实变函数论读书报告
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实变函数理论是数学分析中的一个分支领域,也是数学中非常重要的一些工具性理论之一。
它主要研究实变函数的性质、连续性、可微性、可积性、收敛性,以及它们在应用数学中的一些应用。
实变函数是定义在实数域上的函数,它们是一个非常重要的研究对象,在数学、物理、工程等各个领域的研究中都有着广泛的应用。
的建立也是为了更好地研究和应用这些函数。
在中,最基本的概念就是连续性。
一个函数在某个点上是连续的,当且仅当其极限在该点存在,并且与该点处的函数值相等。
通过定义连续函数,可以进一步定义可积函数、可微函数等一系列概念。
对于实变函数,在其定义域上的极限值也是一个非常重要的概念。
比如,如果函数在某个点的右侧极限等于左侧极限,那么在这个点上,函数就是连续的。
同时,我们也可以通过极限来描述一些特殊的函数,比如说带有间断点的函数等等。
另外,实变函数的导数也是中的一个核心概念。
导数是研究函数变化率的基本工具,它描述的是函数在某个点上的变化速率。
如果函数在某个点上是可微的,那么该点的导数就是函数在该点处的变化率。
同时,实变函数的积分也是中的一个非常重要的概念。
积分是对函数在某个区间上的累加和,可以用来表示面积、体积等概念。
积分的应用非常广泛,在物理、工程、统计学等多个领域都有着广泛的应用。
的研究还包括一些其他的重要性质,比如收敛性、极值、等等。
这些性质的研究,不仅能够深入了解实变函数的构成和性质,还能够在各个领域中应用到实际问题的解决中。
总的来说,是数学中非常重要的一个分支领域,它在理论和应用两个方面都有着广泛的应用。
它的建立,不仅为实数函数的研究提供了基础,还为各个应用领域中的问题提供了重要的数学工具和理论基础。
实变函数论实变函数论是数学分析领域中非常重要的一个分支。
它主要研究实数域上的函数,涉及到微积分、拓扑、测度论等多个数学分支,具有广泛的应用和深刻的理论意义。
一、实变函数的连续性和一致连续性实变函数中,连续性和一致连续性是非常基础的概念。
在实变函数论中,我们经常需要用到这两个概念来描述函数的性质。
连续性是指函数在某一点处的极限等于函数在该点处的函数值。
更准确地说,设$f(x)$为定义域上的一函数,$x_0$为定义域上的一点,则$f(x)$在$x_0$处连续等价于满足以下条件:$$\lim_{x\to x_0}f(x)=f(x_0)$$而一致连续性则更为强,它指的是函数在整个定义域上均满足某一性质,即在整个定义域上均具有连续性。
形式化地,设$f(x)$为定义域上的一函数,则$f(x)$在定义域上一致连续等价于满足以下条件:$$\forall\epsilon>0,\exists\delta>0,\text{s.t. }|x_1-x_2|<\delta\Rightarrow|f(x_1)-f(x_2)|<\epsilon$$连续性和一致连续性是实数域上函数的最基本的性质,是很多其他性质和定理的前提条件。
二、实变函数的导数和微分微积分中,导数和微分是非常基础的概念。
在实变函数中,我们同样需要研究函数的导数和微分。
导数描述的是函数在某一点处的变化率,它是一个极限。
对于实变函数$f(x)$,在$x_0$处的导数定义为:$$f'(x_0)=\lim_{x\to x_0}\frac {f(x)-f(x_0)}{x-x_0}$$微分是一个线性近似,用直线去接近曲线。
对于实变函数$f(x)$,在$x_0$处的微分为:$$df(x_0)=f'(x_0)dx$$在实变函数中,导数和微分的性质有很多,比如说链式法则、洛必达法则等,这些性质在高等数学中都会有所涉及。
三、实变函数的积分积分是微积分中非常重要的一个概念,是研究实变函数的重要手段。
实变函数的理论与应用实变函数是数学分析中的一个重要概念。
它涉及实数域上的函数,即定义域和值域都是实数集合。
实变函数的研究不仅具有理论意义,还有广泛的应用。
