实变函数与泛函分析概要
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、不可数集合、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Pn →P0 (n→∞)
2、 开集、导集、闭集的性质§2 中T2、T3
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T2: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)
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T1:对任何E?R?,?是开集,E′和E都是闭集。(?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,? 是一开集族{Ui}i?I ∪
它覆盖了F(即Fсi?IUi),则 ? 中一定存在有限多个开集U1,U2…Um,它们
1
同样覆盖了F(即F?m(i?I) ∪ Ui)4、 开(闭)集类、完备集类。 开集类:R?,Φ,开区间,邻域、?、Pо 闭集类:R?,Φ,闭区间,有限集,E?、E、P 完备集类:R?,Φ,闭区间、P
二、基本方法:1、判断五种点的定义;2、利用性质定理,判断导集、邻域等;3、
判断开集、闭集;4、关于开闭集的证明。
第三章 测度论 基本要求:
1、 理解外测度的概念及其有关性质。 2、 掌握要测集的概念及其有关性质。 3、 掌握零测度集的概念及性质。
4、 熟悉开集、闭集、区间、波雷乐集等可测集,掌握一批可测集的例子。 5、 会利用本章知识计算一些集合的测度。
6、 掌握“判断集合可测性”的方法,会进行有关可测集的证明。
要点归纳:
外测度:①定义:E?R? Ii(开区间)∞
∪ Ii ?E m*(E)=infi∑│Ii│ ②性质:(1) 0≤m*E≤+∞(非负) (2)若AсB则m*A≤ m*B(单调性)
(3)m* (∞∞
∪Ai)≤∑m*Ai(次可列可加性)
③可测集:E?R? 对任意的T?R?有:m*(T)= m*(T∩E)+ m*(T∩CE) 称E为可测集,记为mE 其性质:
1)T1:E可测? ? A?E B?CE使m*(A∪B)= m*A+ m*B 2)T2:E可测?CE可测
④运算性质:设S1、S2可测?S1∪S2可测(T3); 设S1、S2可测?S1∩S2可测 (T4); 设S1、S2可测?S1-S2可测 (T5)。
⑤ S1、S2…Sn 可测? ∪Si可测 (推论3) ∩Si可测(T7) ⑥ S1、S2…Sn… 可测,Si∩Sj=φ ?∪Si可测 m(∪Si)= ∑m(Si)(T6)
2
⑦ Si递增,S1?S2?S3?…?lim(∪Si)=lim mSi=Ms(T8) ⑧ Si递降可测, S1?S2?S3?…当mS1<+∞ ? limm(∩Si)=lim mSn (T9)
⑨可测集类:1)零测度集:可数集、可列点集、Q、[0,1] ∩Q、Ф、P 零测度集的子集是~,有限个、可数个零测度集之并是~。 2)区间是可测集 mI=│I│ 3)开集、闭集;
4)Borel集 定义,设G可表为一列开集的交集,且称G为Gδ型集 如[-1,1];设F可表为一列闭集之并,则称为Fσ型集,如[0,1]
Borel集 定义:从开集出发,用取余集、取有限个或可列个集合的并集或交集(不超过可数次)的集合。
T6:设E是任一可测集,存在Gδ 集,使E?G,且m(G-E)=0 T7:设E是任一可测集,存在Gσ 集,使F?E,且m(F-E)=0 可测集是存在的。
第四章 可测函数 基本要求:
1、 掌握可测函数的概念和主要性质。
2、 掌握点集上的连续函数、简单函数、几乎处处成立(几乎处处相等、几乎处处有限、
几乎处处收敛…)的概念。 3、 掌握一批可测函数的例子。
4、 掌握判断函数可测性的方法,会进行关于可测函数的证明。 5、 理解叶果洛夫定理和鲁金定理。 6、 了解依测度收敛的概念及其性质。 7、 理解三种收敛之间的关系。
