Лекции по функциональному анализу - Константинов (1187976), страница 32
Текст из файла (страница 32)
«¥¤®∞∞SP¢ ⥫ì®, E ⊂Πm ¨ µ∗ (E) ≤µ(Πm ) ≤ ε, â. ¥. ¯à¨ ε → +0m=1m=1∗¯®«ãç ¥¬ µ (E) = 0. ®£¤ d(E, ∅) = µ∗ (E) = 0, ® E 6= ∅.m ¯ à ¥ ¤ ¥ « ¥ ¨ ¥ 4.1.10. ®¦¥á⢮ A ⊂ Rn ¡ã¤¥¬ §ë¢ â쪮¥ç® µ-¨§¬¥à¨¬ë¬, ¥á«¨ áãé¥áâ¢ã¥â ¯®á«¥¤®¢ ⥫ì®áâì í«¥¬¥â àëå ¬®¦¥á⢠{Am }∞m=1 ⊂ E, â ª ï, çâ® Am → A ¯à¨ m → ∞(â. ¥.
d(Am , A) → 0 ¯® ®¯à¥¤¥«¥¨î 4.1.9). ®¢®ªã¯®áâì ¢á¥å ª®¥ç® µ-¨§¬¥à¨¬ëå ¬®¦¥á⢠®¡®§ 稬 MF (µ). ®¦¥á⢮ E ⊂⊂ Rn §®¢ñ¬ µ-¨§¬¥à¨¬ë¬, ¥á«¨ ®® ¬®¦¥â ¡ëâì ¯à¥¤áâ ¢«¥® ¢¢¨¤¥ áçñ⮣® ®¡ê¥¤¨¥¨ï ª®¥ç® µ-¨§¬¥à¨¬ëå ¬®¦¥áâ¢. ®¢®ªã¯®áâì ¢á¥å µ-¨§¬¥à¨¬ëå ¬®¦¥á⢠®¡®§ 稬 M(µ). ¬ ¥ ç ¨ ¥ 4.1.11. á®, çâ® E ⊂ MF (µ), â ª ª ª ¤«ï «î¡®£® A ∈ E ¬®¦® ¢§ïâì ¤«ï «î¡®£® ®¬¥à m ¬®¦¥á⢮ Am == A. ®£¤ ¯® ᢮©áâ¢ã 1 ã⢥ত¥¨ï 4.1.10 ¯®«ãç ¥¬ d(Am , A) == d(A, A) = 0 ¤«ï «î¡®£® m, â. ¥.
Am → A. «¥¥, ¥á«¨ ¬®¦¥á⢮B ∈ MF (µ) ¨ ¯®á«¥¤®¢ ⥫ì®áâì {Am }∞m=1 ⊂ E â ª®¢ë, çâ® Am →∞→ B , â® ç¨á«®¢ ï ¯®á«¥¤®¢ ⥫ì®áâì {µ(Am )}m=1 ï¥âáï á室ï∗饩áï ª µ¯ (B). ¥©á⢨⥫ì®,¯® ᢮©áâ¢ã 6 ã⢥ত¥¨ï 4.1.10¯¯ ∗¯¯®«ãç ¥¬ ¯µ (B) − µ(Am )¯ ≤ d(Am , B) → 0 ¯à¨ m → ∞. «¥¤®¢ ⥫ì®, µ∗ (B) < +∞ ¨ µ(Am ) → µ∗ (B). ¥ ® à ¥ ¬ 4.1.1 (¥¡¥£). ®¦¥á⢮ µ-¨§¬¥à¨¬ëå ¬®¦¥áâ¢ï¢«ï¥âáï σ-ª®«ì殬, äãªæ¨ïáçñâ®- ¤¤¨â¨¢®© ¨ ॣã«ïன.M(µ)184µ∗ : M(µ) → [0, +∞]ï¥âáï ® ª § â ¥ « ì á â ¢ ®.
