определённой на $\sigma$-алгебре, содержащей множество $A$, и совпадающей с $\mu_1$ на полукольце $S$ полуинтервалов, выполнено $\lambda(A)=\mu_1(A)$. Мера $|\mu|$ -- $\sigma$-аддитивная мера, заданная на $\sigma$ алгебре $M$, содержащей множество $A$. Поэтому достаточно доказать, что она совпадает с $\mu_1$ на полуинтервалах.

 
 
 [ 1 сообщение ] 


Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group