O`zbekiston Oliy va O`rta maxsus ta`lim vazirligi Namangan Davlat universiteti


Download 1.75 Mb.
Pdf ko'rish
bet12/45
Sana05.12.2020
Hajmi1.75 Mb.
#160293
1   ...   8   9   10   11   12   13   14   15   ...   45
Bog'liq
fumksional matematika


13.2-natija. Agar 
0
)
(

x
n
ψ
 bo‘lib,  
 
+∞



<
)
(
=1
µ
ψ
d
x
n
A
n
 
bo‘lsa, u holda  A  to‘plamning deyarli barcha nuqtalarida  
 
)
(
1
=
x
n
n
ψ


 
qator yaqinlashadi va  
 
µ
ψ
µ
ψ
d
x
d
x
n
A
n
n
n
A
)
(
=
)
(
1
=
1
=












 
tenglik o‘rinli. 
13.3-teorema  (Fatu).  Agar  manfiymas,  o‘lchovli 
}
{
n
f
  funksiyalar  ketma  - 
ketligi  A  to‘plamning deyarli barcha nuqtalarida  f  funksiyaga yaqinlashsa va  
 
K
d
x
f
n
A


µ
)
(
 
bo‘lsa, u holda  f  funksiya  A  to‘plamda integrallanuvchi va  
 
K
d
x
f
A


µ
)
(
 
tengsizlik o‘rinli. 

 
126 
Isbot. 
)
(
=
)
(
inf
x
f
x
k
n
k
n

ϕ
 deb belgilaymiz. 
n
ϕ  o‘lchovli, chunki  
 
{
}
{
}
.
<
)
(
:
=
<
)
(
:
U
n
k
k
n
c
x
f
x
c
x
x

ϕ
 
Bundan tashqari 
)
(
)
(
0
x
f
x
n
n


ϕ
 bo‘lgani uchun 
n
ϕ  integrallanuvchi va  
 
.
)
(
)
(
K
d
x
f
d
x
n
A
n
A




µ
µ
ϕ
 
Nihoyat, 
L
L



)
(
)
(
)
(
2
1
x
x
x
n
ϕ
ϕ
ϕ
  deyarli barcha   lar uchun  
 
).
(
=
)
(
lim
x
f
x
n
n
ϕ


 
Shuning  uchun  13.2-teoremani 
}
{
n
ϕ   ketma-ketlikka  qo‘llab,  13.3-teoremaning 
isbotiga ega bo‘lamiz. 

 
  
Mustaqil ishlash uchun savol va topshiriqlar  
1.  Parametr 
α  ning qanday qiymatlarida  
 
[0;1],
,
1
=
)
(
2

+
x
n
x
x
x
f
n
α
 
 
ketma-ketlik  integral  belgisi  ostida  limitga  o‘tish  haqidagi  Lebeg  teoremasi 
shartlarini qanoatlantiradi.  
2.  Quyidagi 
}
{
n
g
 ketma-ketlik integral belgisi ostida limitga o‘tish haqidagi Levi 
teoremasi shartlarini qanoatlantiradimi?  
 
[0;1],
,
1
=
)
(
2
2
3

+
x
nx
nx
x
g
n
 
3.  Fatu teoremasi shartlari bajarilganda  
 
µ
µ
d
x
f
d
x
f
A
n
A
n
)
(
=
)
(
lim




 
 
tenglik o‘rinlimi? O‘rinli bo‘lmasa, misol keltiring. 
 
14. Cheksiz o‘lchovli to‘plam bo‘yicha olingan Lebeg integrali. Lebeg va 
Riman integrallarini taqqoslash 
 
Shu  paytgacha  biz  faqat  chekli  o‘lchovli 
)
<
)
(
(
+∞
A
µ
  to‘plamlarda  Lebeg 
integrali  va  uning  xossalarini  o‘rgandik.  Lekin  ko‘plab  masalalarni  yechishda 
cheksiz  o‘lchovli  to‘plamda  berilgan  funksiyaning  integralini  qarashga  to‘g‘ri 
keladi.  Masalan, 
)
,
(

−∞
=
R
  da  berilgan  funksiyaning  Lebeg  integrali  bilan 
ishlashga  to‘g‘ri  keladi.  Biz  sanoqli  sondagi  chekli  o‘lchovli 
n
  to‘plamlarning 
birlashmasi ko‘rinishida tasvirlanishi mumkin bo‘lgan hol bilan chegaralanamiz. 
14.1-ta’rif.  Agar  X  to‘plamda 
µ   o‘lchov  berilgan  bo‘lib,  X  to‘plamni 
sanoqli  sondagi  chekli  o‘lchovli  to‘plamlarning  birlashmasi  ko‘rinishida 
tasvirlash mumkin bo‘lsa, u holda X da 
µ  o‘lchov σ  - chekli o‘lchov deyiladi. 
σ   -  chekli  o‘lchovlarga  sonlar  o‘qidagi  va  tekislikdagi  Lebeg  o‘lchovlari 
misol bo‘la oladi. 

 
127 
σ  - chekli bo‘lmagan o‘lchovga misol sifatida sonlar o‘qidagi  µ  o‘lchovni 
quyidagicha  aniqlaymiz.  Har  bir  nuqtaning  o‘lchovini  bir  deb  olamiz,  ya’ni 
1.
=
}
{x
µ
 U holda   ning barcha qism to‘plamlari o‘lchovli bo‘ladi. Agar 
R
A

 
to‘plam  chekli  bo‘lsa,  uning  o‘lchovi  chekli,  qolgan  hammasi  cheksiz  o‘lchovli 
to‘plamlar bo‘ladi. 
14.2-ta’rif.  X   to‘plamni  qoplovchi  ketma-ketlik  deb,  har  qanday  monoton 
o’suvchi 
(
)
}
{
1
n
n
n
X
X
X
+

  ketma-ketlikka  aytiladiki,  u  quyidagi  ikkita  shartni 
qanoatlantiradi:  
1) 
,
=
1
X
X
n
n
U

