实变函数试卷2+答案

2020-06-23 12:45

一、判断题:(共26分,每小题2分)

1.任何无限集合均含有可数子集。 ( √ ) 2.集合E的边界点一定属于E。 ( × ) 3.若E不是开集,则E必为闭集。 ( × ) 4.任意多个开集之并仍为开集。 ( √ ) 5.零测集的任意子集是可测集。 ( √ ) 6.设f(x)在E上L可积, 则f(x)在E上有界。 ( × ) 7.若mE?0,则E一定是有限集或可数集。 ( × ) 8.a.e.收敛的函数列必依测度收敛。 ( × ) 9.由于?0,1???0,1???0,1?,故不存在使?0,1?和?01 ,?之间1?1对应的映射。 ( × )10. 设f(x)是可测集E上的可测函数, 则f(x)在E上L可积。 ( × ) 11.设G1,G2是两个有界开集,且G1是G2的真子集,则mG1?mG2。 ( × ) 12.设f(x)是区间[a,b]上的有界变差函数,则f?(x)在[a,b]上L可积。 ( √ ) 13.设E是可测集,{fn(x)}和f(x)都是E上a.e.有限的可测函数,且limfn(x)?f(x)

n?? a.e.于E,则在E上必有fn(x)?f(x)。 ( × )

二、单项选择题:(每小题3分,共15分)

1. 设f(x)在可测集E上L可积且

?|f(x)|dx?0,则以下结论正确的是 ( C )

EA、mE?0; B、f(x)?0,?x?E;

C、f(x)?0,a.e.于E; D、以上答案都不对

E上的可测函数,则fn(x)?f(x)(在E上)是2. 设mE??,f(x)和{fn(x)}?n?1都是

fn(x)?f(x),a.e.于E的 ( C ).

A、充分必要条件; B、充分条件;

C、必要条件; D、无关条件.

3. 设E是?0,1?上有理点全体,则下列各式不成立的是( D )

A、E?[0,1] B、 E?? C、E=[0,1] D、 mE?1

4. 下列说法不正确的是( C )

'oA、若A?B,则m*A?m*B;B、 有限个或可数个零测度集之并集仍为零测度集;

C、可测集的任何子集都可测 ; D、凡开集、闭集皆可测。

5. 以下结论错误的是( B )

A、点集(1,3)是不可数集; B、点集(1,3)是完全集;

C、点集(1,3)是开集; D、点集(1,3)必可与它的一个真子集对等。

三、填空题(每小题3分,共15分)

1. 设E是区间[a,b]上的绝对连续函数f(x)的不连续点全体所成之集,则mE?__0__。 2. 设f(x)在[a,b]上Riemann可积的____充要 条件是f(x)在[a,b]上a.e.连续。 3. 设A2k?1?(1,3), A2k?(2,5],A?limAn,则mA? 4 。

n??4. 设{fn(x)}是可测集E上的一列非负可测函数,则

?En??limfn(x)dx ? lim(d)。x ?fnxn??EimEn? 5. 设集合列{En}满足条件:E1?E2???En?En?1??,则ln???En?1?n 。

四、解答题:(每小题8分,共16分,)

x??e,  x?G0,1、设P,证明0,f(x)=?0表示[0,1]上的Cantor三分集,G0?[0,1]?Ptanxx?e, x?P?0?f(x)在[0,1]上Lebesgue可积,并计算?x[0,1]f(x)dm的值.

解:设g(x)?e(x?[0,1]),则易知g(x)在闭区间[0,1]上连续,

从而有界可测,所以g(x)在[0,1]上Lebesgue可积. (4分) 又因为mP0?0,所以f(x)?g(x),a.e.于[0,1], 于是f(x)在[0,1]上Lebesgue可积,并且有

?[0,1]f(x)dx??1[0,1]g(x)dx??[0,1]edx??edx?e0x1xx10?e?1 (8分)

nx2sin2010xdx. 2、求极限lim(R)?2401?nxn??nx22010sinx在[0,1]上连续,所以在[0,1]上Riemann可积,因而解:因为fn(x)?241?nx在[0,1]上Lebesgue可积. 显然有limfn(x)?0. 因为 (4分)

n??nx2nx2nx212010|fn(x)|?sinx???, 242421?nx1?nx2nx2又因为m[0,1]?1??,所以由有界控制收敛定理得

nx2nx22010lim(R)?sinxdx?lim(L)?sin2010xdx??0dx?0 (8分) 242401?nx[0,1]1?nx[0,1]n??n??1

五、证明题:(每小7分,共28分)

*1. 设A1,A2为R的两个子集,A1?A2,A1可测,且mA1??. 证明:如果mA1?mA2,

n则A2也是可测集。

证明:因为A1可测,所以对于集合A2,由卡氏条件有

m*A2?m*(A2?A1)?m*(A2?A1C).

Cn又因为A1?A1,A1可2?A1?A2?A1,代入上式并注意到A1?A2?R,所以A2?A*测且mA 1?mA2得 (3分)

m*A2?m*(A2?A1)?m*(A2?A1C)?m*A1?m*(A2?A1)?mA1?m*(A2?A1)

?m*A2?m*(A2?A1)

**再注意到mA1可测. 于是2?A1)?0,因而A2?A1?mA2??,由上式可得m(AA2?(A2?A1)?A1可测 (7分)

2. 设f(x)在可测集E上可测,证明:f(x)在E上Lebesgue可积?|f(x)|在E上Lebesgue可积.

证明:“(?)”设f(x)在E上Lebesgue可积,则因此

?Ef?(x)dx与?f?(x)dx都有限,

E?|f(x)|dx??EEf?(x)dx??f?(x)dx有限,

E从而|f(x)|在E上Lebesgue可积. (3分)

“(?)”设 |f(x)|在E上Lebesgue可积,则由限可知,

?|f(x)|dx??EEEf?(x)dx??f?(x)dx有

EE?Ef?(x)dx与?f?(x)dx都有限,因此?f(x)dx??f?(x)dx??f?(x)dx有

EE限,即f(x)在E上Lebesgue可积. (7分) “(?)”另证. 设 |f(x)|在E上Lebesgue可积,则由f?(x)?|f(x)|和f?(x)?|f(x)|即知f?(x) 与f?(x)均可积,因而f(x)可积. 3.设f(x)是(??,??)上的实值连续函数,则对任意常数c,E?{x|f(x)?c} 是一开集.

证明: ?x0?E,则f(x0)?c。 (2分) 因f(x)连续,故???0,?x?U(x0,?)时,有f(x)?c. 即U(x0)?E.

所以x0是E的内点. (5分) 由x0的任意性, E的每一个点都是内点,从而E为开集. (7分)

n4.设E?R,若对任意??0,存在开集G?E,使m*(G?E)??,则E是可测集。

证明: 对任何正整数n,由条件存在开集Gn?E,使m(Gn?E)?令G?*1 n?Gn?1?n,则G是可测集。 (3分)

*因为G?Gn,所以G?E?Gn?E,于是m(G?E)?m(Gn?E)?*1对一切正整数n n*成立,因而m(G?E)?0,即M?G?E是一零测度集,所以也可测. 由

E?G?(G?E) 知,E可测。 (7分)


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