实变函数与泛函分析

实变函数与泛函分析
实变函数是指在数学中，变量和函数值都是实数的函数。

泛函分析是一门数学分支，主要研究实变函数的性质和分析。

泛函分析的基本概念包括：
1.函数的连续性：指函数在某个区间内，对于任意两个不同的自变量值，函数值之差都可以被任意给定的常数δ所代替，即函数在该区间内是连续的。

2.函数的可导性：指函数在某个区间内，对于任意一个自变量值，都存在一个导数，即函数在该区间内是可导的。

3.函数的可积性：指函数在某个区间内，对于任意两个自变量值，都存在一个积分，即函数在该区间内是可积的。

泛函分析还研究了一些其他概念，如复合函数、反函数、单调函数、奇偶性函数、周期函数、级数等。

泛函分析的研究方法包括函数的几何表示、函数的微积分学表示、函数的数学分析表示等。

泛函分析是一门广泛应用的数学分支，在工程、物理、化学、经济学等领域都有广泛的应用。

第 16页定义1 设,A B 为两个非空集合，如果有某一法则ϕ，使每个x A ∈有唯一确定的y B ∈和它对应，则称ϕ为Ａ到Ｂ内的映射，记为:A B ϕ→.当映射ϕ使ｙ和ｘ对应时，y 称为x 在映射ϕ下的像，记作(x)y ϕ=，也可表示为:xy ϕ.对于任一固定的y,称适合关系(x)y ϕ=的x 的全体是元素y 在ϕ之下的原像，集合Ａ称为映射ϕ的定义域，记为()βϕ，设Ｃ是Ａ的子集，Ｃ中所有元素的像的全体，记为(c)ϕ，称它是Ｃ在ϕ之下的像，(A)ϕ称为映射ϕ的值域，记为()ϕℜ。

定义２ 设Ａ和Ｂ是两非空集合，若存在从集合Ａ到Ｂ上的一一映射ϕ ，即满足：⑴ 单设：对任意x,y A ∈，若(x)(y)ϕϕ=,则x=y ；⑵ 满射：对任意y B ∈，存在x A ∈，使得(x)y ϕ=.则称Ａ和Ｂ对等，记为A B ，规定φφ。

例 １我们可给出有限集合的一个不依赖于元素个数概念的定义，集合Ａ称为有限集合，如果A=φ或者A 和正整数的某截段{1,2，......n}对等。

例 2 { 正奇数全体 }{ 正偶数全体 }，事实上，只要令(x)x 1ϕ=+ 即可。

例 3{ 正整数全体}{ 正偶数全体}，这只需令(x)2x ϕ=，第17页X 是整数。

例4 区间（0,1）和全体实数R 对等，只需对每个(0,1)x ∈，令(x)t a n (x )2πϕπ=-。

例5 设A与B是两个同心圆周（图1.4），显然A~B。

事实上，对A上每一点x 与同心圆的圆心的连线与B相交且交与一点，值得注意的是，若将此圆的两周展开为线段时，则这两条线段的长度并不相同。

这告诉我们，一个较长的线段并不例4表明，无限长的“线段”也不比有限比另一个较短线段含有“更多的点”。

长的线段有“更多的点”。

例 3和例4说明一个无限集可以和它的一个真子集对等（可以证明，这一性质正是无限极的特征，常用来作为无限极的定义）。

这一性质对于有限集来说显然不能成立，由此可以看到有限集和无限极之间的诧异。

给想学实变函数和泛函分析的一点建议首先，本人学过到目前为止除了最优化理论其它还没用过，但是最大的收获是数学的一些研究方法，下面是正文不知在哪看过，希望对学弟学妹们有用。

有点长~实变函数和泛函分析在经济学中的用处非常大。

首先，实变函数是研究L积分理论的，这种L积分使积分理论得以应用的函数范围大大推广了，实际上除了数学家刻意构造出来的奇异函数，一般的函数，特别是我们在分析实际问题时遇到的函数，都是L可积的。

因此L积分的理论可以用于我们分析实际问题时遇到的所有函数。

L积分的理论中哪些内容是极其重要的呢？从应用的角度来讲，最有价值的就是测度理论和积分的三个相互等价控制收敛定理。

测度论使的概率论变得更加威力强大，可以解决很多以前被认为是古怪的无法分析的问题。

也使很多概率理论变得更加严格。

比如无限可分事件的概率以及用西格玛域来阐述的条件概率等等。

没有测度论就无法分析连续鞅等等。

另外，积分收敛定理解决了积分运算与极限运算互换的问题，使得很多极限问题变得可以计算。

所以支持大样本统计理论的概率极限理论就建立起来了。

如果搞懂了实变函数，你对统计，计量，金融工程等问题的研究就可以一枪刺到底，从基本概念的学习开始可以一路畅通的达到对前沿理论的深刻理解。

没有实变函数的基础，学计量，统计和金融工程就是隔靴挠痒。

再看泛函分析，泛函分析是建立在实变函数的基础上的。

为什么这么说呢？其实就分析的问题的思路来讲，泛函和实变还是有很大差别的，但是泛函研究的是函数空间，研究函数空间中的收敛和连续等拓扑概念必须依赖范数的定义，而函数空间的范数的定义依赖于积分理论，所以实变函数就成了泛函的基础。

所以一般都是先学实变，再学泛函。

当然，也有先学直接学泛函的，这时就只能直接的接受积分定义的范数概念，或者干脆只从抽象范数的角度来研究，不去管范数的具体形式。

从理解泛函本身的理论来讲并没有什么不妥，只是在用泛函解决实际问题时就有麻烦，因为研究实际问题就要给出具体的范数定义，没有实变函数的积分理论就不行了。

教学大纲_实变函数与泛函分析实变函数与泛函分析是高级数学中的一门重要课程，主要涉及实变函数的性质及其应用，以及泛函分析中的函数空间与算子的概念和性质。

本教学大纲旨在培养学生对实变函数与泛函分析的基本理论和方法的理解与应用能力。

一、课程目标通过本课程的学习，学生应该能够：1.了解实变函数的定义、性质和基本的分析方法；2.掌握实数的完备性和实变函数的连续性、可微性等基本概念与定理；3.熟悉重要的实变函数序列收敛的理论和方法；4.理解一元多项式空间及其上的内积、范数等概念；5.了解泛函分析的基本概念，如线性算子、单射、满射、闭算子等；6.掌握泛函分析中重要的泛函空间和赋范向量空间的性质与应用。

二、教学内容1.实变函数的性质与基本分析方法（12学时）1.1实数的完备性与实变函数的极限概念1.2实变函数的连续与可导性质1.3实变函数的积分与微分概念与定理2.实变函数的序列收敛理论与方法（16学时）2.1一致收敛性与收敛级数理论2.2函数项级数的收敛理论与方法2.3 Weierstrass逼近定理的证明与应用2.4傅里叶级数的概念、性质及展开方法3.一元多项式空间与泛函分析基础（14学时）3.1一元多项式空间及其上的内积与范数3.2一元多项式空间中的正交多项式与勒让德多项式3.3泛函分析的基本概念与定理4.泛函空间与线性算子（18学时）4.1泛函空间的定义与性质4.2无穷维度空间的收敛性与紧性4.3线性算子的基本性质与分类4.4线性算子的连续性与有界性5.算子的谱理论与泛函方程（20学时）5.1线性算子的谱理论与应用5.2巴拿赫空间的定义与性质5.3泛函方程的基本理论与应用5.4泛函方程的解的存在唯一性定理三、教学方法1.理论教学：通过讲述与讲解基本概念与定理，引导学生掌握基本原理和方法。

2.解题指导：通过典型例题和习题，引导学生独立思考问题，掌握解题方法和技巧。

3.讨论与交流：鼓励学生参与讨论，提问和回答问题，促进学生之间的交流与合作。

实变函数论与泛函分析第四版
《实变函数论与泛函分析第四版》是一本深受读者青睐的重要数学著作，由美国知名数学家肖恩米尔顿编写，于2004年出版。

本书内容全面，讲述了实变函数论的各种概念、理论与实例。

书中讨论了函数的可微性，以及它们的微分与积分，也讲述了拉格朗日泛函分析的核心概念。

书中首先介绍了实变函数论的基本概念，如函数、可微函数、复数和庞加莱空间。

接着，作者详细讲述了实变函数的微分，例如反对称性、链式法则、李雅普诺夫定理，以及微积分的概念，例如微分不等式、变分法和李雅普诺夫定理。

此外，本书还涉及泛函分析的概念，例如函数的L-形和H-形性质、函数的极值、凸性和凹性。

此外，书中还介绍了几何分析的重要概念，例如参数方程、分岔点和坐标系统。

最后，作者还讨论了一些数学家特有的技术，如分析技术、半空间和特征值分析等。

总之，《实变函数论与泛函分析第四版》是一本比较全面的数学读物，内容深入浅出，既适合有数学背景的学生，也适合普通读者，可以作为教材或参考书。

此外，本书还帮助读者更好地理解数学的原理和方法，提高其运用数学的能力。

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实变函数与泛函分析-教学大纲第一篇：实变函数与泛函分析-教学大纲实变函数与泛函分析教学大纲Functions of Real Variables and Functional Analysis一、基本信息适用专业：信息技术专业课程编号：教学时数：72学时学分：4 课程性质：专业核心课开课系部：数学与计算机科学院使用教材：《实变函数论与泛函分析》（上、下册）第2版曹广福.高等教育出版社参考书[1]夏道行《实变函数论与泛函分析》（上、下册）第2版修订本.高等教育出版社；[2] W.Rudin ,Real and Complex Analysis, 3rd Edition； [3] W.Rudin，Functional Analysis, 3rd Edition； [4]周民强《实变函数论》第2版.北京大学出版社.二、课程介绍《实变函数与泛函分析》以掌握Lebesgue测度空间，Lebesgue 积分，Hilbert空间和Banach空间的基本知识，培养学生从几何、拓扑上来认识抽象函数空间，以抽象空间为工具来研究、解决实际问题的能力。

三、考试形式考试课程，考试成绩由平时成绩和期末考试组成，平时作业占百分之二十，期末考试百分之八十。

期末考试是闭卷的形式，重点考察学生的解题能力和基础理论。

四、课程教学内容及课时分配第一章集合与点集要求1、掌握集合的势，可数集2、熟悉欧氏空间上的拓扑，Cauchy收敛原理主要内容集合的势，可数集，n维欧氏空间上的拓扑，Canchy收敛原理重点集合的势，可数集课时安排（4学时）1、集合的势，可数集2学时2、欧氏空间上的拓扑，Cauchy收敛原理2学时第二章 Lebesgue测度要求1、熟练掌握外测度、可测集以及它们的性质2、掌握可测函数及其性质，以及非负可测函数的构造3、熟练掌握可测函数的收敛性主要内容：Lebesgue外测度，可测集（类），可测函数及其性质，可测函数的收敛性重点外测度、可测集以及它们的性质、可测函数的收敛性课时安排（12学时）1、外测度、可测集以及它们的性质4学时2、可测函数及其性质，以及非负可测函数的构造4学时3、可测函数的收敛性4学时第三章Lebesgue积分要求：1、熟练掌握可测函数的积分及性质2、熟练掌握Lebesgue积分基本定理，Fatou引理，控制收敛定理，Riemann可积的充要条件3、弄清重积分与累次积分的关系，Fubini定理主要内容：可测函数的积分及性质，Lebesgue积分的极限定理，Riemann 可积的充要条件，重积分与累次积分的关系，Fubini定理重点可测函数的积分及性质，Lebesgue积分的极限定理课时安排：（16学时）1、可测函数的积分及性质6学时2、Lebesgue积分基本定理，Fatou引理，控制收敛定理，Riemann可积的充要条件6学时3、重积分与累次积分的关系，Fubini定理4学时第四章L空间要求：1、熟练掌握L空间的范数、完备性、收敛性、可分性2、熟悉L空间的内积，标准正交基3、了解卷积与Fourier变换 ppp主要内容：pLp空间的范数、完备性、收敛性、可分性，L空间的内积，标准正交基，卷积与Fourier变换重点Lp空间的范数、完备性、收敛性、可分性课时安排（10学时）1、L空间的范数、完备性、收敛性、可分性4学时2、L空间的内积，标准正交基，正交化方法4学时3、卷积与Fourier变换2学时 pp第五章 Hilbert空间理论要求：1、熟练掌握距离空间的定义与紧致性的定义，Riesz表示定理2、熟悉Hilbert空间上线性算子的有界性和连续性3、熟悉共轭算子、投影算子，紧算子性质及其谱主要内容：距离空间的定义，紧致性，Hilbert影算子，紧算子性质及其谱。

实变函数与泛函分析概要之吉白夕凡创作第一章集合基本要求：1、理解集合的包含、子集、相等的概念和包含的性质。

2、掌握集合的并集、交集、差集、余集的概念及其运算性质。

3、会求已知集合的并、交、差、余集。

4、了解对等的概念及性质。

5、掌握可数集合的概念和性质。

6、会判断己知集合是否是可数集。

7、理解基数、不成数集合、连续基数的概念。

8、了解半序集和Zorn引理。

第二章点集基本要求：1、理解n维欧氏空间中的邻域、区间、开区间、闭区间、体积的概念。

2、掌握内点、聚点的概念、理解外点、界点、孤立点的概念。

掌握聚点的性质。

3、掌握开核、导集、闭区间的概念及其性质。

4、会求己知集合的开集和导集。

5、掌握开核、闭集、完备集的概念及其性质，掌握一批例子。

6、会判断一个集合是非是开（闭）集，完备集。

7、了解Peano曲线概念。

主要知识点：一、基本结论：1、聚点性质§2 中T1聚点原则：P0是E的聚点⇔ P0的任一邻域内，至少含有一个属于E而异于P0的点⇔存在E中互异的点列{Pn}，使P n→P0 （n→∞）2、开集、导集、闭集的性质§2 中T2、T3T2：设A⊂B，则A་⊂B་，·Ａ⊂·Ｂ，－Ａ⊂－Ｂ。

T3：（A∪B）′=A′∪B′.3、开（闭）集性质（§3中T1、2、3、4、5）T1：对任何E⊂Rⁿ，Ė是开集，E´和―Ｅ都是闭集。

（Ė称为开核，―Ｅ称为闭包的理由也在于此）T2：（开集与闭集的对偶性）设E是开集，则CE是闭集；设E是闭集，则CE 是开集。

T3：任意多个开集之和仍是开集，有限多个开集之交仍是开集。

T4：任意多个闭集之交仍是闭集，有限个闭集之和仍是闭集。

T5：（Heine-Borel有限覆盖定理）设F是一个有界闭集，ℳ是一开集族{Ui}iєI它覆盖了F（即Fс∪ｉєＩUi），则ℳ中一定存在有限多个开集U1，U2…Um，它们同样覆盖了F（即F⊂ｍ∪ Ui）（iєI）4、开（闭）集类、完备集类。