=
  2) 
( )
.
,
<
N
n
X
n


+∞
µ
 
14.3-ta’rif.  X   to‘plamda 
σ   -  chekli  µ   o‘lchov  va  X   da  aniqlangan  f  
o‘lchovli  funksiya  berilgan  bo‘lsin.  Agar  f   funksiya  ixtiyoriy  chekli  o‘lchovli 
X
A

  to‘plamda  integrallanuvchi  bo‘lib,  har  qanday  qoplovchi 
}
{
n
X
  ketma-
ketlik uchun  
 
µ
d
x
f
n
X
n
)
(
lim



 
limit  mavjud  bo‘lsa,  hamda  bu  limit 
}
{
n
X
  ketma-ketlikning  tanlanishiga  bog‘liq 
bo‘lmasa, u holda  f  funksiya  X  to‘plamda integrallanuvchi deyiladi va bu limit  
 
µ
µ
d
x
f
d
x
f
n
X
n
X
)
(
lim
=
)
(




 
f  ning  X  to‘plam bo‘yicha olingan Lebeg integrali deyiladi. 
Lebeg va Riman integrallari orasidagi quyidagi bog‘lanishni isbotlaymiz. 
14.1-teorema. Agar 
]
,
b
a
 kesmada  
 

b
a
dx
x
f
R
I
)
(
)
(
=
 
Riman  integrali  mavjud  bo‘lsa,  u  holda  f   funksiya 
]
,
b
a
  kesmada  Lebeg 
ma’nosida ham integrallanuvchi bo‘ladi va  
 


b
a
b
a
dx
x
f
R
d
x
f
L
)
(
)
(
=
)
(
)
(
]
;
[
µ
 
tenglik o‘rinli. 
Isbot. 
]
,
b
a
 kesmani  
 
}
,2
{0,1,
),
(
2
=
n
n
k
k
a
b
k
a
x
L


+
 
nuqtalar yordamida 
n
2  ta bo‘lakka bo‘lamiz. Bu bo‘linishga mos  
 
nk
n
k
n
n
nk
n
k
n
n
m
a
b
M
a
b





2
1
=
2
1
=
2
=
,
2
=
ω
 
Darbu yig‘indilarini qaraymiz, bu yerda 
f
M
nk

 funksiyaning 
[
]
k
k
x
x
;
1

 kesmadagi 
aniq yuqori chegarasi, 
nk
 esa shu kesmadagi aniq quyi chegarasi. 
Riman integralining ta’rifiga ko‘ra,  
 
n
n
n
n
I
ω
lim
=
lim
=





 

 
128 
chekli  limit  mavjud.  Har  bir 
N
n

  da 
n
f
  va 
n
f
  sodda  funksiyalarni  quyidagicha 
aniqlaymiz:  
 
,
=
)
(
nk
n
M
x
f
  agar  
[
)
),
(
=
)
(
},
,2
{1,2,
,
;
1
b
f
b
f
k
x
x
x
n
n
k
k
L



 
 
,
=
)
(
nk
n
m
x
f
  agar  
[
)
).
(
=
)
(
},
,2
{1,2,
,
;
1
b
f
b
f
k
x
x
x
n
n
k
k
L



 
Sodda funksiya integrali ta’rifiga ko‘ra,  
 
n
n
b
a
n
n
b
a
d
x
f
d
x
f
ω
µ
µ
=
)
(
,
=
)
(
]
,
[
]
,
[



 
tengliklar o‘rinli. 
}
{
n
f
 ketma-ketlik o‘smaydigan ketma-ketlik, ya’ni  
 
....
)
(
...
)
(
)
(
2
1




x
f
x
f
x
f
n
 
{ }
n
f
 esa kamaymaydigan ketma-ketlik, ya’ni  
 
...
)
(
...
)
(
)
(
2
1




x
f
x
f
x
f
n
 
bo‘lgani uchun, deyarli hamma yerda  
 
)
(
)
(
=
)
(
lim
),
(
)
(
=
)
(
lim
x
f
x
f
x
f
x
f
x
f
x
f
n
n
n
n






 
chekli limitlar mavjud. 13.2-Levi teoremasiga ko‘ra  
 
.
)
(
=
lim
=
=
lim
=
)
(
]
,
[
]
,
[
µ
ω
µ
d
x
f
I
d
x
f
b
a
n
n
n
n
b
a







 
Shuning uchun  
 
(
)
0.
=
)
(
)
(
=
)
(
)
(
]
,
[
]
,
[
µ
µ
d
x
f
x
f
d
x
f
x
f
b
a
b
a




 
Bundan, deyarli hamma yerda 
0
=
)
(
)
(
x
f
x
f

 ekanligi kelib chiqadi, ya’ni  
 
).
(
=
)
(
=
)
(
x
f
x
f
x
f
 
Demak,  
 


.
=
)
(
]
,
[
I
d
x
f
b
a
µ
 
Bu xossadan foydalanib, Lebeg integralini hisoblash ancha qulaydir.  
 
Mustaqil ishlash uchun savol va topshiriqlar  
1. 
F
R
x
x
x
F
µ
,
,
1
2
)
(

+
=
  -esa    -  funksiya  yordamida  qurilgan  Lebeg-
Stiltes o’lchovi bo’lsin. 
F
µ  o’lchov σ  -chekli o’lchov bo’ladimi? 
2. 
 
]
;
b
a
 kesmada uzluksiz funksiya sodda funksiya bo‘la oladimi?  
3. 
Dirixle, Riman funksiyalari sodda funksiya bo‘ladimi? Ularning [0,1] to‘plam 
bo‘yicha olingan Lebeg integralini hisoblang.  
4. 
)
,
0
[
,
]
[
1
1
)
(
2

=

+
=
A
x
x
x
f
 funksiya   to’plamda integrallanuvchimi?  
 
