O`zbekiston Oliy va O`rta maxsus ta`lim vazirligi Namangan Davlat universiteti
Download 1.75 Mb. Pdf ko'rish
|
fumksional matematika
- Bu sahifa navigatsiya:
- 10. O‘lchovli funksiyalar ketma-ketliklarining yaqinlashishlari
9.1-teoremaning isboti. Teoremani bir necha qismlarga ajratib isbotlaymiz. 1) agar f - o‘lchovli funksiya bo‘lsa, u holda ixtiyoriy R k ∈ uchun f k ⋅ va k f + funksiyalar ham o‘lchovli bo‘ladi. Haqiqatan ham, 99 (9.2) 0. 0 = , 0, > 0 = , 0, < ), / > ( 0, > ), / < ( = } < ) ( : { ≤ ′ ∅ ′ ∈ c k c k E k k c f E k k c f E c x f k E x lib o b agar lib o b agar agar agar (9.2) tenglikning o‘ng tomonidagi to‘plamlarning har biri o‘lchovli bo‘lgani uchun f k ⋅ funksiya o‘lchovli bo‘ladi. k f + funksiyaning o‘lchovliligi } < ) ( : { = } < ) ( : { k c x f E x c k x f E x − ∈ + ∈ tenglikdan kelib chiqadi. 2) Agar f va g lar E da o‘lchovli funksiyalar bo‘lsa, u holda 9.3-lemmaga ko‘ra )} ( > ) ( : { = } > ) ( ) ( : { x g c x f E x c x g x f E x − ∈ + ∈ to‘plam ixtiyoriy R c ∈ da o‘lchovli bo‘ladi. Demak, ta’rifga ko‘ra g f + o‘lchovli funksiya bo‘ladi. 3) 1) va 2) dan kelib chiqadiki, g f − o‘lchovli funksiya bo‘ladi. 4) Agar f o‘lchovli bo‘lsa, u holda f va 2 f lar ham o‘lchovli funksiyalar bo‘ladi. Haqiqatan ham, ( ) (9.3) 0. ), > ( ) < ( 0 < , = ≥ − > c c f E c f E c E c f E agar agar U (9.3) tenglikning o‘ng tomonidagi to‘plamlar ixtiyoriy R c ∈ da o‘lchovli bo‘lgani uchun f o‘lchovli funksiya bo‘ladi. ( ) (9.4) 0. , 0 < , = ) > ( 2 ≥ > c c f E c E c f E agar agar | | f funksiyaning o‘lchovli ekanligidan, (9.4) tenglikning o‘ng tomonidagi to‘plamlarning ixtiyoriy R c ∈ da o‘lchovli ekanligi kelib chiqadi. Demak, 2 f o‘lchovli funksiya bo‘ladi. 5) O‘lchovli funksiyalarning ko‘paytmasi o‘lchovli ekanligi quyidagi ( ) ( ) [ ] 2 2 4 1 = g f g f g f − − + ⋅ ayniyatdan, hamda 1), 2), 3) va 4) xossalardan kelib chiqadi. 6) Agar g o‘lchovli bo‘lib, 0 ) ( ≠ x g bo‘lsa, u holda g 1 ning o‘lchovli bo‘lishi < < < 0 = 0), ( 0, , 0 < < 1 0 > , 1 > 0) < ( = 1 c g E c g c E c c g E g E c g E agar agar agar U 100 tenglikdan kelib chiqadi. Demak, g 1 - o‘lchovli funksiya. 5-xossaga ko‘ra, ) ( 1 ) ( x g x f ⋅ funksiya ham o‘lchovli bo‘ladi, bunda ∆ ≠ 0. ) (x g Shunday qilib, biz o‘lchovli funksiyalar to‘plamining arifmetik amallarga nisbatan yopiqligini ko‘rsatdik. Analizdan ma’lum bo‘lgan tekis va nuqtali yaqinlashish ta’riflarini keltiramiz. E o‘lchovli to‘plamda f funksiya va } { n f o‘lchovli funksiyalar ketma-ketligi berilgan bo‘lsin. 9.2-ta’rif. Agar ixtiyoriy 0 > ε uchun shunday 0 > 0 n mavjud bo‘lib, barcha 0 > n n va hamma E x ∈ larda ε |< ) ( ) ( | x f x f n − bo‘lsa, u holda } { n f funksiyalar ketma-ketligi E to‘plamda f funksiyaga tekis yaqinlashadi deyiladi. 