本文将从理论和应用两个角度,对实变函数进行详细探讨。
首先,我们来了解一下实变函数的理论。
实变函数理论是数学分析的一部分,主要研究实数域上函数的性质和变化规律。
实变函数的基本性质包括连续性、可导性、积分性等。
其中,连续性是实变函数的重要性质之一。
一个函数在某点处连续,意味着其在这个点附近具有相对平滑的变化。
连续性理论为我们研究函数的极限、导数和积分等提供了基础。
另外,导数也是实变函数理论的重点,它描述了函数在某点处的变化速率。
导数的概念不仅涉及到函数的变化趋势,还与函数的极值、凹凸性等相关。
积分性质则是研究函数的面积和曲线长度等问题。
通过对实变函数的理论研究,我们可以更好地理解函数的性质,为后续的应用打下坚实的基础。
其次,我们来探讨一下实变函数的应用。
实变函数广泛应用于物理学、工程学、经济学等领域。
在物理学中,实变函数被用于描述物体的位置、速度、加速度等物理量的变化规律。
例如,在机械运动中,实变函数可以描述物体的位移与时间的关系,通过对函数求导可以得到物体的速度与加速度。
在工程学中,实变函数可以被用来建模和解决实际问题。
例如,在电子电路设计中,可以通过函数的傅里叶级数展开来分析电路的波形特性。
在经济学中,实变函数被用于描述价格、需求、供应等经济变量的关系。
通过对函数的微分可以得到边际效用、边际成本等重要的经济指标。
实变函数的应用不仅帮助我们更好地理解自然界和社会经济现象,还为我们解决实际问题提供了有力的工具。
此外,实变函数的理论和应用还与数值计算密切相关。
数值计算是利用计算机进行求解数学问题的方法。
对于实变函数,我们常常需要进行数值逼近和数值积分等计算。
例如,在求解微分方程时,我们可以利用数值方法来近似求解。
在实际应用中,由于实变函数的复杂性,往往无法得到解析解,因此需要通过数值计算来求得近似解。
实变函数课程教学的几点体会实变函数课程对于大多数学生来说都很困难、很抽象,主要原因是学生习惯了从初等数学到数学分析或高等数学,所研究的函数都是常规的性质很好的函数.然而,有更多的性质不好的函数,需要换个角度认识它们,这就导致实变函数的形成,并最终成为一门课程.这门课程的思想方法与思想痕迹其实在中学数学课程及大学数学课程中都有所体现.1.实变函数思想下初等数学内容的认识为了研究函数的性质,对函数的定义域再认识,从而从另一角度研究集合,因此实变函数课程中一开始就研究集合,当然不只是停留在集合的简单运算上.当两个集合之间能建立一一映射时,这两个集合中的元素就是一样多的.由于无理数集是不可数集,有理数集是可数集,则无理数集与有理数集不对等,这两个集合中的元素就不是一样多的,实际上无理数比有理数要多得多.利用一一映射,还可以得到任何一个三角形的三条边上的点是一样多的,但就长度而言三条边往往不相等,这说明点不能有大小(度量),并不是人为规定点没有大小.对于两个非空集合(点集)A与B,把A中的任何点与B中的任何点之间的距离的下确界说成是集合A与B之间的距离.这样,一直线外一点到该直线的距离,平面上两条平行直线之间的距离,两条异面直线之间的距离,空间中两平行平面之间的距离等,都采用垂线段的方式计算.按照此定义,平面上两条相交直线之间的距离,两个相交的平面之间的距离等则为零.由此看出,只有真正学懂了实变函数课程,才能正确理解和解释中小学数学课程中的一些概念、性质和结论.比如,点为什么不能有大小,有理数与无理数的本质区别是什么,无理数在实数中占有什么样的地位,集合的表示为什么要用区间这样的方法,为什么不是所有集合都能用列举法表示,等等.2.集合的测度之意义拓广对集合整体度量的认识,利用测度概念.在测度意义之下,点集可以是非常不规则的,其元素可以是相当凌乱的,集合的元素可以是多样的,从而测度可以是长度,可以是体积,可以是质量,可以是概率,等等.在测度意义之下,由一个元素组成的集合,由有限个元素组成的集合,由可数个元素组成的集合,测度均为零.这样,一个点的测度为零,这就说明点确实没有大小.