 
 
 
 
 

 
129 
Qo’shimcha bob. Lebegning aniqmas integrali va uni differensiallash 
  
Bu  bobda  biz  sonlar  o‘qida  aniqlangan  funksiyalarning  Lebeg  integralini 
qaraymiz.  Va  bu  integralni  tayinlangan    da  to‘plam  funksiyasi  sifatida 
o‘rganamiz. 
Agar    funksiya 
R
X

  o‘lchovli  to‘plamda  integrallanuvchi  bo‘lsa,  u 
holda integral  
 
µ
d
x
f
A
)
(

                                 (V.1) 
barcha o‘lchovli 
X
A

 lar uchun mavjud va u tayinlangan   da o‘lchovli to‘plam 
funksiyasi  bo‘ladi.  Bu  integral  Lebegning  aniqmas  integrali  deyiladi.    sonlar 
o‘qidagi  oraliq  bo‘lishi  ham  mumkin.  Bu  holda    to‘plam    dagi  kesmadan 
iborat  bo‘lsa,  (V.I)  integral  kesma  chetki  nuqtalarining  funksiyasi  bo‘ladi.  Bu 
holda   kesma chap chetini tayinlab,  
 
µ
d
t
f
x
a
)
(
]
;
[

 
integralning  xossalarini  o‘rganamiz.  Bu  masala  bizni  sonlar  o‘qida  aniqlangan 
funksiyalarning  ba’zi  muhim  sinflarini  qarashga  olib  keladi.  Matematik  analiz 
kursidan  ma’lumki,  differensiallash  va  integrallash  amallari  orasida  quyidagi 
bog‘lanish  mavjud.  Agar 

f
  uzluksiz  funksiya, 

  uzluksiz  hosilaga  ega 
funksiya bo‘lsa, u holda quyidagi tengliklar o‘rinli.  
),
(
=
)
(
1)
x
f
dt
t
f
dx
d
x
a

    
).
(
)
(
=
)
(
2)
a
F
b
F
dt
t
F
'
b
a


 
Quyidagicha savollar tug‘iladi:  
1. Lebeg ma’nosida integrallanuvchi funksiyalar uchun 1) tenglik o‘rinlimi? 
2. Qanday funksiyalar sinfi uchun 2) tenglik o‘rinli? 
Quyidagi uch paragraf shu savollarga javob berishga bag‘ishlangan. 
 
 
15. Monoton funksiyalar 
  
Lebeg integrali  
 
(15.1)
)
(
=
)
(
]
;
[
µ
d
t
f
x
x
a

Φ
 
ning xossalarini o‘rganishni quyidagi sodda va mihim faktdan boshlaymiz. Agar   
manfiymas funksiya bo‘lsa, u holda 
Φ
 monoton kamaymaydigan funksiya bo‘ladi. 
Har  qanday  integrallanuvchi  funksiya  ikkita  manfiymas  integrallanuvchi 
funksiyalar ayirmasi shaklida tasvirlanadi  
 
),
(
)
(
=
)
(
x
f
x
f
x
f

+

 
bu yerda  
 
(
)
(
)
.
)
(
|
)
(
|
2
1
=
)
(
,
)
(
|
)
(
|
2
1
=
)
(
x
f
x
f
x
f
x
f
x
f
x
f

+

+
 
Shuning  uchun  (15.1)  integral  ikkita  monoton  kamaymaydigan  funksiyalarning 

 
130 
ayirmasi  shaklida  ifodalanadi.  Shu  sababli  yuqori  chegarasi  o‘zgaruvchi  bo‘lgan 
(15.1)  integralni  o‘rganish,  monoton  funksiyalarning  xossalarini  tekshirish 
masalasiga  kelar  ekan.  Monoton  funksiyalar  bir  qator  muhim  xossalarga  ega. 
Quyida biz ularni bayon qilamiz. 
Avvalo  biz  ba’zi  kerakli  tushunchalarni  keltiramiz. 
h
  -  o‘zgaruvchi 
miqdorning  haqiqiy  musbat  (manfiy)  sonli  qiymatlar  qabul  qilib  nolga  intilishini 
)
0
(
0


+

h
h
 shaklda belgilaymiz. 
Haqiqiy  sonlar  to‘plami    da  aniqlangan    funksiya  va 
R
x

0
  nuqta 
bo‘lsin. Agar  
 
))
(
lim
(
)
(
lim
0
0
0
0
h
x
f
h
x
f
h
h
+
+


+

 
limit  mavjud  bo‘lsa,  bu  limitga    funksiyaning 
0
  nuqtadagi  o‘ng  (chap)  limiti 
deyiladi va 
0))
(
(
0)
(
0
0

+
x
f
x
f
 ko‘rinishda belgilanadi. Agar   funksiyaning 
0
 
nuqtadagi o‘ng (chap) limiti mavjud bo‘lib,  
 
0))
(
=
)
(
(
)
(
=
0)
(
0
0
0
0

+
x
f
x
f
x
f
x
f
 
tenglik o‘rinli bo‘lsa,   funksiya 
0
 nuqtada o‘ngdan (chapdan) uzluksiz deyiladi. 
Agar   funksiyaning 
0
 nuqtada o‘ng va chap limitlari mavjud bo‘lib,  
 
0)
(
=
)
(
=
0)
(
0
0
0

+
x
f
x
f
x
f
 
tenglik o‘rinli bo‘lsa,   funksiya 
0
 nuqtada uzluksiz deyiladi. Agarda  
 
0)
(
0)
(
0
0
+


x
f
x
f
 
bo‘lsa,   funksiya 
0
 nuqtada birinchi tur uzilishga ega deyiladi, 
0
 nuqta esa   
funksiyaning birinchi tur uzilish nuqtasi deyiladi.  
 
