6.4

Абсолютно непрерывные функции

[14/0%]
Показать
LaTeX
Задача 6.34

Пусть f:[0,1]→Rf:[0,1] \rightarrow \mathbb {R} непрерывна и абсолютно непрерывна на [ϵ,1][\epsilon , 1] для каждого 0<ϵ<10 < \epsilon < 1.

?
(i)

Покажите, что f:[0,1]→Rf:[0,1] \rightarrow \mathbb {R} может не быть абсолютно непрерывной.

(ii)

Покажите, что f:[0,1]→Rf:[0,1] \rightarrow \mathbb {R} абсолютно непрерывна, если она возрастает.

(iii)

Покажите, что функция f:[0,1]→Rf:[0,1] \rightarrow \mathbb {R}, определённая формулой f(x)=xf(x) = \sqrt{x} для 0≤x≤10 \leq x \leq 1, абсолютно непрерывна, но не липшицева.

Задача 6.35

Проверьте, что включения в (19) строгие.

?
Задача 6.36

Покажите, что липшицева функция f:[a,b]→Rf:[a, b] \rightarrow \mathbb {R} является разностью возрастающих липшицевых функций.

?
Задача 6.37

Предположим, что f:[a,b]→Rf:[a, b] \rightarrow \mathbb {R} возрастает. Покажите, что ff абсолютно непрерывна тогда и только тогда, когда для каждого ϵ>0\epsilon > 0 найдётся δ>0\delta > 0, такое что для любого счётного дизъюнктного семейства {(ak,bk)}k=1∞\left\{ \left(a_{k}, b_{k}\right)\right\}_{k = 1}^{\infty } открытых интервалов в (a,ba, b),

∑k=1∞[f(bk)−f(ak)]<ϵ если ∑k=1∞[bk−ak]<δ \sum _{k = 1}^{\infty }\left[f\left(b_{k}\right)-f\left(a_{k}\right)\right] < \epsilon \text{ если } \sum _{k = 1}^{\infty }\left[b_{k}-a_{k}\right] < \delta
?
Задача 6.38

Покажите, что если f:[a,b]→Rf:[a, b] \rightarrow \mathbb {R} возрастает и абсолютно непрерывна, то она отображает множества меры нуль во множества меры нуль.

?
Задача 6.39

Пусть f:[a,b]→Rf:[a, b] \rightarrow \mathbb {R} непрерывна. Выведите из непрерывности ff и компактности [a,b][a, b], что ff отображает замкнутые множества в замкнутые и, следовательно, отображает множества типа FσF_{\sigma } в множества типа FσF_{\sigma }.

?
Задача 6.40

Покажите, что если f:[a,b]→Rf:[a, b] \rightarrow \mathbb {R} возрастает и абсолютно непрерывна, то ff отображает измеримые множества в измеримые множества.

?
Задача 6.41

Покажите, что если f:[a,b]→Rf:[a, b] \rightarrow \mathbb {R} непрерывна и возрастает, то ff абсолютно непрерывна тогда и только тогда, когда для каждого ϵ\epsilon найдётся δ>0\delta > 0, такое что для каждого измеримого подмножества EE отрезка [a,b][a, b],

m(f(E))<ϵ если m(E)<δ. m(f(E)) < \epsilon \text{ если } m(E) < \delta .
?
Задача 6.42

Покажите, что функция Кантора-Лебега φ\varphi не абсолютно непрерывна на [0,1][0,1], доказав, что функция ψ\psi, определённая формулой ψ(x)=x+φ(x)\psi (x) = x+\varphi (x) для 0≤x≤10 \leq x \leq 1, отображает канторово множество, имеющее меру нуль, во множество меры 1.

?
Задача 6.43

Покажите, что и сумма, и произведение абсолютно непрерывных функций абсолютно непрерывны.

?
Задача 6.44

Определим функции ff и gg на [−1,1][-1,1] формулами f(x)=x13f(x) = x^{\frac{1}{3}} для −1≤x≤1-1 \leq x \leq 1 и

g(x)={x2cos⁡(π/2x) если x≠0,x∈[−1,1]0 если x=0. g(x) = \begin{cases} x^{2} \cos (\pi / 2 x) & \text{ если } x \neq 0, x \in [-1,1] \\ 0 & \text{ если } x = 0.\end{cases}
?
(i)

Покажите, что и f:[−1,1]→Rf:[-1,1] \rightarrow \mathbb {R}, и g:[−1,1]→Rg:[-1,1] \rightarrow \mathbb {R} абсолютно непрерывны.

(ii)

Для разбиения Pn={−1,0,1/2n,1/[2n−1],…,1/3,1/2,1}P_{n} = \left\{ -1,0,1 / 2 n, 1 /[2 n-1], \ldots , 1 / 3,1 / 2,1\right\} отрезка [−1,1][-1,1] исследуйте V(f∘g,Pn)V\left(f \circ g, P_{n}\right).

(iii)

Покажите, что f∘g:[−1,1]→Rf \circ g:[-1,1] \rightarrow \mathbb {R} не имеет ограниченной вариации и, следовательно, также не является абсолютно непрерывной.

Задача 6.45

Пусть f:R→Rf: \mathbb {R} \rightarrow \mathbb {R} липшицева, а g:[a,b]→Rg:[a, b] \rightarrow \mathbb {R} абсолютно непрерывна. Покажите, что композиция f∘g:[a,b]→Rf \circ g:[a, b] \rightarrow \mathbb {R} абсолютно непрерывна.

?
Задача 6.46

Пусть f:R→Rf: \mathbb {R} \rightarrow \mathbb {R} абсолютно непрерывна, а g:[a,b]→Rg:[a, b] \rightarrow \mathbb {R} абсолютно непрерывна и строго возрастает. Покажите, что композиция f∘g:[a,b]→Rf \circ g:[a, b] \rightarrow \mathbb {R} абсолютно непрерывна.

?
Задача 6.47

Докажите обращение импликации в теореме 11.

Теорема 11: Если функция f:[a,b+1]→Rf: \left[a, b+1\right] \rightarrow \mathbb {R} абсолютно непрерывна, то семейство функций разностных отношений F={Diff⁡hf:[a,b]→R}0<h≤1\mathcal{F} = \left\{ \operatorname {Diff}_{h} f: \left[a, b\right] \rightarrow \mathbb {R}\right\}_{0 < h \leq 1} равномерно интегрируемо.

?