®ª ¦¥¬ á ç « , çâ® ¬®¦¥á⢮ MF (µ)ï¥âáï ª®«ì殬, äãªæ¨ï µ∗ : MF (µ) → [0, +∞) | ª®¥ç®- ¤¤¨â¨¢®©. «ï í⮣® à áᬮâਬ ¤¢ ¯à®¨§¢®«ìëå ¬®¦¥á⢠A, B ∈∈ MF (µ). ® ®¯à¥¤¥«¥¨î 4.1.10 áãé¥áâ¢ãîâ ¯®á«¥¤®¢ ⥫ì®áâ¨Am ∈ E ¨ Bm ∈ E, â ª¨¥, çâ® Am → A ¨ Bm → B ¯à¨ m → ∞. ®§ ¬¥ç ¨î 4.1.11 ¨¬¥¥¬ µ(Am ) → µ∗ (A) < +∞ ¨ µ(Bm ) → µ∗ (B) << +∞. ® ᢮©á⢠¬ 3, 4, 5 ã⢥ত¥¨ï 4.1.10 ¯®«ãç ¥¬d(Am ∪ Bm , A ∪ B) ≤ d(Am , A) + d(Bm , B) → 0,d(Am ∩ Bm , A ∩ B) ≤ d(Am , A) + d(Bm , B) → 0,d(Am \Bm , A\B) ≤ d(Am , A) + d(Bm , B) → 0¯à¨ m → ∞. «¥¤®¢ ⥫ì®, Am ∪ Bm → A ∪ B , Am ∩ Bm → A ∩∩ B , Am \Bm → A\B ¯à¨ m → ∞. ª ª ª E | ª®«ìæ®, â® ¤«ï«î¡®£® m ¨¬¥¥¬ Am ∪ Bm ∈ E, Am ∩ Bm ∈ E, Am \Bm ∈ E. ®®¯à¥¤¥«¥¨î 4.1.10 ¯®«ãç ¥¬ A ∪ B ∈ MF (µ), A ∩ B ∈ MF (µ), A\B ∈∈ MF (µ), â.
¥. MF (µ) | ª®«ìæ®. ® ᢮©áâ¢ã 1 ã⢥ত¥¨ï 4.1.1,¤«ï «î¡®£® m ¨¬¥¥¬ µ(Am ) + µ(Bm ) = µ(Am ∪ Bm ) + µ(Am ∩ Bm ).¥à¥å®¤ï ¢ í⮬ à ¢¥á⢥ ª ¯à¥¤¥«ã ¯à¨ m → ∞, ¯®«ãç ¥¬µ∗ (A) + µ∗ (B) = µ∗ (A ∪ B) + µ∗ (A ∩ B). ᫨ A∩B = ∅, â® µ∗ (A∩B) = µ∗ (∅) = 0 ¨ µ∗ (A)+µ∗ (B) = µ∗ (A∪B),â. ¥. äãªæ¨ï µ∗ ï¥âáï ª®¥ç®- ¤¤¨â¨¢®© MF (µ).¥¯¥àì ¯®ª ¦¥¬, çâ® äãªæ¨ï µ∗ áçñâ®- ¤¤¨â¨¢ M(µ). áᬮâਬ ¯à®¨§¢®«ì®¥ ¬®¦¥á⢮ E ∈ M(µ)¯® ®¯à¥¤¥«¥n . ®£¤ o∞¨î 4.1.10 áãé¥áâ¢ã¥â ¯®á«¥¤®¢ ⥫ì®áâì Ẽm⊂ MF (µ), â m=1∞Sª ï, çâ® E =Ẽm . ।áâ ¢¨¬ ¬®¦¥á⢮ E ¢ ¢¨¤¥ áçñ⮣®m=1®¡ê¥¤¨¥¨ï ¯®¯ à® ¥¯¥à¥á¥ª îé¨åáï ª®¥ç® µ-¨§¬¥à¨¬ëå ¬®¦¥áâ¢. «ï í⮣® ®¯à¥¤¥«¨¬ ¬®¦¥á⢮Ẽ1 ∈ M¶F (µ), ¤«ïµµ m E1¶ =m−1SSẼk ∈ MF (µ),Ẽkm > 1 ®¯à¥¤¥«¨¬ ¬®¦¥á⢮ Em =k=1k=1â ª ª ª MF (µ) | ª®«ìæ®.