0)
(
0)
(
0
0


+
x
f
x
f
 
qiymatga   funksiyaning 
0
 nuqtadagi sakrashi deyiladi. 
Agar    funksiyaning 
0
  nuqtadagi  o‘ng  va  chap  limitlaridan  birortasi 
mavjud  bo‘lmasa  yoki  birortasi  cheksizga  aylansa,  bu  nuqta    funksiyaning 
ikkinchi tur uzilish nuqtasi deyiladi. 
15.1-ta’rif. 
]
,
b
a
  kesmada  aniqlangan  f   funksiya  shu  kesmadan  olingan 
har qanday 
2
1
x
x
 lar uchun 
2
1
x
x
 bo‘lganda  
 
))
(
)
(
(
)
(
)
(
2
1
2
1
x
f
x
f
x
f
x
f


 
tengsizlikni  qanoatlantirsa, 
f   funksiya 
]
,
b
a
  kesmada  kamaymaydigan 
(o‘smaymaydigan) funksiya deyiladi. 
15.2-ta’rif. 
]
,
b
a
  kesmada  aniqlangan  f   funksiya  shu  kesmadan  olingan 
har qanday 
2
1
x
x
 lar uchun 
2
1
x
x
 bo‘lganda  
 
(15.2)
))
(
>
)
(
(
)
(
<
)
(
2
1
2
1
x
f
x
f
x
f
x
f
 
tengsizlikni  qanoatlantirsa,  f   funksiya 
]
,
b
a
  kesmada  o‘suvchi  (kamayuvchi) 
funksiya deyiladi. 
Umuman,  qisqalik  uchun  monoton  funksiya  deyilganda,  15.1  va  15.2 
ta’riflarda keltirilgan funksiyalar tushuniladi. 
Endi monoton funksiyalarning asosiy xossalarini keltiramiz. 
1. 
]
,
b
a
  kesmada  aniqlangan  har  qanday  kamaymaydigan  funksiya  shu 

 
131 
kesmada chegaralangan, o‘lchovli va integrallanuvchi funksiyadir. 
Isbot. Haqiqatan ham, kamaymaydigan funksiya ta’rifiga ko‘ra  
 
(15.3)
].
,
[
),
(
)
(
)
(
b
a
x
b
f
x
f
a
f




 
Har  qanday  o‘zgarmas    son  uchun 
{
}
c
x
f
x
c
f
E
<
)
(
:
=
)
<
(
  to‘plam  yo 
kesma,  yo  yarim  interval  (yo  bo‘sh  to‘plam)  bo‘ladi.  Faraz  qilaylik, 
c
x
f
<
)
(
 
tengsizlikni  qanoatlantiruvchi  nuqtalar  mavjud  bo‘lsin  va 
d
  bu  to‘plamning  aniq 
yuqori chegarasi bo‘lsin. U holda 
)
<
(
c
f
E
 to‘plam yoki 
]
,
d
a
 kesma yoki 
)
,
[
d
a
 
yarim  interval  bo‘ladi,  bu  to‘plamlar  o‘lchovli.  Demak,    o‘lchovli  funksiya 
bo‘ladi.   ning integrallanuvchiligi uning chegaralanganligidan kelib chiqadi (IV-
xossaga qarang). 
2.  Monoton  funksiya  faqat  birinchi  tur  uzilish  nuqtalarga  ega  bo‘lishi 
mumkin. 
Isbot.  Faraz  qilaylik, 
]
,
[
0
b
a
x

  dagi  ixtiyoriy  nuqta  va 
,
<
},
{
0
x
x
x
n
n
 
0
],
;
[
x
x
b
a
x
n
n


 nuqtalar ketma-ketligi bo‘lsin. U holda 
)}
(
{
n
x
f
 ketma-ketlik 
ham  quyidan,  ham  yuqoridan  chegaralangan  bo‘ladi  (masalan 
)
(a
f
  va 
)
(b
f
 
qiymatlar bilan). Shunday ekan, 
)}
(
{
n
x
f
 ketma-ketlik kamida bitta limitik nuqtaga 
ega.  Agar 
}
{
n
  ketma-ketlikni  tartibini  almashtirish  yordamida 
0
  ga  o‘sib 
yaqinlashuvchi 
}
{
'
n
x
  ketma-ketlikka  almashtirsak, 
)}
(
{
'
n
x
f
  monoton  ketma-ketlik 
bo‘ladi.  Shuning  uchun 
)}
(
{
'
n
x
f
  ketma-ketlik  yaqinlashuvchi  bo‘ladi.  U  holda 
)}
(
{
n
x
f
  ketma-ketlik  ham  o‘sha  limitga  yaqinlashadi.  Bu  limitni 
0)
(
0

x
f
 
ko‘rinishda  belgilaymiz.  Hosil  bo‘lgan 
0)
(
0

x
f
  limit 
}
{
n
  ketma-ketlikning 
tanlanishiga  bog‘liq  emas.  Haqiqatan  ham,  agar  ikkinchi 
)
,
<
(
}
{
0
0
x
y
x
y
y
n
n
n

 
ketma-ketlik uchun  
 
0)
(
=
)
(
lim
0




x
f
A
y
f
n
n
 
desak,  u  holda 
}
{
n
  va 
}
{
n
y
  ketma-ketliklarni  birlashtirishdan  hosil  bo‘lgan 
}
{
n
z
 
ketma-ketlik  uchun 
)}
(
{
n
z
f
  ketma-ketlik  yaqinlashmaydi.  Bu  xulosa  yuqorida 
olingan  ixtiyoriy 
)
<
(
0
0
x
x
x
x
n
n

  ketma-ketlik  uchun 
)}
(
{
n
x
f
  ketma-ketlik 
yaqinlashadi degan xulosaga zid. Demak,  
 
