Произведения мер, свёртки и преобразования
[27/0%]Убедитесь, что если и — конечные меры на и соответственно, то и , определённые в (1.4) и (1.5) соответственно, являются мерами на .
Пусть — полное пространство с мерой, такое что , и для некоторого с . Пусть . Тогда покажите, что , но . Заключите, что не полно. (Примером такого пространства с мерой является пространство , где — -алгебра Лебега на , а — мера Лебега.)
Пусть — две -конечные меры на . Пусть .
Покажите, что счётно.
Пусть . Покажите, что борелевски измерима при .
Покажите, что .
Выведите (2.11) из (c).
Распространите теорему 5.2.3 следующим образом. Пусть — две неубывающие непрерывные справа функции на . Тогда , где такая же, как в задаче 5.3.
Пусть неубывающие и непрерывные справа, . Покажите, что если и существуют и конечны, то
где такая же, как в задаче 5.3.
Пусть — -конечное пространство с мерой, а — неотрицательная измеримая функция. Тогда .
Пусть — вероятностное пространство, а — случайная величина.
Покажите, что для любой абсолютно непрерывной ,
Покажите, что для любого ,
Покажите, что для любого ,
где , а , . (Указание: (a) Примените теорему Тонелли к функции на произведении пространств с мерой , где — мера Лебега на )
Пусть и борелевски измеримы. Пусть .
Покажите, что .
Покажите, что
где — мера Лебега на , а — мера Лебега на .
Если непрерывна и строго возрастает, покажите, что оба интеграла в (b) равны
Для положим
Используя интегрирование по частям, покажите, что
и
Используя теорему Фубини, покажите, что для ,
Заключите, используя теорему о мажорированной сходимости, что
Используя теорему 4.4.1 и тот факт, что — взаимно однозначное строго монотонное отображение из в с обратным с производной , заключите, что
Покажите, что .
Пусть — конечная мера на . Пусть неубывающие. Покажите, что
(Указание: рассмотрите на и проинтегрируйте по .)
Пусть и — -конечные меры на . Напомним, что
Покажите, что для любой борелевски измеримой является -измеримой из , и
Покажите, что
Предположим, что существуют счётные множества , такие что . Покажите, что существует счётное множество , такое что .
Предположим, что для всех в . Покажите, что для всех в .
Предположим, что с . Покажите, что , и найдите через и .
Предположим, что и . Покажите, что
(Свёртка функций распределения). Пусть — функции распределения на . Напомним, что функция распределения на — это функция из , неубывающая, непрерывная справа, с при и при .
Покажите, что корректно определена и является функцией распределения на .
Покажите также, что .
Предположим, что таково, что при . Покажите, что .
Пусть .
Покажите, что если непрерывна и ограничена на , то и также.
Покажите, что если дифференцируема с ограниченной производной на , то и также. (Указание: используйте теорему о мажорированной сходимости.)
Пусть .
Покажите, что если , то для всех в
и, следовательно,
корректно определена п.в. , и
причём равенство «=» выполняется тогда и только тогда, когда либо п.в., либо п.в.
Покажите, что если , то
и «» может выполняться для некоторых ненулевых и . (Указание к (a): используйте неравенство Йенсена с вероятностной мерой , если .)
Пусть и . Пусть .
Покажите, что корректно определена и равномерно непрерывна.
Покажите, что если ,
(Указание: для (a) используйте неравенство Гёльдера и лемму 5.7.7. Для (b) приблизьте простыми функциями.)
Пусть бесконечно дифференцируема и равна нулю вне некоторого ограниченного интервала.
Пусть борелевски измерима и для всех ограниченных интервалов в . Покажите, что корректно определена и бесконечно дифференцируема.
Покажите, что для любой существует последовательность таких функций, что в .
Для положим , где , .
Покажите, что бесконечно дифференцируема.
Покажите, что если непрерывна и равна нулю вне ограниченного интервала, то сходится к равномерно на при .
Покажите, что если , то в при .
Пусть , и , где — ограниченное борелевское множество, и
Покажите, что для некоторой ограниченной с ограниченным носителем.
Покажите, что непрерывна и . (Указание: для используйте неравенство Гёльдера и покажите, что при .)
Убедитесь в утверждениях из примеров 5.4.1 непосредственно.
Убедитесь в том же, используя производящие функции.
Пусть — плотность вероятности на , то есть неотрицательна, борелевски измерима и . Покажите, что для всех .
Пусть и для некоторого . Покажите, что раз дифференцируема на , причём все производные при для .
Пусть . Предположим, что . Покажите, что существует функция , дифференцируемая, такая что и п.в. . Распространите это на случай для некоторого . (Указание: рассмотрите .)
Пусть .
Покажите, что вещественнозначна, дифференцируема и удовлетворяет обыкновенному дифференциальному уравнению и . Найдите .
Для в положим
Найдите и убедитесь, что для любых ,
(Указание к (b): используйте преобразование Фурье и единственность.)
(Скорость сходимости ряда Фурье). Рассмотрим функцию при .
Найдите .
Покажите, что .
Покажите, что сходится к равномерно на .
Убедитесь, что
и
(Замечание: этот пример показывает, что ряд Фурье функции может сходиться очень медленно, как в данном случае, где скорость убывания равна .)
Используя теорему Фейера (теорема 5.6.1), докажите теорему Вейерштрасса о равномерном приближении непрерывной функции на ограниченном замкнутом интервале многочленом.
Вычислите
Найдите пример функции , такой что её преобразование Планшереля .