实变函数与泛函分析课件.ppt

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1、关于实变函数与泛函分析现在学习的是第1页，共20页微积分基本定理l若f(x)在a,b上连续，则l若F(x)在a,b上连续，则导数（切线斜率）xi-1 xi定积分（面积）现在学习的是第2页，共20页微积分发展的三个阶段创立（17世纪）：Newton（力学）Leibniz（几何）(无穷小)严格化（19世纪）:Cauchy,Riemann,Weierstrass(极限理论(-N,-语言)，实数理论)外微分形式（20世纪初）：Grassmann,Poincare,Cartan（微积分基本定理如何在高维空间得到体现）现在学习的是第3页，共20页微积分继续发展的三个方向外微分形式(整体微分几何)（微积分基

2、本定理如何在高维空间得到体现）复数域上的微积分（复变函数）微积分的深化和拓展（实变函数）现在学习的是第4页，共20页1.Riemann1.Riemann积分回顾积分回顾(1)Riemann积分的定义积分与分割、介点集的取法无关几何意义（非负函数）：函数图象下方图形的面积。xi-1 xi其中现在学习的是第5页，共20页(2)Riemann(2)Riemann可积的充要条件 f(x)在a,b上Riemann可积其中：xi-1 xixi-1 xi现在学习的是第6页，共20页(2)Riemann(2)Riemann可积的充要条件可积的充要条件f(x)在a,b上Riemann可积其中：xi-1 xi现在

3、学习的是第7页，共20页(2)Riemann可积的充要条件 f(x)在a,b上Riemann可积注：连续函数、只有有限个间断点的有界函数和闭区间上的单调函数Riemann可积xi-1 xi现在学习的是第8页，共20页例：例：DirichletDirichlet函数不函数不RiemannRiemann可积。可积。注：D(x)的下方图形可看成由0,1中每个有理点长出的单位线段组成。上积分下积分0 1现在学习的是第9页，共20页（3)Riemann3)Riemann积分的局限性积分的局限性a.微积分基本定理 定理：若f(x)在 a,b上可微且f(x)在a,b上Riemann 连续,则注：推荐大家看看

4、龚升写的l话说微积分，简明微积分,l数学历史的启示（数学教学，2001.1）,l微积分严格化后(高等数学研究,2002,1-3）1881年Volterra作出一可微函数，导函数有界但不Riemann可积；现在学习的是第10页，共20页b.b.积分与极限交换次序（一般要求一致收敛）积分与极限交换次序（一般要求一致收敛）例：设rn为0,1中全体有理数(因为其为可数集，故可把它排成序列)，作0,1上的函数列故对一般收敛函数列，在Riemann积分意义下极限运算与积分运算不一定可交换次序，即：不一定成立。则 fn(x)在a,b上Riemann可积,但不Riemann可积。现在学习的是第11页，共20页

5、Riemann积分xi-1 xi为使f(x)在a,b上Riemann可积，按Riemann积分思想，必须使得分划后在多数小区间上的振幅足够小，这迫使在较多地方振动的函数不可积。Lebesgue提出，不从分割定义域入手，而从分割值域入手；(积分与分割、介点集的取法无关)现在学习的是第12页，共20页2.Lebesgue积分思想简介1902年Lebesgue在其论文“积分、长度与面积”中提出（参见：Lebesgue积分的产生及其影响，数学进展，2002.1）yiyi-1用 mEi 表示 Ei 的“长度”现在学习的是第13页，共20页LebesgueLebesgue积分思想积分思想yiyi-1f(x

6、)在 Ei上的振幅不会大于其中 mEi 表示 Ei 的“长度”，即：现在学习的是第14页，共20页对此Lebesgue自己曾经作过一个比喻，他说：l假如我欠人家一笔钱，现在要还，此时按钞票的面值的大小分类，然后计算每一类的面额总值，再相加，这就是Lebesgue积分思想；l如不按面额大小分类，而是按从钱袋取出的先后次序来计算总数，那就是Riemann积分思想（参见：周性伟，实变函数教学的点滴体会，高等理科教学，2000.1）即采取对值域作分划，相应得到对定义域的分划（每一块不一定是区间），使得在每一块上的振幅都很小，即按函数值的大小对定义域的点加以归类yiyi-10 1现在学习的是第15页，共

7、20页3.Lebesgue3.Lebesgue积分构思产生的问题l(1)集合Ei 的“长度”如何定义（第三章 测度论）；l(2)怎样的函数可使 Ei 都有“长度”（第四章 可测函数）；l(3)定义Lebesgue积分并研究其性质（第五章 积分论）；第一章 集合，第二章 点集，第六章 微分与不定积分yiyi-1现在学习的是第16页，共20页4.4.集合论中的一些例子集合论中的一些例子(1)Achilles追龟 问题：时间由时刻组成，每一时刻，甲、乙都在一确定点上由于甲、乙跑完相应路程所用时间一样，故甲、乙所用“时刻数”一样，从而跑过的点的“个数”也一样。0(甲)（乙）3/4 7/8 15/16

8、1甲的速度为1，乙的速度为1/2现在学习的是第17页，共20页(2)Hilbert旅馆问题 1,2,3,4,5,6,a1,a2,a3,a4,a5,a6,问下列情况是否能把新来的人安排下：1 又来了有限个人b1,b2,b3,，bn3 每个人带无限多个亲戚（亲戚可排个队）4 又来了0,1个人2 每个人带一个亲戚b1,b2,b3,bn,现在学习的是第18页，共20页HilbertHilbert旅馆问题解答旅馆问题解答1 b1,b2,b3,bn,a1,a2,a3,1,2,3,4,5,6,a1,a2,a3,a4,a5,a6,4 不能安排进去（0,1是不可数集）2 b1,a1,b2,a2,b3,a3,3 a1,a2,a3,a4,a11,a12,a13,a14,a21,a22,a23,a24,a31,a32,a33,a34,现在学习的是第19页，共20页02.04.2023感感谢谢大大家家观观看看现在学习的是第20页，共20页