0).
(
=
)
(
lim
=
)
(
lim
0





x
f
y
f
x
f
n
n
n
n
 
Bu 
0)
(
0

x
f
  miqdor    funksiyaning 
0
  nuqtadagi  chap  limiti  bo‘ladi.  Shunga 
o‘xshash 
0)
(
0
+
x
f
 o‘ng limitning mavjudligi ko‘rsatiladi. 
3. Monoton funksiyaning uzilish nuqtalari ko‘pi bilan sanoqlidir. 
Isbot. 
]
,
b
a
  da  monoton 
  funksiyaning  ixtiyoriy  chekli  sondagi 
sakrashlarining  yig‘indisi 
|
)
(
)
(
|
a
f
b
f

  dan  oshmaydi.  Demak,  har  bir  natural   
uchun sakrashi 
n
1/
 dan katta bo‘lgan uzilish nuqtalari soni cheklidir. Barcha   lar 
bo‘yicha yig‘ib, sakrashlar soni chekli yoki sanoqli ekanligiga kelamiz. 
Faraz  qilaylik,    kamaymaydigan,  chapdan  uzluksiz  funksiya  bo‘lsin.  Bu 
funksiyaning  uzilish  nuqtalarini 
K
K
,
,
,
,
2
1
n
x
x
x
  orqali  va  funksiyaning  bu 
nuqtalarga mos sakrashlarini 
K
K
,
,
,
,
2
1
n
h
h
h
 orqali belgilaymiz.  

 
132 
 
n
x
n
x
h
x
H

<
=
)
(
 
orqali  aniqlangan  funksiya    funksiyaning  sakrash  funksiyasi  deyiladi.  Bu 
funksiya chapdan uzluksiz, kamaymaydigan funksiyadir.  
 
)
(
)
(
=
)
(
x
H
x
f
x

ϕ
 
shaklda aniqlangan  funksiya  uzluksiz, kamaymaydigan  funksiya bo‘ladi (mustaqil 
isbotlang). Natijada biz quyidagi xossaga ega bo‘lamiz. 
4.  Chapdan  (o‘ngdan)  uzluksiz  bo‘lgan  har  qanday  monoton  funksiyani 
yagona  usul  bilan  uzluksiz  monoton  funksiya  va  chapdan  (o‘ngdan)  uzluksiz 
bo‘lgan sakrash funksiyasi yig‘indisi shaklida tasvirlash mumkin. Ya’ni  
 
).
(
)
(
=
)
(
x
H
x
x
f
+
ϕ
 
Monoton  funksiyalar  ichida  eng  soddasi  bu  sakrashlar  funksiyalaridir.  Ular 
quyidagicha  quriladi.  Bizga 
]
,
b
a
  da  chekli  yoki  sanoqli  sondagi 
K
K
,
,
,
,
2
1
n
x
x
x
 
nuqtalar  berilgan  bo‘lib,  ularga  musbat 
K
K
,
,
,
,
2
1
n
h
h
h
  sonlar  mos  qo‘yilgan 
bo‘lsin. 
]
,
b
a
 kesmada   funksiyani quyidagicha aniqlaymiz  
 
.
=
)
(
n
x
n
x
h
x
f

<
 
Ravshanki,    kamaymaydigan  funksiya  bo‘ladi.  Bundan  tashqari  u  chapdan 
uzluksiz  va  uning  uzilish  nuqtalari 
K
K
,
,
,
,
2
1
n
x
x
x
  lardan  iborat,  hamda 
n
 
nuqtadagi  sakrashi 
n
  ga  teng.  Sakrash  funksiyalari  ichida  eng  soddasi, 
zinapoyasimon  funksiyadir.  Bu  funksiya  quyidagicha  quriladi.  Uning  uzilish 
nuqtalari  o‘suvchi 
L
L
<
<
<
<
2
1
n
x
x
x
  ketma-ketlik  nuqtalaridan  iborat.  Misol 
sifatida 
]
[
=
)
(
x
x
f
 , bu yerda 
]
[ miqdor   ning butun qismi, funksiyani keltirish 
mumkin. 
Endi  monoton  funksiyaning  hosilasi  mavjudligi  haqidagi  masalaga 
qaytamiz. 
15.1-teorema  (Lebeg). 
]
,
b
a
  kesmada  aniqlangan  har  qanday  monoton  f  
funksiya shu kesmaning deyarli hamma yerida chekli hosilaga ega. 
15.1-natija. Sakrashlar funksiyasi deyarli barcha yerda chekli hosilaga ega 
va bu hosila nolga teng. 
Endi  yuqori  chegarasi  o‘zgaruvchi  bo‘lgan  integraldan  hosila  mavjudligi 
haqidagi masalani qaraymiz. Ma’lumki, integral 
dt
t
x
a
)
(
ϕ

 istalgan integrallanuvchi 
funksiya  uchun  ikkita  monoton  kamaymaydigan  funksiyalar  ayirmasi  shaklida 
tasvirlanadi. Lebeg teoremasidan quyidagi natija kelib chiqadi. 
15.2-teorema. Istalgan integrallanuvchi 
ϕ  funksiya uchun  
 
(15.4)
)
dt
t
dx
d
x
a
ϕ

 
hosila deyarli barcha  x  lar uchun mavjud. 
Isbot. 
ϕ  funksiyani ikkita manfiymas  
 
2
)
(
|
)
(
|
=
)
(
,
2
)
(
|
)
(
|
=
)
(
x
x
x
x
x
x
ϕ
ϕ
ϕ
ϕ
ϕ
ϕ

+

+
 

 
133 
funksiyalarning ayirmasi shaklida tasvirlaymiz. Natijada  
 
(15.5)
)
(
)
(
=
)
(
dt
t
dt
t
dt
t
x
a
x
a
x
a

+




ϕ
ϕ
ϕ
 
integral  ikkita  monoton  kamaymaydigan  funksiyalar  ayirmasi  shaklida 
tasvirlanadi.  Monoton  funksiyalarning  differensiallanuvchanligi  haqidagi  15.1- 
teoremaga  ko‘ra,  (15.5)  ifodaning  deyarli  barcha    larda  chekli  hosilasi  mavjud. 