在测度意义之下,有理数集的测度是零,从而实数集R中基本上全都是无理数,或者说,一条直线上几乎处处为无理点,实数的核心是无理数,实数集R的“质量”都集中在无理数上,无理数集是实数集R的“原子核”.可数集的测度为零的一个现实反映,比如,一个筛子的孔是很多的,但也应该是有限个,不过可以理解为可数多个,当人们往筛子(悬空的)里盛放细小的东西(一部分可以穿过孔)时,如果人不摇晃筛子,则自然从孔漏出去的细小东西的体积几乎为零.这就是为什么有了筛子,还得要人筛一筛,才能把东西分开成粗与细的两个部分.这表明,任何一个集合添加零测度集后,其测度不改变.这一性质的一个现实反映经常出现,比如人们外出旅行,收拾包裹行囊很满,鼓鼓囊囊的,正要出门时突然看到一支笔或一把梳子被落下了,这时往往就把笔或梳子随便插进包裹的缝隙里,照样带走.这里,相对于一大包东西,一支笔或一把梳子的体积或质量几乎为零,添加进包裹也不会改变包裹的体积或质量,并不会影响人的出行.由此看出,所谓集合的测度,其实并不那么抽象.在测度意义之下,集合又区分为可测集与不可测集.零测度集是可测集,区间是可测集,区间的并集是可测集,这些为函数范围的拓宽奠定了基础.不可测集是存在的,由于集合的测度是非负实数,那么不可测集的测度一定不为零,从而不可测集存在于正测度集之中.3.可测函数概念教学的一个策略对于函数,中学数学教材及数学分析里的函数,往往强调定义域的重要性,而且定义域基本上是连续的一个数集——区间,同时对函数的值域往往不太重视.这样,导致学生习惯于从定义域到函数值认识函数,而忽视了从函数值范围到自变量取值范围认识函数.尽管教材里有所体现,比如,试根据函数y=3x-15的性质或图像,确定y0时x取何值,观察余弦曲线,写出满足条件cosx0的区间,但都是以习题的形式出现的,在教材的正文中几乎没有涉及.虽然这仅仅就是解函数不等式,但认识上、方法上还是有所不同.因此,在实变函数里突然出现一个可测函数概念,使学生感到迷惑.所以,笔者在讲授可测函数概念时,是按照如下策略引导讲解的.由上述例子看出,连续函数是可测函数;处处不连续的函数也可以是可测函数,所以,可测函数是比连续函数更广泛的函数类型。
卡拉西奥多里实变函数论参考文献在深入探讨卡拉西奥多里和实变函数论之前,我们应该先了解这两个主题的基本概念。
卡拉西奥多里(Carathéodory)是20世纪著名的希腊数学家,他在实变函数论领域做出了重要贡献。
实变函数论是数学分析中的一个重要领域,研究的是实数域上的函数的性质和性质。
在本文中,我们将以从简到繁、由浅入深的方式来探讨卡拉西奥多里和实变函数论这两个主题。
我们将介绍卡拉西奥多里的生平和学术成就,然后深入探讨实变函数论的基本概念和重要定理。
我们将分析卡拉西奥多里对实变函数论的影响,探讨他对该领域的重要贡献。
我们将总结和回顾本文的内容,共享个人对这两个主题的理解和观点。
一、卡拉西奥多里简介卡拉西奥多里(1873-1950)是一位具有希腊和德国血统的数学家,他在数学分析、复变函数论和实变函数论等领域做出了杰出的贡献。
他曾在德国、俄罗斯和希腊等国家任教,是一位颇具国际影响力的学者。
他对复变函数论和实变函数论的研究成果为这两个领域的发展做出了重要贡献。
二、实变函数论基本概念实变函数论是数学分析中研究实数域上的函数的性质和性质的一个重要分支。
它涉及到实数域上的函数序列、级数、连续性、导数、积分等内容。
实变函数论的基本概念包括实数、实函数、集合论、度量空间、拓扑空间、测度论等知识。
在实变函数论中,有一些重要的定理,如连续映射的性质、一致收敛的性质、傅里叶级数的收敛性等。
三、卡拉西奥多里对实变函数论的贡献卡拉西奥多里在实变函数论领域进行了深入的研究,他提出了许多重要的理论和定理。
其中,卡拉西奥多里收敛定理是他最为著名的成果之一。
这个定理在实变函数论和复变函数论中都有重要的应用。
卡拉西奥多里还对测度论、拓扑空间、可测函数等问题做出了深刻的研究,为实变函数论的发展做出了重要贡献。
四、总结和回顾通过对卡拉西奥多里和实变函数论的深入探讨,我们对这两个主题有了更加全面、深刻和灵活的理解。