(一) 基本概念
1可测函数:?是定义在可测集E?R?上的实函数,任意的α∈R E[?>α]是可测集,称?(x)是E上的可测函数 ?可测?任意的α∈R E[?≧α]是可测集 ?任意的α∈R E[?<α]是可测集 ?任意的α∈R E[?≦α]是可测集
?任意的α,β∈R E[α≤?<β]是可测集 ( │?│<+∞) 几乎处处成立
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2连续函数、简单函数
3依测度收敛、收敛 、一致收敛
(二)基本结论:可测函数的性质(8个定理) (1) 充要条件(T1)4 个等价条件
S
(2) 集合分解T3(2),?在Ei之并S ∪Ei上,且在Ei上可测=> ?在∪Ei上可测 (3) (四则运算)? ,g在E上可测?+g,?g,│?│,1/ ?在E上可测。 (4) 极限运算 { ?n}是可测函数列,则μ=inf ?n λ(x)=sup ?n可测(T5)
── ?F=lim ?n G=lim ?n 可测
(5) 与简单函数的关系:?在E上可测 ? ?总可以表成一列简单函数{φn}的极限
lim函数 ?= n φn,而且可以办到│φ1│≤│φ2│≤│φ3│≤…
2.ЕгopOв定理:mE<+∞ ?n 是E上a.e于一个a.e有限的函数?的可测函数 ? 对任意的?>0 存在子集Eδ?E 使得?n在Eδ上一致收敛 且m(E-Eδ)
3Лузин定理:?是E上a.e有限可测函数,任意δ>0 ?闭子集Eδ?E 使得?在Eδ上连续 且m(E-Eδ)<δ即在E上a.e有限的可测函数是:“基本上连续”的函数。 4可测函数类:连续函数(T2)、简单函数、R上单调函数、零测度集上函数。
5三种收敛之间的关系:( E?R? mE<+∞) 一致收敛
测度收敛 几乎处 处收敛 ( Riesz:fn?f 则 { fni}→f a.e于E ) Lebesgue:1) mE<+∞;2)fn E 上a.e有限的可测函数列; 3) fn E 上a.e收敛于a.e有限的f
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? fn?f(x) 在此mE<+∞条件下,可见测度收敛弱于a.e收敛
补充定理(见复旦§3.2 T5) mE<+∞, fn是E上可测函数列 fn ?f ?{ fn} 的(任何子列)?fni ,总可以找到
子子列(?) fnij →f a.e于E
三、基本方法 :
1判函数可测 (1) 集合判别法,任意的a?R E[f>a] 是可测集 (2)
集合分解法,E=∪Ei Ei∩Ej=Ф f在Ei 上可测
(3) 函数分解法,f可表为若干函数的运算时 (4) 几乎处处相等的函数具有相同的可测性(§1,T8) (5) 可测函数类
2判断三种函数之间的关系
第五章 积分论 基本要求:
1、 了解可测分划、大(小)和、上(下)积分、有界函数L可积和L积分的概念。2、 掌握有界函数L积分的性质。
3、 理解非负函数L积分与L可积的概念。
4、 理解一般函数的L积分确定、L积分与L可积的概念。 5、 掌握一般函数的L积分的性质。 6、 掌握L积分极限定理。
7、 弄清L积分与R积分之间的关系。 8、 熟练掌握计算L积分的方法。
9、 会利用L积分极限定理进行有关问题的证明。 10、了解有界变差函数的概念及其主要性质。
11、 了解不定积分、绝对连续函数的概念及它们的主要性质。
Lebesgue积分
1、 Riemann积分 分割、作和、取确界、求极限。 2、 Lebesgue积分
定义1:E=n
∪Ei,各Ei互不相交,可测,则称{Ei}为E的一个分划,记作D={Ei} 定义2:设f是定义在E?R?(mE<∞)上的有界函数,D={Ei} 令B?=sux?Ei pf(x) bi=ixn?Ei f
f(x) 大和S(D,f)=∞
∑BimEi = S(D,f)
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