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==性质== 通常意义上的积分都满足一些基本的性质。以下的<math>\mathcal{I}</math>在黎曼积分意义上表示一个区间,在勒贝格积分意义下表示一个可测集合。 ===线性=== 积分是线性的。如果一个函数<math>f</math>可积,那么它乘以一个常数後仍然可积。如果函数<math>f</math>和<math>g</math>可积,那么它们的和与差也可积。 :<math> \int_{\mathcal{I}} (\alpha f + \beta g) = \alpha \int_ {\mathcal{I}} f + \beta \int_ {\mathcal{I}} g \,</math> 所有在<math>\mathcal{I}</math>上可积的函数构成了一个[[线性空间]]。黎曼积分的意义上,所有区间[''a'', ''b'']上黎曼可积的函数<math>f</math>和<math>g</math>都满足: :<math> \int_a^b (\alpha f + \beta g)(x) \, \mathrm{d}x = \alpha \int_a^b f(x) \,\mathrm{d}x + \beta \int_a^b g(x) \, \mathrm{d}x. \,</math> 所有在可测集合<math>\mathcal{I}</math>上勒贝格可积的函数<math>f</math>和<math>g</math>都满足: :<math> \int_{\mathcal{I}} (\alpha f + \beta g) \, \mathrm{d}\mu = \alpha \int_{\mathcal{I}} f \, \mathrm{d}\mu + \beta \int_{\mathcal{I}} g \, \mathrm{d}\mu. </math> 在积分区域上,积分有可加性。黎曼积分意义上,如果一个函数<math>f</math>在某区间上黎曼可积,那么对于区间内的三个实数 <math>a</math>, <math>b</math>, <math>c</math>,有 :<math> \int_{a}^c f(x) \, \mathrm{d}x = \int_{a}^b f(x) \, \mathrm{d}x +\int_{b}^c f(x) \, \mathrm{d}x \,</math> 如果函数<math>f</math>在两个不相交的可测集<math>\mathcal{I}</math>和<math>\mathcal{J}</math>上勒贝格可积,那么 :<math> \int_{\mathcal{I}\cup \mathcal{J} } f \, \mathrm{d}\mu = \int_{\mathcal{I}} f \, \mathrm{d}\mu + \int_{\mathcal{J}} f\, \mathrm{d}\mu. </math> 如果函数<math>f</math>勒贝格可积,那么对任意<math>\epsilon > 0</math>,都存在<math>\delta</math>,使得<math>\mathcal{F}</math>中任意的元素<math>A</math>,只要<math>\mu (A) < \delta</math>,就有<math>\int_{A} \left| f \right| \, \mathrm{d}\mu < \epsilon </math> ===保号性=== 如果一个函数<math>f</math>在某个区间上黎曼可积,并且在此区间上大于等于零。那么它在这个区间上的积分也大于等于零。如果<math>f</math>勒贝格可积并且[[几乎处处|几乎总是]]大于等于零,那么它的勒贝格积分也大于等于零。作为推论,如果两个<math>\mathcal{I}</math>上的可积函数<math>f</math>和<math>g</math>相比, <math>f</math>(几乎)总是小于等于<math>g</math>,那么<math>f</math>的(勒贝格)积分也小于等于<math>g</math>的(勒贝格)积分。 如果黎曼可积的非负函数<math>f</math>在<math>\mathcal{I}</math>上的积分等于0,那么除了有限个点以外,<math>f = 0</math>。如果勒贝格可积的非负函数<math>f</math>在<math>\mathcal{I}</math>上的积分等于0,那么<math>f</math>几乎处处为0。如果<math>\mathcal{F}</math>中元素<math>A</math>的测度<math>\mu (A)</math>等于0,那么任何可积函数在<math>A</math>上的积分等于0。 函数的积分表示了函数在某个区域上的整体性质,改变函数某点的取值不会改变它的积分值。对于黎曼可积的函数,改变有限个点的取值,其积分不变。对于勒贝格可积的函数,某个测度为0的集合上的函数值改变,不会影响它的积分值。如果两个函数几乎处处相同,那么它们的积分相同。如果对<math>\mathcal{F}</math>中任意元素<math>A</math>,可积函数<math>f</math>在<math>A</math>上的积分总等于(大于等于)可积函数<math>g</math>在<math>A</math>上的积分,那么<math>f</math>几乎处处等于(大于等于)<math>g</math>。 ===介值性质=== 如果<math>f</math>在<math>\mathcal{I}</math>上可积, <math>M</math>和<math>m</math>分别是<math>f</math>在<math>\mathcal{I}</math>上的最大值和最小值,那么: :<math>m L(\mathcal{I}) \leqslant \int_ {\mathcal{I}} f \leqslant M L(\mathcal{I}) </math> 其中的<math> L(\mathcal{I}) </math>在黎曼积分中表示区间<math>\mathcal{I}</math>的长度,在勒贝格积分中表示<math>\mathcal{I}</math>的测度。 ===绝对连续性=== 积分的绝对连续性表明,如果函数在某区间或集合上可积,那么当积分区域是近乎全区域的时候,积分的值也会逼近在全区域上的积分值。如果函数<math>f</math>在某区间<math>\mathcal{I}</math>上黎曼可积,那么对于满足<math>\mathcal{I}_n \subset \mathcal{I}_{n+1} </math>,<math>\lim_{n \to \infty} \mathcal{I}_n = \mathcal{I}</math>的区间序列<math>\left(\mathcal{I}_n \right)_{n \in \mathbb{N}}</math>,有 :<math>\lim_{n \to \infty} \int_{\mathcal{I}_n} f(x) \, \mathrm{d}x = \int_{\mathcal{I}} f(x) \, \mathrm{d}x </math> ===积分不等式=== 涉及积分的基本不等式可以看作是一些离散不等式的类比。如[[柯西不等式]]的积分版本:假如有函数<math>f</math>和<math>g</math>使得<math>fg</math>、<math>f^2</math>、<math>g^2</math>都在区间<math>\mathcal{I}</math>上黎曼可积,那么 : <math>\left( \int_{\mathcal{I}} (fg)(x) \, \mathrm{d}x \right)^2 \leq \left( \int_{\mathcal{I}} f(x)^2 \, \mathrm{d}x \right) \left( \int_{\mathcal{I}} g(x)^2 \, \mathrm{d}x \right). </math> 而更广泛的[[赫尔德不等式]]也有积分版本。设有正实数<math>p</math>和<math>q</math>,其倒数和为1:<math>\frac1p + \frac1q = 1</math>,则对黎曼可积函数<math>f</math>和<math>g</math>,有以下不等关系(在下式各项有意义的时候): :<math>\left|\int f(x)g(x)\,\mathrm{d}x\right| \leqslant \left(\int \left|f(x)\right|^p\,\mathrm{d}x \right)^{\frac{1}{p}} \left(\int\left|g(x)\right|^q\,\mathrm{d}x\right)^{\frac{1}{q}}.</math> 可以看出柯西不等式是赫尔德不等式在<math>p = q = 2</math>的时候的特例。 此外[[闵可夫斯基不等式]]也有积分版本。设有正实数<math>p \geqslant 1</math>,则对黎曼可积函数<math>f</math>和<math>g</math>,有以下不等关系: :<math>\left(\int \left|f(x)+g(x)\right|^p\,\mathrm{d}x \right)^{\frac{1}{p}}\leq \left(\int \left|f(x)\right|^p\,\mathrm{d}x \right)^{\frac{1}{p} } + \left(\int \left|g(x)\right|^p\,\mathrm{d}x \right)^{\frac{1}{p}}.</math> 对于勒贝格可积的函数,类似的不等式可以帮助构建[[Lp空间|<math>L^p</math>空间]]。 一个函数<math>f</math>可积当且仅当函数<math>|f|</math>可积,并且<math>f</math>的积分的绝对值,小于等于其绝对值的积分:<math> \left| \int_ {\mathcal{I}} f \right| \leqslant \int_{\mathcal{I}}|f|</math>。如果函数<math>f</math>勒贝格可积,那么<math>|f|</math>几乎处处有限。
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