®£¤ Em ∩ Ek = ∅ ¤«ï ¢á¥å m 6= k ¨∞SE=Em . ᨫã ã⢥ত¥¨ï 4.1.8 ¨¬¥¥¬ ¥à ¢¥á⢮m=1µ∗ (E) ≤∞Xm=1185µ∗ (Em ). ¤à㣮© áâ®à®ë, ¤«ï «î¡®£® ®¬¥à mSE⊃Ek . «¥¤®¢ ⥫ì®,k=1Ã∗∗µ (E) ≥ µm[!Ek=á¯à ¢¥¤«¨¢® ¢ª«î票¥mmXµ∗ (Ek )k=1k=1¢ ᨫ㠪®¥ç®© ¤¤¨â¨¢®á⨠äãªæ¨¨ µ∗ ª®«ìæ¥ MF (µ). ®£∞P¤ , ¯¥à¥å®¤ï ª ¯à¥¤¥«ã ¯à¨ m → ∞, ¯®«ãç ¥¬ µ∗ (E) ≥µ∗ (Ek ).k=1 ª¨¬ ®¡à §®¬, á¯à ¢¥¤«¨¢® à ¢¥á⢮∞Xµ∗ (E) =µ∗ (Em ).m=1 ᫨ ¯à¥¤¯®«®¦¨âì, ç⮵∗ (E) < +∞,â® ç¨á«®¢®© àï¤á室¨âáï ª ç¨á«ã µ∗ (E), ¨ ¤«ï ¬®¦¥á⢠Sm =ëãç ¥¬ d(E, Sm ) = µ∗∞S!Ek≤k=m+1∞PmS∞Pµ∗ (Ek )k=1Ek ∈ MF (µ)k=1µ∗ (Ek ) → 0k=m+1¯®-¯à¨ m → ∞. ª ª ª Sm ∈ MF (µ), â® ¯® ®¯à¥¤¥«¥¨î 4.1.10 áãé¥áâ¢ã¥â ¬®¦¥á⢮ Am ∈ E, â ª®¥, çâ® d(Sm , Am ) ≤ m1 .
«¥¤®¢ ⥫ì®, d(E, Am ) ≤≤ d(E, Sm ) + d(Sm , Am ) → 0 ¯à¨ m → ∞. ª¨¬ ®¡à §®¬, á¯à ¢¥¤«¨¢® ¢ª«î票¥ E ∈ MF (µ). ®í⮬㠫¥ µ-¨§¬¥à¨¬®¥ ¬®¦¥áâ¢®á ª®¥ç®© ¢¥à奩 ¬¥à®© ï¥âáï ª®¥ç® µ-¨§¬¥à¨¬ë¬. ¥¯¥àìà áᬮâਬ ¯à®¨§¢®«ìãî ¯®á«¥¤®¢ ⥫ì®áâì ¯®¯ à® ¥¯¥à¥á¥ª ∞Sîé¨åáï ¬®¦¥á⢠Em ∈ M(µ), â ª¨å, çâ® ¬®¦¥á⢮ E =Em ∈m=1∈ M(µ). ᫨ áãé¥áâ¢ã¥â ®¬¥à m0 , â ª®©, çâ® µ∗ (Em ) = +∞, â®∞Pµ∗ (E) ≥ µ∗ (Em ) = +∞, â.
¥. µ∗ (E) = +∞, ¨µ∗ (Em ) = +∞,00∞Pm=1â. ¥. á¯à ¢¥¤«¨¢® à ¢¥á⢮ µ (E) =µ (Em ) = +∞. ᫨ ¦¥m=1µ∗ (Em ) < +∞ ¤«ï «î¡®£® ®¬¥à m, â® ¤«ï «î¡®£® m ¨¬¥¥â ¬¥áâ®∞P¢ª«î票¥ Em ∈ MF (µ), ¨ âॡ㥬®¥ à ¢¥á⢮ µ∗ (E) =µ∗ (Em )m=1㦥 ãáâ ®¢«¥® ¢ëè¥.¥¯¥àì ¤®ª ¦¥¬, çâ® ¬®¦¥á⢮ M(µ) ï¥âáï σ-ª®«ì殬. áᬮâਬ ¯®á«¥¤®¢ ⥫ì®áâì ¬®¦¥á⢠{Em }∞m=1 ⊂ M(µ). ®£¤ ¤«ï∗186∗«î¡®£® ®¬¥à m áãé¥áâ¢ã¥â ¯®á«¥¤®¢ ⥫ì®áâì ¬®¦¥áâ¢∞{Am,k }k=1 ⊂ MF (µ),â ª ï, çâ® ¢ë¯®«¥® à ¢¥á⢮ Em =∞[∞ [∞[Em =m=1∞Sk=1Am,k .«¥¤®¢ ⥫ì®,Am,k ∈ M(µ)m=1 k=1ª ª áçñ⮥ ®¡ê¥¤¨¥¨¥ ª®¥ç® µ-¨§¬¥à¨¬ëå ¬®¦¥áâ¢.
ãáâì ⥯¥àì ¤¢ ¬®¦¥á⢠A, B ∈ M(µ). ® ®¯à¥¤¥«¥¨î 4.1.10 áãé¥áâ¢ãîâAm ∈ MF (µ) ¨ Bm ∈ MF (µ), â ª¨¥, çâ®A=∞[¨AmB=m=1∞[Bm .m=1∞S®£¤ ¤«ï «î¡®£® ®¬¥à m ¨¬¥¥¬ Am ∩ B =(Am ∩ Bk ). ªk=1ª ª Am ∩ Bk ∈ MF (µ), â® ¬®¦¥á⢮ Am ∩ B ∈ M(µ). ª ª ªµ∗ (Am ∩ B) ≤ µ∗ (Am ) < +∞, â® ¬®¦¥á⢮ Am ∩ B ∈ MF (µ) ª ªµ-¨§¬¥à¨¬®¥ ¬®¦¥á⢮ á ª®¥ç®© ¢¥à奩 ¬¥à®©. «¥¤®¢ ⥫ì®,∞SAm \B = Am \(Am ∩ B) ∈ MF (µ). ® ⮣¤ A\B =(Am \B) ∈m=1∈ M(µ). ª¨¬ ®¡à §®¬, ¤®ª § ®, çâ® ¬®¦¥á⢮ M(µ) ï¥âáïσ -ª®«ì殬.®ª ¦¥¬ ॣã«ïà®áâì äãªæ¨¨ µ∗ σ-ª®«ìæ¥ M(µ).
«ï «î¡®£® ¬®¦¥á⢠E ∈ MF (µ) ¨ «î¡®£® ç¨á« ε > 0 ¯® ®¯à¥¤¥«¥¨î 4.1.7 áãé¥áâ¢ã¥â ¯®ªàë⨥ {Am }∞m=1 ⊂ E ®âªàëâ묨 í«¥¬¥∞Pâ à묨 ¬®¦¥á⢠¬¨, â ª®¥, ç⮵∗ (Am ) < µ∗ (E) + ε. ¯à¥m=1¤¥«¨¬ ®âªàë⮥ ¬®¦¥á⢮¨î 4.1.8 ¨¬¥¥¬µ∗ (G) ≤= µ∗ (G) − µ∗ (E) < ε.G =∞Pm=1∞Sm=1Am ⊃ E .®£¤ ¯® ã⢥ত¥-µ∗ (Am ) < µ∗ (E) + ε,â. ¥.µ∗ (G\E) =«ï «î¡®£® ¬®¦¥á⢠E ∈ M(µ) áãé¥áâ¢ã¥â ¯®á«¥¤®¢ ⥫ì®áâì ª®¥ç® µ-¨§¬¥à¨¬ëå ¬®¦¥á⢠Em , â ª¨å,∞Sçâ® E =Em .