卡拉西奥多里作为一位杰出的数学家,在实变函数论领域做出了重要贡献,他的成果对后人的研究产生了深远的影响。
实变函数论实变函数论是数学的重要分支之一。
实变函数论主要研究的是几何学与分析学上的某些重要函数,如曲线的切线、曲面的切平面、旋转体的面积、单叶双曲函数、各种变换、黎曼曲面、第二基本形式和复数域上的超越函数等等。
实变函数论与解析几何有密切的联系。
高等代数是实变函数论的主要内容。
它是以集合为元素的数学,是研究集合的运算、性质及其相互关系的数学分支,从它诞生的那天起就深深地渗透到整个数学的大厦之中。
因此,它在物理、化学、天文、地质、航空、军事、建筑、计算机等领域都得到广泛应用。
那么,实变函数论究竟是一门什么样的学科呢?举个例子来说吧:一个电子在晶体里运动,当我们要研究电子在晶体里运动时,我们就需要用到实变函数论。
如果一个人走路,走累了我们就需要休息,所以我们不能停下脚步来思考或者行走,只能靠走路时的双腿来提供动力。
再如,一只狗要咬一块骨头,也必须停下来,否则就会被骨头给伤着。
因为,骨头对于狗而言,就像地球对于我们人类一样,可以提供运动的动力,但是过度的行走,便会伤害身体,所以我们也不能走得太快。
同样的道理,如果我们走得太快,也不行。
在《高等代数》中,数学家们已经证明了这些例子是正确的。
比如,每当一个数学家走路时,他的心脏总是比正常速率快1/8。
如果你在地图上按这个速度画一条线,然后打印出来,将它交给一个没有驾驶执照的司机,你不必担心他会出车祸。
因为司机即使开到这个速度,也无法控制车辆了,即便他知道自己还可以踩刹车,却无法做到,于是他一定会撞车。
数学家们研究这个现象已经很久了,终于发现,要控制这个速度是多么难!难到比让火车停下还要困难!因此,它被称作是“不可控制的运动”。
同样,它也是实变函数论研究的课题。
看到这里,你也许会问:既然走路很难控制,难道有人会向走路一样的速度走吗?是的,确实有人这么做了,在上世纪70年代,曾经有一位宇航员,他用自己最快的速度行走,结果不幸死亡了。
据估计,在太空中平均行走的速度大约为每秒0。
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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实变函数内容学习分析
摘要:就实变函数的学习方法进行了分析,对学习要点进行了简单总结,希望能够促进实变函数学习效果的提高。
关键词:实变函数;高等数学;学习方法
实变函数最重要的一个数学分析方法就是极限研究法,这种学习方法主要是还针对连续的函数,而且这些连续的实变函数必须在有效定义域范围内可测,因为连续实变函数在极限运算过程中是不封闭的,这就使在接下来的可测函数运算中可以顺利地进行。
因此,极限在勒贝格积分中得到了非常广泛的应用,这种极限分析方法将定义域区间划分成为N个相互独立的区间,从而控制了区间内函数图像的振幅,使得振幅不会受到区间大小的影响而发生变化,传统的黎曼积分法在做这种分析时对实变函数的连续性要求非常高,这就导致了无法准确地分析一些连续性不高的函数,而且这种积分分析计算方式也克服了传统的黎曼积分计算方法要求函数连续且可导的局限性,提高了极限积分分析法的效率和准确程度。
综上所述,要想顺利进行实变函数的学习,就要做好数学基础原理的分析和知识点积累,只有做好了数学理论的分析和积累,才能加深对实变函数内涵的理解,正确运用实变函数,使实变函数发挥最大价值,从而促进大学高数学习效果的进一步提升,从而对数学分析和实变函数内容的学习有更加深刻的理解。
实变函数论文实变函数论文(设计)课程中的应用题目:各角度讨论逼近思想在实变姓名:王凯指导教师:崔亚琼完成日期: 2021 年 1 月 3 日学院:数学与计算机科学学院班级:数学与应用数学五班各角度谈论逼近思想在实变课程中的应用一、逼近思想在函数中的形成从18世纪到19世纪初期,在L. 欧拉、P.-S. 拉普拉斯、J.-B.-J. 傅里叶、J.-V. 彭赛列等数学家的研究工作中已涉及一些个别的具体函数的最佳逼近问题。