 
Ta’kidlash joizki, biz faqat (15.4) hosilaning mavjudligini ko‘rsatdik, lekin  
 
)
(
=
)
(
x
dt
t
dx
d
x
a
ϕ
ϕ

 
tenglik qanday 
ϕ  lar uchun to‘g‘riligini quyida muhokama qilamiz. 
  
Mustaqil ishlash uchun savol va topshiriqlar  
1. 
Ikki monoton funksiyaning yigindisi monoton funksiya bo‘ladimi? 
2. 
Ikkita monoton funksiyaning ko‘paytmasi monoton funksiya bo‘ladimi?.  
3. 
Agar    funksiya 
[ ]
b
a;
 da o‘suvchi  funksiya  bo‘lib, 
B
b
f
A
a
f
=
)
(
,
=
)
(
  va 


R
B
A
g
]
;
[
:
 monoton funksiya bo‘lsa, u holda 
))
(
(
x
f
g
 funksiya 
[ ]
b
a;
 da 
monoton bo‘ladimi?  
 
16. O‘zgarishi chegaralangan funksiyalar 
  
Yuqori  chegarasi  o‘zgaruvchi  bo‘lgan  Lebeg  integralini  differensiallash 
masalasi, bizni  monoton  funksiyalar ayirmasi shaklida tasvirlash  mumkin  bo‘lgan 
funksiyalar  sinfini  qarashga  olib  keldi.  Bu  paragrafda  biz  bu  sinf  funksiyalariga 
boshqacha ta’rif beramiz va ularning ayrim xossalarini isbotlaymiz. 
16.1-ta’rif.  Bizga 
]
,
b
a
  kesmada  aniqlangan  f   funksiya  berilgan  bo‘lsin. 
Agar biz 
]
,
b
a
 kesmani  
 
b
x
x
x
x
a
n
n
=
<
<
<
<
=
1
1
0

L
 
nuqtalar bilan ixtiyoriy  n  qismga bo‘lganimizda 
)
,
1,2,
=
(
n
i
x
i
K
 nuqtalarni tanlab 
olishga bog‘liq bo‘lmagan va ushbu  
 
( ) ( )
(16.1)
|<
|
1
1
=
C
x
f
x
f
k
k
n
k



 
tengsizlikni qanoatlantiruvchi ozgarmas 
C
 son mavjud bo‘lsa, u holda  f  funksiya 
]
,
b
a
 kesmada o‘zgarishi chegaralangan funksiya deyiladi. 
Har  qanday  monoton  funksiya 
]
,
b
a
  kesmada  o‘zgarishi  chegaralangan  va 
(16.1)  yig‘indining  chap  tomoni  bo‘linishdan  bog‘liq  emas  va  u 
( ) ( )
|
|
a
f
b
f

  ga 
teng. 
16.2-ta’rif.  Bizga 
]
,
b
a
  kesmada  o‘zgarishi  chegaralangan  f   funksiya 
berilgan bo‘lsin. (16.1) yig‘indilarning barcha chekli bo‘linishlar bo‘yicha olingan 
aniq  yuqori  chegarasi  f   funksiyaning 
[ ]
b
a,
  kesmadagi  to‘la  o‘zgarishi  (to‘la 
variatsiyasi) deyiladi va 
[ ]
f
V
b
a
 bilan belgilanadi, ya’ni  

 
134 
 
[ ]
{ }
( ) ( )
(16.2)
.
|
|
=
1
1
=



i
i
n
i
i
x
b
a
x
f
x
f
f
V
sup
 
 
Endi o‘zgarishi chegaralangan funksiyalarning ba’zi xossalarini keltiramiz. 
1. Ixtiyoriy 
R
k

 son uchun  
 
[ ]
[ ]
f
V
k
f
k
V
b
a
b
a
|
=|
 
tenglik o‘rinli. 
Tenglikning isboti bevosita ta’rifdan kelib chiqadi. 
2. Ixtiyoriy  f  va 
g
 o‘zgarishi chegaralangan funksiyalar uchun  
 
[
]
[ ]
[ ]
(16.3)
g
V
f
V
g
f
V
b
a
b
a
b
a
+

+
 
tengsizlik o‘rinli. 
Isbot. 
]
,
b
a
 kesmaning  
 
b
x
x
x
x
a
n
n
=
<
<
<
<
=
1
1
0

L
 
ixtiyoriy bo‘linishi uchun  



+



|
)
(
)
(
)
(
)
(
|
1
1
1
=
i
i
i
i
n
i
x
g
x
f
x
g
x
f
|
)
(
)
(
|
|
)
(
)
(
|
1
1
=
1
1
=



+



i
i
n
i
i
i
n
i
x
g
x
g
x
f
x
f
 
tengsizlik 
o‘rinli. 
Aniq 
yuqori 
chegaralar 
uchun 
ma’lum 
bo‘lgan 
B
A
B
A
sup
sup
)
(
sup
+

+
  tengsizlikdan  foydalansak,  2-xossaning  isbotiga  ega 
bo‘lamiz.