«ï «î¡®£® ç¨á« ε > 0 ¨ «î¡®£® ®¬¥à mm=1áãé¥áâ¢ã¥â ®âªàë⮥ ¬®¦¥á⢮ Gm ⊃ Em , â ª®¥, çâ® ¢ë¯®«¥®187¥à ¢¥á⢮G =∞Sm=1µ∗ (Gm \Em ) <Gm ⊃ E .®£¤ . ¯à¥¤¥«¨¬ ®âªàë⮥ ¬®¦¥á⢮∞S⊂(Gm \Em ), ¯®í⮬㠯®«ãç ¥¬ε2m+1G\E∞Pm=1¥à ¢¥á⢮ µ (G\E) ≤µ (Gm \Em ) ≤ 2ε < ε. «ï «î¡®£® ¬®m=1¦¥á⢠E ∈ M(µ) á¯à ¢¥¤«¨¢® ¢ª«î票¥ E c = Rn \E ∈ M(µ). ®£¤ ¤«ï «î¡®£® ε > 0 áãé¥áâ¢ã¥â ®âªàë⮥ ¬®¦¥á⢮ S ⊃ E c , â ª®¥,çâ® µ∗ (S\E c ) < ε.
®í⮬㠬®¦¥á⢮ F = S c ï¥âáï § ¬ªãâë¬,¨ F ⊂ E . ਠí⮬ á¯à ¢¥¤«¨¢ë à ¢¥á⢠E\F = F c \E c = S\E c .«¥¤®¢ ⥫ì®, µ∗ (E\F ) < ε, â. ¥. ॣã«ïà®áâì äãªæ¨¨ µ∗ M(µ)¤®ª § .∗∗ ¯ à ¥ ¤ ¥ « ¥ ¨ ¥ 4.1.11. î¡®¥ ¬®¦¥á⢮ σ-ª®«ìæ M(µ) ¡ã¤¥¬ §ë¢ âì µ-¨§¬¥à¨¬ë¬ ¯® ¥¡¥£ã, § 票¥ äãªæ¨¨ µ∗ í⮬ ¬®¦¥á⢥ ¡ã¤¥¬ §ë¢ âì ¥£® ¬¥à®© ¥¡¥£ . ãªæ¨î µ∗ ¡ã¤¥¬ §ë¢ âì ¬¥à®© ¥¡¥£ . ¬ ¥ ç ¨ ¥ 4.1.12.
᫨ ¬®¦¥á⢮ A ⊂ Rn â ª®¢®, çâ® ¥£®¢¥àåïï ¬¥à µ∗ (A) = 0, â® ®® ï¥âáï ª®¥ç® µ-¨§¬¥à¨¬ë¬, â. ¥.A ∈ MF (µ).¥©á⢨⥫ì®, à áᬮâਬ Am = ∅ ∈ E ¤«ï «î¡®£® ®¬¥à m.®£¤ d(A, Am ) = d(A, ∅) = µ∗ (A) = 0 ¤«ï «î¡®£® m, â. ¥. ¯®«ãç ¥¬Am → A ¯à¨ m → ∞, çâ® ¯® ®¯à¥¤¥«¥¨î 4.1.10 ®§ ç ¥â ¢ª«î票¥A ∈ MF (µ). ®¦¥á⢠c âਢ¨ «ì®© ¢¥à奩 ¬¥à®© ¡ã¤¥¬ §ë¢ âì ¬®¦¥á⢠¬¨ «¥¡¥£®¢®© ¬¥àë ã«ì. î¡®¥ ¯®¤¬®¦¥á⢮ ¬®¦¥á⢠«¥¡¥£®¢®© ¬¥àë ã«ì á ¬® ï¥âáï µ-¨§¬¥à¨¬ë¬ ¯® ¥¡¥£ã¨ ¨¬¥¥â «¥¡¥£®¢ã ¬¥àã ã«ì. ¥©á⢨⥫ì®, ¥á«¨ ¬®¦¥á⢮ B ⊂ A, µ∗ (A) = 0, â® 0 ≤ µ∗ (B) ≤ µ∗ (A) = 0, â.
¥. µ∗ (B) = 0, çâ® ¨ âॡ®¢ «®áì. ᥠ¬®¦¥á⢠«¥¡¥£®¢®© ¬¥àë ã«ì ®¡à §ãîâ σ-ª®«ìæ®. ¥©áân¢¨â¥«ì®, ¤«ï «î¡®© ¯®á«¥¤®¢ ⥫ì®á⨠{Am }∞m=1 ⊂ R ¬®¦¥á⢫¥¡¥£®¢®©¢ ᨫã ã⢥ত¥¨ï 4.1.8 ¯®«ãç ¥¬ ¥à ¢¥áâµ ∞ ¬¥àë¶ã«ì ∞∞SP ∗S∗¢® µAm ≤µ (Am ) = 0, â. ¥. ¬®¦¥á⢮Am ¨¬¥¥âm=1m=1m=1n«¥¡¥£®¢ã ¬¥àã ã«ì. «ï «î¡ëå ¤¢ãå ¬®¦¥á⢠A, B ⊂ R «¥¡¥£®¢®©¬¥àë ã«ì ¬®¦¥á⢮ A\B â ª¦¥ ¨¬¥¥â «¥¡¥£®¢ã ¬¥àã ã«ì ª ª ¯®¤¬®¦¥á⢮ ¬®¦¥á⢠A «¥¡¥£®¢®© ¬¥àë ã«ì.
σ-ª®«ìæ® ¬®¦¥á⢫¥¡¥£®¢®© ¬¥àë ã«ì ®¡®§ 稬 M0 (µ). ¯ à ¥ ¤ ¥ « ¥ ¨ ¥ 4.1.12. ãáâì R | ª®«ìæ®. çñâ®- ¤¤¨â¨¢- ï äãªæ¨ïϕ: R → [0, +∞] §ë¢ ¥âáï ¯®«®©, ¥á«¨ ¤«ï «î¡®£®188¬®¦¥á⢠A ∈ R ¢¨¤ ϕ(A) = 0 ¨ «î¡®£® ¬®¦¥á⢠B ⊂ A á«¥¤ã¥âB ∈ R. ¬ ¥ ç ¨ ¥ 4.1.13. ᨫ㠧 ¬¥ç ¨ï 4.1.12 ¬¥à ¥¡¥£ µ∗ï¥âáï ¯®«®© σ-ª®«ìæ¥ M(µ). ¬ ¥ ç ¨ ¥ 4.1.14. ãáâì E | ª®«ìæ® ª«¥â®çëå ¬®¦¥áâ¢, µ | ¬¥à ª«¥â®ç®£® ¬®¦¥á⢠. ®£¤ «î¡®¥ ®âªàë⮥ ¬®¦¥á⢮G ⊂ Rn ï¥âáï µ-¨§¬¥à¨¬ë¬ ¯® ¥¡¥£ã.¥©á⢨⥫ì®, ¤«ï «î¡®£® í«¥¬¥â x ∈ G áãé¥áâ¢ã¥â ç¨á«®δ(x) > 0, â ª®¥, çâ® ®âªàëâ ï ª«¥âª Πδ(x) (x) =©¯ªz ∈ Rn ¯ |xk − zk | < δ(x) ∀ k ∈ 1, n⊂ G.∞S ᫨ G = Rn , â® ¯®«ãç ¥¬ á®®â®è¥¨¥ G =Πm (0) ∈ M(µ).m=1nãáâì G 6= R .
©¯à¥¤¥«¨¬áçñ⮥ ¯®¤¬®¦¥á⢮¬®¦¥á⢠G |¯ª¬®¦¥á⢮ S = z ∈ G ¯ zk ∈ Q ∀ k ∈ 1, n . ®¦¥á⢮ S ¥ ¯ãáâ®, â ª ª ª ¤«ï «î¡®£® x ∈ G ª«¥âª Πδ(x) (x) ᮤ¥à¦¨â ¢¥ªâ®àëá à æ¨® «ì묨 ª®®à¤¨ â ¬¨. ª ª ª ¤«ï «î¡®£® x ∈ G ¨ «î¡®£® ç¨á« ε ∈ (0, δ(x)) ¢ë¯®«¥® S ∩ Πε (x) 6= ∅, â® ¬®¦¥á⢮S ¢áî¤ã ¯«®â® ¢ G. «ï «î¡®£® í«¥¬¥â z ∈ S ®¯à¥¤¥«¨¬ ç¨á«®γ(z) = sup { ε > 0 | Πε (z) ⊂ G }.