这些问题是从诸如绘图学、测地学、机械设计等方面的实际需要中提出的。
在当时没有可能形成深刻的概念和统一的方法。
切比雪夫提出了最佳逼近概念, 研究了逼近函数类是n 次多项式时最佳逼近元的性质,建立了能够据以判断多项式为最佳逼近元定理的特征。
他和他的学生们研究了与零的偏差最小的多项式的问题, 得到了许多重要结果。
已知【α, b 】区间上的连续函数ƒ(x ), 假,(n ≥0),叫做ƒ(x ) 的n 阶最佳一致逼近值, 也简称为最佳逼近值,简记为E n(ƒ) 。
能使极小值实现的多项叫做ƒ(x ) 的n 阶最佳逼近多项式。
切比雪夫证明了, 在区间【-1,1】上函数x n+1的n 阶最佳逼近多项式必满足关系式。
多项就是著名的切比雪夫多项式。
切比雪夫还证明了,…+是ƒ(x ) 在【α, b 】上的n 阶最佳逼近多项式的充分必要条件是:在【α,b 】上存在着n +2个点:α≤x 11885年德国数学家K. (T.W. )外尔斯特拉斯在研究用多项式来一致逼近连续函数的问题时证明了一条定理,这条定理在原则上肯定了任何连续函数都可以用多项式以任何预先指定的精确度在函数的定义区间上一致地近似表示,但是没有指出应该如何选择多项式才能逼近得最好。
如果考虑后一个问题,那么自然就需要考虑在次数不超过某个固定整数 n 的一切多项式中如何来选择一个与ƒ(x ) 的一致误差最小的多项式的问题,而这正好是切比雪夫逼近的基本思想。
实变函数课程教学的几点体会高中阶段学习实变函数是非常重要的基础知识,对于后续函数和复变函数的学习也有很大帮助。
在此,笔者就如何提高高中实变函数课程的教学质量谈几点自己的体会:1、实变函数教学不同于导数及其几何意义教学。
高中阶段实变函数教学面临两大任务,一是继续进行函数与方程、不等式、函数性质及其应用的教学;二是对实变函数结构和图形特征进行专门的研究和训练。
以往的教学中由于前面所涉及到的问题比较多,所以导致了学生对实变函数内容的接受比较困难,实际教学过程中也没有重视起来,实变函数部分内容在教学目标中也只能够作为辅助性的内容处理。
在这种情况下,我们要注重建立在整体教学框架之上的实变函数知识体系,采用合适的教学策略,全面促进学生数学思维水平和学科素养的发展。
在课堂上,教师要精心设计问题,引导学生运用定义去认识、分析和解决问题,使学生的各种能力得到提升。
具体来说,我们可以采取以下三种策略,以完成两大任务:一是开拓思路。
教师通过多媒体演示与动画,创设富有启发性的教学情境,引导学生把握问题关键,以思考的眼光去发现和理解,并通过归纳与类比,培养推理论证能力。
二是转换视角。
引导学生探索与思考,以获得正确的答案。
针对某些思维障碍,巧妙引导、反复强调,帮助学生在相关的问题情景中,找到解决问题的方法。
三是引导探索。
通过各种途径让学生寻求问题的解决方法,尤其注重利用已有的知识经验和生活经验去探索问题的解决办法。
二是改进教法,营造活跃课堂氛围,提高教学效率。
高中实变函数教学内容的一个显著特点就是多,不但包括三角函数,还包括了集合、向量、函数等知识。
为此,要在保证传统授课方式的前提下,做到重点突出,避免面面俱到。
例如,在教学三角函数时,可先将公式、概念讲清楚,然后再列举若干例题加以应用。
在这个过程中,可根据学生的实际情况,引导他们联想生活、联系实际去深入理解新知识。
在教学集合、向量、复数等知识时,也可借鉴这种方法。
例如,在教学复数时,首先将集合、向量的基本知识讲清楚,然后通过演示复数表示方法的演变过程,帮助学生认识复数在三角函数中的地位和作用,同时,再通过一些应用性的问题,引导学生进行综合运用,使学生进一步巩固所学的知识,并逐步提高分析问题、解决问题的能力。
实变函数论
实变函数论(real function theory)19世纪末20世纪初形成的数
学分支。起源于古典分析,主要研究对象是自变量(包括多变量)取实数
值的函数,研究的问题包括函数的连续性、可微性、可积性、收敛性等方
面的基本理论,是微积分的深入和发展。因为它不仅研究微积分中的函数,
而且还研究更为一般的函数,并且得到了较微积分中相应理论更为深刻、
更为一般从而应用更为广泛的结论,所以实变函数论是现代分析数学各个
分支的基础。
19世纪末20世纪初形成的一个数学分支,它的最基本内容已成为分
析数学各分支的普遍基础。实变函数主要指自变量(也包括多变量)取实
数值的函数,而实变函数论就是研究一般实变函数的理论。在微积分学中,
主要是从连续性、可微性、黎曼可积性三个方面来讨论函数(包括函数序
列的极限函数)。如果说微积分学所讨论的函数都是性质“良好”的函数
(例如往往假设函数连续或只有有限个间断点),那么,实变函数论是从连
续性、可微性、可积性三个方面讨论最一般的函数,包括从微积分学来看
性质“不好”的函数。它所得到的有关的结论自然也适用于性质“良好”
的函数。实变函数论是微积分学的发展和深入。函数可积性的讨论是实变
函数论中最主要的内容。它包括H.L.勒贝格的测度、可测集、可测函数和
积分以及少许更一般的勒贝格-斯蒂尔杰斯测度和积分的理论(见勒贝格
积分)。这种积分比黎曼积分是更为普遍适用和更为有效的工具,例如微积
分基本定理以及积分与极限变换次序。精美的调和分析理论(见傅里叶分析)
就是建立在勒贝格积分的基础上的。此外,还适应特殊的需要而讨论一些
特殊的积分。例如为讨论牛顿-莱布尼茨公式而有佩隆积分。由于有了具
有可列可加性的测度和建立在这种测度基础上的积分,导致了与微积分中
函数序列的点点收敛和一致收敛不同的一些新的重要收敛概念的产生,它
们是几乎处处收敛、度量收敛(亦称依测度收敛)、积分平均收敛等。度量
收敛在概率论中就是依概率收敛,且具有特别重要的地位。积分平均收敛
在一般分析学科中也是常用的重要收敛。傅里叶级数理论以及一般的正交
级数理论就是以积分的平方平均收敛为基本的收敛概念。一般正交级数的
无条件收敛问题在实变函数论中也有所讨论。
在函数连续性方面,实变函数论考察了例如定义在直线的子集М(不
必是区间)上的函数的不连续点的特征:第一类不连续点最多只有可列个,
第二类不连续点必是可列个(相对于М的)闭集的并集(也称和集)的结
论;还讨论怎样的函数可以表示成连续函数序列处处收敛的极限,引入半
连续函数,更一般地是引入贝尔函数,并讨论它们的结构。
在实变函数论中还考虑可导点集的特征,多元函数的微分问题以及其他
的一些导数概念和不同导数之间的关系。实变函数论不仅应用广泛,是某
些数学分支的基本工具,而且它的观念和方法以及它在各个数学分支的应用,
对形成近代数学的一般拓扑学和泛函分析两个重要分支有着极为重要的
影
响
。
微积分产生于十七世纪,到了十八世纪末十九世纪初,微积分学已经
基本上成熟了。数学家广泛地研究并建立起它的许多分支,是它很快就形
成了数学中的一大部门,也就是数学分析。
也正是在那个时候,数学家
逐渐发现分析基础本身还存在着很多问题。
比如,什么是函数这个看上去简单而且十分重要的问题,数学界并没有形
成一致的见解。以至长期争论者问题的这样和那样的解答,这样和那样的
数学结果,弄不清究竟谁是正确的。又如,对于什么是连续性和连续函数的
性质
是什么,数学界也没有足够清晰的理解。
十九世纪初,曾经有人试图证明任何连续函数除个别点外总是可微的。
后来,德国数学家维尔斯特拉斯提出了一个由级数定义的函数,这个函数
是连续函数,但是维尔斯特拉斯证明了这个函数在任何点上都没有导数。
这个证明使许多数学家大为吃惊。
由于发现了某些函数的奇特性质,数学家对函数的研究更加深入了。
人们又陆续发现了有些函数是连续的但处处不可微,有的函数的有限导数
并不黎曼可积;还发现了连续但是不分段单调的函数等等。这些都促使数
学家考虑,人们要处理的函数,仅仅依靠直观观察和猜测是不行的,必须
深入研究各种函数的性质。比如,连续函数必定可积,但是具有什么性质
的不连续函数也可积呢?如果改变积分的定义,可积分条件又是什么样的?
连续函数不一定可导,那么可导的充分必要条件由是什么样的?……
上面这些函数性质问题的研究,逐渐产生了新的理论,并形成了一门
新的学科,这就是实变函数。
以实数作为自变量的函数就做实变函数,以实变函数作为研究对象的
数学分支就叫做实变函数论。它是微积分学的进一步发展,它的基础是点
集论。什么是点集论呢?点集论是专门研究点所 成的集合的性质的理论。
也可以说实变函数论是在点集论的基础上研究分析数学中的一些最基本的
概念和性质的。比如,点集函数、序列、极限、连续性、可微性、积分等。
实变函数论还要研究实变函数的分类问题、结构问题。
实变函数论的内容包括实值函数的连续性质、微分理论、积分理论和
测度论
等。这里我们只对它的一些重要的基本概念作简要的介绍。
实变函数论的积分理论研究各种积分的推广方法和它们的运算规则。
由于积分归根到底是数的运算,所以在进行积分的时候,必须给各种点集
以一个数量的概念,这个概念叫做测度。
什么是测度呢?简单地说,一条线段的长度就是它的测度。测度的概
念对于实变函数论十分重要。集合的测度这个概念实由法国数学家勒贝格
提出来的。
为了推广积分概念,1893年,约当在他所写的《分析教程》中,提出
了“约当容度”的概念并用来讨论积分。1898年,法国数学家波莱尔把容
度的概念作了改进,并把它叫做测度。波莱尔的学生勒贝格后来发表《积
分、长度、面积》的论文,提出了“勒贝格测度”、“勒贝格积分”的概
念。勒贝格还在他的论文《积分和圆函数的研究》中,证明了有界函数黎
曼可积的充分必要条件是不连续点构成一个零测度集,这就完全解决了黎
曼可积性的问题。
勒贝格积分可以推广到无界函数的情形,这个时候所得积分是绝对收
敛的,后来由推广到积分可以不是绝对收敛的。从这些就可以看出,勒贝
格积分比起由柯西给出后来又由黎曼发扬的老积分定义广大多了。也可以
看出,实变函数论所研究的是更为广泛的函数类。
自从维尔斯特拉斯证明连续函数必定可以表示成一致收敛的多项式级
数,人们就认清连续函数必定可以解析地表达出来,连续函数也必定可以
用多项式来逼近。这样,在实变函数论的领域里又出现了逼近论的理论。
什么是逼近理论呢?举例来说,如果能把 A类函数表示成 B类函数的
极限,就说 A类函数能以 B类函数来逼近。如果已经掌握了 B类函数的
某些性质,那么往往可以由此推出 A类函数的相应性质。逼近论就是研究
那一类函数可以用另一类函数来逼近、逼近的方法、逼近的程度和在逼近
中出现的各种情况。
和逼近理论密切相关的有正交级数理论,三角级数就是一种正交级数。
和逼近理论相关的还有一种理论,就是从某一类已知函数出发构造出新的
函数类型的理论,这种理论叫做函数构造论。
总之,实变函数论和古典数学分析不同,它是一种比较高深精细的理
论,是数学的一个重要分支,它的应用广泛,它在数学各个分支的应用是
现代数学的特征。
实变函数论不仅应用广泛,是某些数学分支的基本工具,而且它的观念和
方法以及它在各个数学分支的应用,对形成近代数学的一般拓扑学和
泛函分
析
两个重要分支有着极为重要的影响。