 
3. Ixtiyoriy 
)
;
b
a
c

 uchun  
 
[ ]
[ ]
[ ]
(16.4)
.
=
f
V
f
V
f
V
b
c
c
a
b
a
+
 
Isbot.  Oldin 
]
,
b
a
  kesmaning  shunday  bo‘linishlarini  qaraymizki,   
bo‘linish nuqtalaridan biri bo‘lsin, masalan 
,
c
x
r
 u holda  
+






|
)
(
)
(
|
|=
)
(
)
(
|
1
1
=
1
1
=
i
i
r
i
i
i
n
i
x
f
x
f
x
f
x
f
 
]
[
]
[
|
)
(
)
(
|
1
1
=
f
V
f
V
x
f
x
f
b
c
c
a
i
i
n
r
i
+



+

                        (16.5)  
Endi 
]
,
b
a
  kesmaning  ixtiyoriy  bo‘linishlarini  qaraymiz.  Agar  biz  bu 
bo‘linish nuqtalariga yana bir   nuqtani qo‘shsak, u holda  
 
|
)
(
)
(
|
1
1
=



i
i
n
i
x
f
x
f
 
yig‘indi  kamaymaydi.  Demak,  (16.5)  tengsizlik 
]
,
b
a
  kesmaning  ixtiyoriy 
bo‘linishi uchun to‘g‘ri, shuning uchun  
 
[ ]
[ ]
[ ]
(16.6)
.
f
V
f
V
f
V
b
c
c
a
b
a
+

 
Ikkinchi tomondan  har qanday 
0
>
ε
 uchun 
]
;
c
a
 va 
]
;
b
c
 kesmalarning shunday 
bo‘linishlari mavjudki  
,
2
]
[
|>
)
(
)
(
|
1
1
=
ε




f
V
x
f
x
f
c
a
'
i
'
i
n
i
   
2
]
[
|>
)
(
)
(
|
1
1
=
ε




f
V
x
f
x
f
b
c
''
j
'
'
j
m
j
 
tengsizliklar  o‘rinli.  Bu  ikki  bo‘linishni  birlashtirib, 
[ ]
b
a;
  kesmaning  shunday 
bo‘linishiga ega bo‘lamizki,  

 
135 
 
|>
)
(
)
(
|
|
)
(
)
(
|
|=
)
(
)
(
|
1
1
=
1
1
=
1
1
=
'
'
j
''
j
m
j
'
i
'
i
n
i
i
k
m
n
k
x
f
x
f
x
f
x
f
x
f
x
f



+

+





 
 
.
]
[
]
[
>
ε

+
f
V
f
V
b
c
c
a
 
Bu tengsizlik ixtiyoriy 
0
>
ε
 uchun o‘rinli, shuning uchun  
 
(16.7)
].
[
]
[
]
[
f
V
f
V
f
V
b
c
c
a
b
a
+

 
Endi (16.6) va (16.7) dan (16.4) tenglikka kelamiz. 
Ixtiyoriy  funksiyaning  istalgan 
[ ]
b
a,
  kesmadagi  to‘la  o‘zgarishi  manfiymas 
bo‘lganligi uchun 3-xossadan quyidagi xossa kelib chiqadi. 
4. 
[ ]

f
V
x
v
x
a
=
)
(
 monoton kamaymaydigan funksiya. 
5. Agar  f  funksiya 
[ ]
b
a
x
,
*

 nuqtada chapdan uzluksiz bo‘lsa, u holda  
 
[ ]
f
V
x
v
x
a
=
)
(
 
ham 
*
x  nuqtada chapdan uzluksiz bo‘ladi. 
Isbot.  Bizga  ixtiyoriy 
0
>
ε
  berilgan  bo‘lsin.  Endi 
0
>
δ
  ni  shunday 
tanlaymizki,  
 
( )
( )
2
|<
|
*
ε
x
f
x
f

 
tengsizlik ixtiyoriy 
]
;
(
*
*
x
x
x
δ


 uchun o‘rinli bo‘lsin. Endi  
 
*
1
0
=
<
<
<
=
x
x
x
x
a
n
L
 
bo‘linishni shunday tanlaymizki,  
 
[ ]
( ) ( )
2
<
1
1
=
*
ε




k
k
n
k
x
a
x
f
x
f
f
V
 
bo‘lsin va biz 
δ
<
1


n
n
x
x
 deb faraz qilishimiz mumkin. Bundan  
 
( ) ( )
2
<
1
ε


n
n
x
f
x
f
 
tengsizlikka ega bo‘lamiz. Natijada  
 
[ ]
( ) ( )
ε
<
1
1
1
=
*





k
k
n
k
x
a
x
f
x
f
f
V
 
ga ega bo‘lamiz. Bu tengsizlik o‘z navbatida  
 
[ ]
[ ]
ε
<
1
*
f
V
f
V
n
x
a
x
a


 
tengsizlikni  keltirib  chiqaradi,  ya’ni 
( )
( )
ε
<
1
*


n
x
v
x
v
  o‘rinli.  Biz  bilamizki,   
kamaymaydigan  funksiya,  shuning  uchun  barcha 
)
;
(
*
1
x
x
x
n


  lar  uchun 
( )
( )
ε
<
*
x
v
x
v

  tengsizlik  o‘rinli.  Bu  esa    funksiyaning 
*
  nuqtada  chapdan 
uzluksiz ekanligini bildiradi. 
Xuddi  shunday  ko‘rsatish  mumkinki,  agar    funksiya 
*
  nuqtada  o‘ngdan 
uzluksiz  bo‘lsa,  u  holda    ham 
*
  nuqtada  o‘ngdan  uzluksiz  bo‘ladi.  Demak, 
agarda    funksiya  biror 
0
  nuqtada  uzluksiz  bo‘lsa,  u  holda    ham  shu  nuqtada 
uzluksiz bo‘ladi. 

