5.2

Операции над измеримыми функциями

[5/100%]
Показать
LaTeX
Задача 5.2.1

Если f:Ω→R‾f: \Omega \rightarrow \overline{\mathbb {R}} является F/B∗\mathcal{F} / \mathcal{B}^{*}-измеримой, то ∣f∣\left|f\right| является F/B∗\mathcal{F} / \mathcal{B}^{*}-измеримой. Однако если ∣f∣\left|f\right| является F/B∗\mathcal{F} / \mathscr {B}^{*}-измеримой, то ff не обязательно является F/B∗\mathcal{F} / \mathfrak {B}^{*}-измеримой.

?
Задача 5.2.2

Пусть n∈Nn \in \mathbb {N}, и пусть f1,…,fnf_{1}, \ldots , f_{n} обозначают F/B∗\mathcal{F} / \mathcal{B}^{*}-измеримые функции с общей областью определения A∈FA \in \mathscr {F}.

?
(a)

И max⁡{f1,f2}\max \left\{ f_{1}, f_{2}\right\}, и min⁡{f1,f2}\min \left\{ f_{1}, f_{2}\right\} являются F/B∗\mathcal{F} / \mathscr {B}^{*}-измеримыми функциями.

(b)

И max⁡{f1,…,fn}\max \left\{ f_{1}, \ldots , f_{n}\right\}, и min⁡{f1,…,fn}\min \left\{ f_{1}, \ldots , f_{n}\right\} являются F/B∗\mathcal{F} / \mathscr {B}^{*}-измеримыми функциями.

Задача 5.2.3

Пусть ( Ω,F,μ\Omega , \mathcal{F}, \mu ) обозначает пространство с мерой, и пусть f:Ω→R‾f: \Omega \rightarrow \overline{\mathbb {R}} обозначает F/B∗\mathcal{F} / \mathfrak {B}^{*}-измеримое отображение. Пусть ν:B∗→R‾\nu : \mathfrak {B}^{*} \rightarrow \overline{\mathbb {R}} такова, что ν(B)=μ(f−1(B))\nu (B)= \mu \left(f^{-1}(B)\right) для каждого B∈B∗B \in \mathscr {B}^{*}. То есть ν=μ∘f−1\nu =\mu \circ f^{-1}. Тогда ( R‾,B∗,ν\overline{\mathbb {R}}, \mathscr {B}^{*}, \nu ) является пространством с мерой. Более того, даже если μ\mu σ\sigma-конечна, ν\nu не обязательно σ\sigma-конечна.

?
Задача 5.2.4

Это упражнение касается (MF9).

(MF9): Пусть y∈R‾y \in \overline{\mathbb {R}}, пусть A∈FA \in \mathcal{F} непусто, и пусть f:A→R‾f: A \rightarrow \overline{\mathbb {R}} и g:A→R‾g: A \rightarrow \overline{\mathbb {R}} являются F/B∗\mathcal{F} / \mathfrak {B}^{*}-измеримыми. (a) Пусть h:A→R‾h: A \rightarrow \overline{\mathbb {R}} такова, что для каждого ω∈A\omega \in A, h(ω)=f(ω)+g(ω)h(\omega ) = f(\omega )+g(\omega ), если f(ω)+g(ω)f(\omega )+g(\omega ) определена, и h(ω)=yh(\omega ) = y, если f(ω)+g(ω)f(\omega )+g(\omega ) не определена. Тогда hh является F/B∗\mathcal{F} / \mathfrak {B}^{*}-измеримой. (b) Пусть h:A→R‾h: A \rightarrow \overline{\mathbb {R}} такова, что для каждого ω∈A\omega \in A, h(ω)=f(ω)−g(ω)h(\omega ) = f(\omega )-g(\omega ), если f(ω)−g(ω)f(\omega )-g(\omega ) определена, и h(ω)=yh(\omega ) = y, если f(ω)−g(ω)f(\omega )-g(\omega ) не определена. Тогда hh является F/B∗\mathcal{F} / \mathfrak {B}^{*}-измеримой.

?
(a)

Докажите часть (b) из (MF9), надлежащим образом адаптировав доказательство части (a).

(b)

Докажите часть (b) из (MF9), используя часть (a) из (MF9) и (MF7).

(c)

Покажите, что {ω∈A:f(ω)+g(ω)<x}=⋃r1,r2∈Q;r1+r2<x{ω∈A:f(ω)<r1}∩{ω∈A:g(ω)<r2}\left\{ \omega \in A: f(\omega )+g(\omega )<x\right\} =\bigcup_{r_{1}, r_{2} \in \mathbb {Q} ; r_{1}+r_{2}<x}\left\{ \omega \in A: f(\omega )<r_{1}\right\} \cap \left\{ \omega \in A: g(\omega )<r_{2}\right\}.

(d)

Повторите часть (c) для f−gf-g, доказав аналогичное тождество.

(e)

Пусть y∈R‾,n⩾2y \in \overline{\mathbb {R}}, n \geqslant 2, и для i=1,…,ni=1, \ldots , n пусть fi:A→R‾f_{i}: A \rightarrow \overline{\mathbb {R}} обозначает F/B∗\mathcal{F} / \mathcal{B}^{*}-измеримую функцию. Пусть h:A→R‾h: A \rightarrow \overline{\mathbb {R}} определена для всех ω∈A\omega \in A правилом

h(ω)={f1(ω)+⋯+fn(ω) если f1(ω)+⋯+fn(ω) определена y если f1(ω)+⋯+fn(ω) не определена.  h(\omega )= \begin{cases} f_{1}(\omega )+\cdots +f_{n}(\omega ) & \text{ если } f_{1}(\omega )+\cdots +f_{n}(\omega ) \text{ определена } \\ y & \text{ если } f_{1}(\omega )+\cdots +f_{n}(\omega ) \text{ не определена. }\end{cases}

Покажите, что hh является F/B∗\mathcal{F} / \mathscr {B}^{*}-измеримой.

Задача 5.2.5

Это упражнение касается (MF10).

(MF10): Пусть A∈F−{∅}A \in \mathcal{F} - \left\{ \varnothing \right\}, и пусть f:A→R‾f: A \rightarrow \overline{\mathbb {R}} и g:A→R‾g: A \rightarrow \overline{\mathbb {R}} обозначают F/B∗\mathcal{F} / \mathfrak {B}^{*}-измеримые функции. Верно следующее: (a) fgfg является F/B∗\mathcal{F} / \mathfrak {B}^{*}-измеримой. (b) Пусть y∈R‾y \in \overline{\mathbb {R}} и h:A→R‾h: A \rightarrow \overline{\mathbb {R}} такова, что для каждого ω∈A\omega \in A, h(ω)=f(ω)/g(ω)h(\omega ) = f(\omega )/g(\omega ), если ω∈A\omega \in A таково, что f(ω)/g(ω)f(\omega )/g(\omega ) определена, и h(ω)=yh(\omega ) = y в противном случае. Тогда hh является F/B∗\mathcal{F} / \mathfrak {B}^{*}-измеримой.

?
(a)

Непосредственно докажите часть (a) из (MF10), предполагая, что ff и gg принимают вещественные значения, а не значения в расширенных вещественных числах.

(b)

Докажите часть (b) из (MF10), предполагая, что ff и gg принимают вещественные значения и что gg отлична от нуля на AA.

(c)

Используя предыдущую часть, теперь докажите часть (b) из (MF10) в полной общности.