9.3-ta’rif. Agar har bir E x ∈ da ) ( = ) ( lim x f x f n n ∞ → bo‘lsa, u holda } { n f funksiyalar ketma-ketligi f ga nuqtali yaqinlashadi deyiladi. Quyidagi teorema o‘lchovli funksiyalar to‘plamining limitga o‘tish (nuqtali yaqinlashish) amaliga nisbatan ham yopiqligini ifodalaydi. 9.2-teorema. Agar } { n f o‘lchovli funksiyalar ketma-ketligi har bir E x ∈ da ) (x f ga yaqinlashsa, u holda limitik funksiya f o‘lchovli bo‘ladi. Isbot. Shartga ko‘ra, ixtiyoriy E x ∈ uchun ) ( = ) ( lim x f x f n n ∞ → o‘rinli. Agar biz (9.5) 1 < ) ( : = } < ) ( : { = ) < ( > =1 =1 − ∞ ∞ ∞ k c x f x c x f x c f E m n m n k I U U tenglikni isbotlasak, teorema isbotlangan bo‘ladi. Chunki, sanoqli sondagi o‘lchovli to‘plamlarning birlashmasi va kesishmasi (6.7-teoremaga qarang) yana o‘lchovli to‘plamdir. (9.5) tenglik amaliyot darsida isbotlanadi. Bu paragrafni quyidagi misol bilan yakunlaymiz. 9.2-misol. Agar R E f → : o‘lchovli funksiya bo‘lsa, u holda f funksiya E ning ixtiyoriy o‘lchovli A qismida ham o‘lchovli funksiya bo‘lishini ko‘rsating. Yechish. Haqiqatan ham, ixtiyoriy R c ∈ uchun A c f E c x f A x I ) < ( = } < ) ( : { ∈ tenglik o‘rinli. ) < ( c f E va A to‘plamlar o‘lchovli bo‘lganligi uchun } < ) ( : { c x f A x ∈ to‘plam ham o‘lchovli bo‘ladi. Ta’rifga ko‘ra, f funksiya A da o‘lchovli bo‘ladi. Mustaqil ishlash uchun savol va topshiriqlar 1. O‘lchovli bo‘lmagan funksiyaga misol keltiring. 2. O‘lchovli bo‘lmagan, lekin moduli o‘lchovli bo‘lgan funksiyaga misol keltiring. 3. (9.5) tenglikni isbotlang. 4. 9.1 lemmada keltirilgan 2), 4) va 5) ko‘rinishdagi to‘plamlarning o‘lchovli 101 ekanligidan f ning o‘lchovli ekanligini keltirib chiqaring. 5. Shunday f va g funksiyalarga misol keltiringki, ularning yig‘indisi o‘lchovli bo‘lsin, lekin ayirmasi o‘lchovli bo‘lmasin. 6. Shunday f va g funksiyalarga misol keltiringki, ularning ko‘paytmasi o‘lchovli bo‘lsin, lekin yig‘indisi o‘lchovli bo‘lmasin. 7. Dirixle funksiyasi ∈ ∈ Q x Q \ R x x D agar agar 1, , 0, = ) ( ning [0;3] to‘plamda o‘lchovli ekanligini ta’rif yordamida ko‘rsating. 8. Agar f funksiya E to‘plamda o‘lchovli bo‘lsa, u holda )] ( [ = ) ( x f x h ning o‘lchovli ekanligini isbotlang. Bu yerda ] [x bilan x ning butun qismi belgilangan. 10. O‘lchovli funksiyalar ketma-ketliklarining yaqinlashishlari Bu paragrafda ekvivalent funksiyalar, ularning ayrim xossalari va o‘lchovli funksiyalar ketma-ketliklarining turli yaqinlashishlari orasidagi bog‘lanishlarni o‘rganamiz. 10.1-ta’rif. E o‘lchovli to‘plamda aniqlangan f va g funksiyalar uchun 0 = )} ( ) ( : { x g x f E x ≠ ∈ µ bo‘lsa, f va g lar ekvivalent funksiyalar deyiladi va f ~ g shaklda belgilanadi. 10.1-misol. Dirixle funksiyasi ∈ ∈ , 1, 0, = ) ( Q x Q R x x D agar agar \ Riman funksiyasi ′ − ′ − lsa, o b kasr qisqarmas agar lsa, o b son l irratsiona agar n m x n x x R = , 1 0, = ) ( nol funksiya 0 ) ( ≡ x θ hamda bir 1 ) ( ≡ x I funksiyalar orasidan o‘zaro ekvivalent funksiyalarni toping. Yechish. Ma’lumki, Q sanoqli to‘plam, shuning uchun 0. = ) (Q µ Lebeg o‘lchovi - to‘la o‘lchov (8.4-ta’rifga qarang), shunday ekan, ixtiyoriy Q A ⊂ uchun 0. = ) ( A µ Endi bu funksiyalarni ekvivalentlikka tekshiramiz: . = )} ( ) ( : { , )} ( ) ( : { , = )} ( ) ( : { , = )} ( ) ( : { Q R x I x D x Q x R x D x Q x x R x Q x x D x \ ≠ ⊂ ≠ ≠ ≠ θ θ Bu yerdan quyidagi tengliklarni hosil qilamiz: 0, = } { = )} ( ) ( : { = )} ( ) ( : { Q x x R x x x D x µ θ µ θ µ ≠ ≠ 0. } { = )} ( ) ( : { 0, = )} ( ) ( : { ≠ ≠ ≠ Q R x I x D x x R x D x \ µ µ µ Demak, D ~ θ , R ~ θ , R ~ D bo‘ladi. I bilan D ekvivalent emas. 10.2-ta’rif. Agar biror xossa E to‘plamning nol o‘lchovli qism to‘plamidan 102 boshqa barcha nuqtalarida bajarilsa, bu xossa E to‘plamda deyarli bajariladi deyiladi. Agar ikkita funksiya deyarli teng bo‘lsa, ular ekvivalentdir. 10.2-misol. Aytaylik, 2 1 = A A E U va ∅ = 2 1 A A I bo‘lsin. Agar R A f → 1 1 : va R A f → 2 2 : funksiyalar o‘lchovli bo‘lsa, u holda ∈ ∈ 2 2 1 1 ), ( ), ( = ) ( A x x f A x x f x f agar agar E da o‘lchovli funksiya bo‘lishini ko‘rsating. Yechish. Ixtiyoriy R c ∈ da } < ) ( : { } ) ( : { = } < ) ( : { 2 2 1 1 c x f A x c x f A x c x f E x ∈ < ∈ ∈ U to‘plam - o‘lchovli. Demak, f funksiya - E da o‘lchovli. ∆ 10.3-misol. Nol o‘lchovli A to‘plamda aniqlangan ixtiyoriy R A f → : funksiyaning o‘lchovli bo‘lishini isbotlang. Yechish. O‘lchovi nolga teng to‘plamning ixtiyoriy qismi (8.4-ta’rifga qarang) A c x f A x ⊂ ∈ } < ) ( : { o‘lchovli, shuning uchun, A f − da o‘lchovli funksiya bo‘ladi. 10.1-teorema. Agar f funksiya E o‘lchovli to‘plamda aniqlangan bo‘lib, o‘lchovli R E g → : funksiyaga ekvivalent bo‘lsa, u holda f ham E da o‘lchovli funksiya bo‘ladi. Isbot. Faraz qilaylik, g - o‘lchovli va g f ~ bo‘lsin, ya’ni (10.1) 0. = ) \ ( )}, ( ) ( : { = \ )}, ( = ) ( : { = A E x g x f x A E x g x f x A µ ≠ 10.2 va 10.3-misollarga ko‘ra, ∈ ∈ A x x g A E x x f x f agar agar ), ( ), ( = ) ( \ E da o‘lchovli funksiya bo‘ladi. ∆ 10.1. Deyarli yaqinlashish. 10.3-ta’rif. Agar E to‘plamda aniqlangan } { n f funksiyalar ketma- ketligining f funksiyaga yaqinlashmaydigan nuqtalari to‘plamining o‘lchovi nol bo‘lsa, u holda } { n f funksiyalar ketma-ketligi E to‘plamda f funksiyaga deyarli yaqinlashadi deyiladi, ya’ni ) ( = ) ( lim x f x f n n ∞ → tenglik E dagi deyarli barcha x lar uchun o‘rinli, yoki { } 0. = ) ( , ) ( = ) ( : = A E x f x f x A n n \ lim µ ∞ → 10.4-misol. ] [0;2 = , cos = ) ( π E x x f n n funksiyalar ketma-ketligining nol funksiyaga deyarli yaqinlashishini ko‘rsating. Yechish. 103 ∈ ∈ ∞ → ∞ → }. {0,2 1, , = , }, { ) (0;2 0, = ) ( = ) ( π π π π x x x x x f n n n n agar emas mavjud agar \ cos lim lim { } 0. = } ,2 {0, = ) ( }, ,2 {0, = 0 = ) ( : = π π µ µ π π A \ E \ E x f x A n n lim ∞ → Ta’rifga asosan, x x f n n cos = ) ( funksiyalar ketma-ketligi ] [0;2 = π E to‘plamda nol 0 = ) (x θ funksiyaga deyarli yaqinlashadi. ∆ 10.2-teorema. Agar E to‘plamda } { n f o‘lchovli funksiyalar ketma-ketligi f ga deyarli yaqinlashsa, u holda limitik funksiya f ham o‘lchovlidir. Isbot. { } ) ( = ) ( : = x f x f E x A n n lim ∞ → ∈ bo‘lsin. U holda teorema shartiga ko‘ra, 0. = ) \ ( A E µ A to‘plamda } { n f funksiyalar ketma-ketligi f ga nuqtali yaqinlashadi. 9.2-teoremaga ko‘ra, f funksiya A to‘plamda o‘lchovlidir. Nol o‘lchovli to‘plamda aniqlangan ixtiyoriy funksiya - o‘lchovli (10.3-misolga qarang). Shuning uchun A E \ da − f o‘lchovli. 10.2-misolga ko‘ra, f funksiya birlashma E A \ E A = ) ( U to‘plamda ham o‘lchovlidir. ∆ Ma’lumki, tekis yaqinlashishdan nuqtali yaqinlashish, nuqtali yaqinlashishdan esa deyarli yaqinlashish kelib chiqadi. Quyidagi implikatsiyalar o‘rinli: Egorov teoremasi deyarli yaqinlashish bilan tekis yaqinlashish orasidagi bog‘lanishni ifodalaydi. 10.3-teorema (Egorov). E chekli o‘lchovli to‘plamda } { n f funksiyalar ketma-ketligi f ga deyarli yaqinlashsin. U holda ixtiyoriy 0 > δ uchun shunday E E ⊂ δ to‘plam mavjudki, uning uchun quyidagilar o‘rinli: 1) ( ) , < \ δ µ δ E E 2) δ E to‘plamda } { n f funksiyalar ketma-ketligi f ga tekis yaqinlashadi. Isbot. 10.2-teoremaga ko‘ra, f o‘lchovli funksiya bo‘ladi. Aytaylik, } 1/ |< ) ( ) ( :| { = m x f x f x E i n i m n − ≥ I bo‘lsin. m n E to‘plamlar barcha n va m uchun o‘lchovli bo‘ladi. m n E to‘plam tayinlangan n va m da barcha n i ≥ lar uchun m x f x f i 1/ |< ) ( ) ( | − tengsizlikni qanoatlantiruvchi x lar to‘plamidan iborat. Endi m n n m E E U ∞ =1 = bo‘lsin. Aniqlanishiga ko‘ra m n E to‘plamlar har bir m da L L ⊂ ⊂ ⊂ ⊂ m n m m E E E 2 1 munosabatni qanoatlantiradi. O‘lchovning uzluksizlik xossasiga ko‘ra, har bir m Tekis yaqinlashish Nuqtali yaqinlashish Deyarli yaqinlashish O‘lchov bo‘yicha yaqinlashish 104 va 0 > δ uchun shunday ) ( 0 m n mavjudki, . 2 < ) ( m m m m E E δ µ Download 1.75 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: |
Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling
ma'muriyatiga murojaat qiling