 
Faraz  qilaylik, 
[ ]


R
b
a
f
,
:
  o‘zgarishi  chegaralangan  ixtiyoriy  funksiya, 
  esa  uning 
[ ]
x
a;
  kesmadagi  to‘la  variatsiyasi  bo‘lsin. 
( ) ( ) ( )
x
f
x
v
x

=
ϕ
 

 
136 
funksiyani qaraymiz. 
16.1-lemma. 
[ ]
R
b
a

,
:
ϕ
 monoton kamaymaydigan funksiyadir. 
Isbot.  Faraz  qilaylik, 
[ ]
b
a
x
x
x
x
'
'
'
''
'
;
,
,
<

  ixtiyoriy  nuqtalar  bo‘lsin,  u 
holda  
 
(16.8)
)].
(
)
(
[
)]
(
)
(
[
=
)
(
)
(
'
'
'
'
'
'
'
'
'
x
f
x
f
x
v
x
v
x
x




ϕ
ϕ
 
Ma’lumki,  
 
[ ]
.
=
)
(
)
(
|
)
(
)
(
|
f
x
V
x
v
x
v
x
f
x
f
'
'
'
x
'
''
'
'
'



 
Shuning  uchun  (16.8)  ning  o‘ng  tomoni  manfiymas,  demak  uning  chap  tomoni 
ham  manfiymas.  Bu  esa 
ϕ   ning 
[ ]
b
a,
  da  monoton  kamaymaydigan  funksiya 
ekanligini  bildiradi. 
)
(
)
(
=
)
(
x
x
v
x
f
ϕ

  bo‘lganligi  uchun,  biz  quyidagi  tasdiqqa 
keldik. 
16.1-teorema.  Har  qanday  o‘zgarishi  chegaralangan  funksiyani  ikkita 
monoton kamaymaydigan funksiyalar ayirmasi shaklida tasvirlash mumkin. 
Teskari  tasdiq  doimo  o‘rinli,  ya’ni  ikkita  monoton  funksiyalar  ayirmasi 
shaklida  tasvirlangan  har  qanday  funksiya  o‘zgarishi  chegaralangandir.  Shuning 
uchun ikkita monoton funksiya ayirmasi shaklida tasvirlanuvchi barcha funksiyalar 
to‘plami o‘zgarishi chegralangan funksiyalar sinfi bilan ustma-ust tushar ekan. 
16.1  va  15.1-teoremalardan  kelib  chiqadiki,  har  qanday  o‘zgarishi 
chegaralangan funksiya deyarli hamma yerda chekli hosilaga ega. 
Biz sakrashlar funksiyasini quyidagicha umumlashtirishimiz mumkin. Bizga 
chekli  yoki  sanoqli 
b
x
x
x
a
N


<
<
<
2
1
K
  nuqtalar  berilgan  bo‘lsin.  Har  bir 
k
 
ga ikkita 
k
 va 
k
 sonlarni mos qo‘yamiz va  
 
(
)

+

<
|
|
|
|
1
=
n
n
n
h
g
 
bo‘lsin  deb  talab  qilamiz.  Bundan  tashqari,  agar 
a
=
1
  bo‘lsa, 
0
=
1
g
  va 
b
x
N
=
 
bo‘lsa, 
0
=
N
h
 deymiz.  
 
( )
(16.9)
.
=
n
n
n
n
h
x
x
g
x
x
x


<
+

ψ
 
(16.9)  ko‘rinishdagi  har  qanday  funksiyani  biz  sakrashlar  funksiyasi  deb  ataymiz. 
ψ  funksiyaning 
[ ]
b
a,
 dagi to‘la variatsiyasi  
 
(
)
|
|
|
|
n
n
n
h
g
+

 
ga teng. 
Agar 
n
 va 
n
 sonlardan birortasi noldan farqli bo‘lsa, u holda 
n
 nuqta 
ψ  
funksiyaning uzilish nuqtasi bo‘ladi, hamda  
 
( ) (
)
(
) ( )
n
n
n
n
n
n
h
x
x
g
x
x
=
0
,
=
0
ψ
ψ
ψ
ψ

+


 
tengliklar o‘rinli. 
[ ]
b
a,
  kesmada  o‘zgarishi  chegaralangan  har  qanday    funksiyani  uzluksiz 
funksiya 
ϕ   va  sakrashlar  funksiyasi  ψ   lar  yig‘indisi  ko‘rinishida  tasvirlash 
mumkin  va  bu  tasvir  yagonadir.  Haqiqatan  ham,    funksiyani  ikkita  monoton 
kamaymaydigan funksiyalar ayirmasi shaklida tasvirlaymiz  
 
).
(
)
(
=
)
(
x
g
x
v
x
f

 

 
137 
Keyin ular yordamida sakrashlar funksiyasi 
ψ  va uzluksiz funksiya ϕ  ni quramiz. 
Masalan,   funksiya uchun  
 
,
=
)
(
0)
(
,
=
0)
(
)
(
n
n
n
n
n
n
h
x
v
x
v
g
x
v
x
v

+


 
 
).
(
)
(
=
)
(
,
=
)
(
x
x
v
x
h
x
x
g
x
x
x
v
v
n
n
n
n
v
ψ
ϕ
ψ

<
+
<


 
Xuddi  shunday 
g
  funksiya  uchun  va  natijada    funksiya  uchun  quyidagiga  ega 
bo‘lamiz  
 


+

)].
(
)
(
[
)]
(
)
(
[
=
)
(
x
x
x
x
x
f
g
v
g
v
ϕ
ϕ
ψ
ψ
 
  
Mustaqil ishlash uchun savol va topshiriqlar  
1. 
Agar    funksiya 
[ ]
b
a,
  kesmada  chegaralangan  hosilaga  ega  bo‘lsa,  u  holda 
 ning 
[ ]
b
a,
 kesmada o‘zgarishi chegaralangan bo‘lishini isbotlang.  
2. 
[0;1]  kesmada aniqlangan uzluksiz  
 






(0;1]
,
0
=
0,
=
)
(
x
x
x
x
x
f
agar
agar
π
sin
 
 
funksiyaning 
[ ]
0;1  kesmadagi o‘zgarishi 
[ ]

=
1
0
f
V
 ekanligini ko‘rsating.  
3. 
Agar    funksiya 
[ ]
b
a;
  da  Lipshits  shartini  qanoatlantirsa,  u  holda    ning 
[ ]
b
a;
 da o‘zgarishi chegaralangan bo‘lishini isbotlang. 
 
17. Absolyut uzluksiz funksiyalar 
  
17.1. Lebegning aniqmas integralidan hosila. 

Download 1.75 Mb.

Do'stlaringiz bilan baham:
1   ...   8   9   10   11   12   13   14   15   ...   45




Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling