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数学专业考研复试资料:实变函数与泛函分析要点
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数学专业考研复试资料:实变函数与泛函分析要点
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实变函数与泛函分析知识点概要
第一章 集合 基本要求:
1、 理解集合的包含、子集、相等的概念和包含的性质。
2、 掌握集合的并集、交集、差集、余集的概念及其运算性质。
3、 会求已知集合的并、交、差、余集。
4、 了解对等的概念及性质。
5、 掌握可数集合的概念和性质。
6、 会判断己知集合是否是可数集。
7、 理解基数、不可数集合、连续基数的概念。
8、了解半序集和 Zorn 引理。
第二章 点集 基本要求:
1、 理解 n 维欧氏空间中的邻域、区间、开区间、闭区间、体积的概念。
2、 掌握内点、聚点的概念、理解外点、界点、孤立点的概念。掌握聚点的性
质。
3、 掌握开核、导集、闭区间的概念及其性质。
4、 会求己知集合的开集和导集。
5、 掌握开核、闭集、完备集的概念及其性质,掌握一批例子。
6、 会判断一个集合是非是开(闭)集,完备集。
7、 了解 Peano 曲线概念。
主要知识点:一、基本结论:
1、聚点性质§2 中 T1 聚点原则:
P0 是 E 的聚点 P0 的任一邻域内,至少含有一个属于 E 而异于 P0 的点
存在 E 中互异的点列{Pn},使 Pn →P0 (n→∞)
2、开集、导集、闭集的性质§2 中 T2、T3
T2:设 A⊂B,则 A⊂B,
Com
b i n
⊂
Com
b i n
,
Com
b i n
⊂
Com
b i n
。
T3:( A∪B)′=A′∪ B′.
3、开(闭)集性质(§3 中 T1、2、3、4、5)
T1:对任何 E⊂Rⁿ,Ė 是开集,E´和
Com
bin
都是闭集。(Ė 称为开核,
Com
bin
称为闭包
的理由也在于此)
T2:(开集与闭集的对偶性)设 E 是开集,则 CE 是闭集;设 E 是闭集,则
CE 是开集。
T3:任意多个开集之和仍是开集,有限多个开集之交仍是开集。
T4:任意多个闭集之交仍是闭集,有限个闭集之和仍是闭集。
T5:( Heine-Borel 有限覆盖定理)设 F 是一个有界闭集,ℳ 是一开集
族{Ui}iєI 它覆盖了 F(即 Fс
Com
b i n
Ui),则 ℳ 中一定存在有限多个开集
U1,U2…Um,它们同样覆盖了 F(即 F⊂
Com
b i n
Ui)( iєI)
4、开(闭)集类、完备集类。
开集类:Rⁿ,Φ,开区间,邻域、Ė、Pо
闭集类:Rⁿ,Φ,闭区间,有限集,E΄、E、P
完备集类:Rⁿ,Φ,闭区间、P
二、基本方法:1、判断五种点的定义;2、利用性质定理,判断导集、邻域
等;3、判断开集、闭集;4、关于开闭集的证明。
第三章 测度论 基本要求:
1、 理解外测度的概念及其有关性质。
2、 掌握要测集的概念及其有关性质。
3、 掌握零测度集的概念及性质。
4、 熟悉开集、闭集、区间、波雷乐集等可测集,掌握一批可测集的例子。
5、 会利用本章知识计算一些集合的测度。
6、 掌握“判断集合可测性”的方法,会进行有关可测集的证明。
要点归纳:
外测度:①定义:E⊂Rⁿ Ii(开区间)
Com
b i n
Ii כE m*(E)=inf
Com
bin
│Ii│
② 性质:(1) 0≤m*E≤+∞(非负)
(2)若 AсB 则 m*A≤ m*B(单调性)
(3)m* (
Com
b i n
Ai)≤
Com
b i n
m*Ai(次可列可加性)
③ 可测集:E⊂Rⁿ 对任意的 TєRⁿ 有:m*(T)= m*(T∩E)+ m*(T∩CE)
称 E 为可测集,记为 mE 其性质:
1)T1:E 可测 A⊂E B⊂CE 使 m*(A∪B)= m*A+ m*B
2)T2:E 可测 CE 可测
④ 运算性质:设 S
1
、S
2
可测⇒S
1
∪S
2
可测(T3);
设 S
1
、S
2
可测⇒S
1
∩S
2
可测 (T4);
设 S
1
、S
2
可测⇒S
1
-S
2
可测 (T5)。
⑤ S
1
、S
2
…Sn 可测⇒ ∪Si 可测 (推论 3) ∩Si 可测(T7)
⑥ S
1
、S
2
…Sn… 可测,S
i
∩S
j
=φ ⇒∪S
i
可测 m(∪S
i
)= ∑m(S
i
)(T6)
⑦ S
i
递增,S
1
⊂S2⊂S3⊂…⇒lim(∪S
i
)=lim mS
i
=Ms(T8)
⑧ S
i
递降可测, S
1
כS2כS3כ…当 mS1<+∞ ⇒
limm(∩S
i
)=lim mSn (T9)
⑨ 可测集类:1)零测度集:可数集、可列点集、Q、[0,1] ∩Q、Ф、P
零测度集的子集是~,有限个、可数个零测度集之并是~。
2)区间是可测集 mI=│I│ 3)开集、闭集;
4)Borel 集 定义,设 G 可表为一列开集的交集,且称 G 为 G
δ
型集
如[-1,1];设 F 可表为一列闭集之并,则称为 F
σ
型集,如[0,1]
Borel 集 定义:从开集出发,用取余集、取有限个或可列个集合的并集
或交集(不超过可数次)的集合。
T6:设 E 是任一可测集,存在 Gδ 集,使 E⊂G,且 m(G-E)=0
T7:设 E 是任一可测集,存在 Gσ 集,使 F⊂E,且 m(F-E)=0
可测集是存在的。
第四章 可测函数 基本要求:
1、 掌握可测函数的概念和主要性质。
2、 掌握点集上的连续函数、简单函数、几乎处处成立(几乎处处相等、几乎
处处有限、几乎处处收敛…)的概念。
3、 掌握一批可测函数的例子。
4、 掌握判断函数可测性的方法,会进行关于可测函数的证明。
5、 理解叶果洛夫定理和鲁金定理。
6、 了解依测度收敛的概念及其性质。
7、 理解三种收敛之间的关系。
(一)基本概念
1 可测函数:ƒ 是定义在可测集 E Rⁿ 上的实函数,任意的 α∈R
E[ƒ>α]是可测集,称 ƒ(x)是 E 上的可测函数
ƒ 可测⇔任意的 α∈R E[ƒ≧α]是可测集
⇔任意的 α∈R E[ƒ<α]是可测集
⇔任意的 α∈R E[ƒ≦α]是可测集
⇔任意的 α,β∈R E[α≤ƒ<β]是可测集 ( │ƒ│<+∞)
几乎处处成立
2 连续函数、简单函数
3 依测度收敛、收敛 、一致收敛
(二)基本结论:可测函数的性质(8 个定理)
(1) 充要条件(T
1
)4 个等价条件
(2) 集合分解 T
3
(2), ƒ 在 Ei 之并\s\up 6(S )E
i
上,且在 Ei 上可测=> ƒ
在\s\up 6(S )E
i
上可测
(3) (四则运算)ƒ ,g 在 E 上可测 ƒ+g,ƒg,│ƒ│,1/ ƒ 在 E 上可测。
(4) 极限运算 { ƒ
n
}是可测函数列,则 μ=inf ƒ
n λ
(
x
)
=sup
ƒ
n
可测(
T5
)
⇒F=lim ƒ
n
G=\s\up 7(── ) ƒ
n
可测
(5) 与简单函数的关系:ƒ 在 E 上可测 ⇒ ƒ 总可以表成一列简单函数{φ
n
}的
极限函数 ƒ=
Com
b i n
φ
n
,而且可以办到│φ
1
│≤│φ
2
│≤│φ
3
│≤…
2.ЕгopOв 定理:mE<+∞ ƒ
n
是
E
上
a.e
于一个
a.e
有限的函数
ƒ 的可测函数 ⇒
对任
意的 >0 存在子集 E
δ
⊂E 使得 ƒ
n
在 E
δ
上一致收敛
且 m(E-E
δ
)<
3Лузин 定理:ƒ 是 E 上 a.e 有限可测函数,任意 δ>0 闭子集 E
δ
E 使
得 ƒ 在 E
δ
上连续 且 m(E-E
δ
)<δ 即在 E 上 a.e 有限的可测函数是:“基本
上连续”的函数。
4 可测函数类:连续函数(T2)、简单函数、 R 上单调函数、零测度集
上函数。
5 三种收敛之间的关系:(
E
⊂
R
ⁿ mE
<
+∞
)
一致收敛
测度收敛
几 乎 处
处收敛
( Riesz:fn⇒f 则 { fn
i
}→f a.e 于 E )
Lebesgue:1) mE<+∞;2)fn E 上 a.e 有限的可测函数列;
3) fn E 上 a.e 收敛于 a.e 有限的 f
fn⇒f(x) 在此 mE<+∞条件下,可见测度收敛弱于 a.e 收
敛
补充定理(见复旦§3.2 T5) mE<+∞, fn 是 E 上可测函数列
fn ⇒f ⇔{ fn} 的(任何子列) fn
i
,总可以找到
子子列( ) fn
ij
→f a.e 于 E
三、基本方法 :
1 判函数可测
(1) 集合判别法,任意的 a∊R E[f>a] 是可测集
(2) 集合分解法,E=∪E
i
E
i
∩E
j
=Ф f 在 E
i
上可测
(3) 函数分解法,f 可表为若干函数的运算时
(4) 几乎处处相等的函数具有相同的可测性(§1,T
8
)
(5) 可测函数类
2 判断三种函数之间的关系
第五章 积分论 基本要求:
1、 了解可测分划、大(小)和、上(下)积分、有界函数 L 可积和 L 积分的
概念。
2、 掌握有界函数 L 积分的性质。
3、 理解非负函数 L 积分与 L 可积的概念。
4、 理解一般函数的 L 积分确定、L 积分与 L 可积的概念。
5、 掌握一般函数的 L 积分的性质。
6、 掌握 L 积分极限定理。
7、 弄清 L 积分与 R 积分之间的关系。
8、 熟练掌握计算 L 积分的方法。
9、 会利用 L 积分极限定理进行有关问题的证明。
10、 了解有界变差函数的概念及其主要性质。
11、 了解不定积分、绝对连续函数的概念及它们的主要性质。
Lebesgue 积分
1、Riemann 积分 分割、作和、取确界、求极限。
2、Lebesgue 积分
定义 1:E=
Com
b i n
Ei,各 Ei 互不相交,可测,则称{E
i
}为 E 的一个分划,记作 D={E
i
}
定义 2:设 f 是定义在 E⊂Rⁿ(mE<∞)上的有界函数,D={E
i
}
令 Bі=
Com
b i n
f(x) bi=
Com
b i n
f(x)
大和 S(D,f)=
Com
b i n
BimEi = S(D,f)
小和 ş(D,f)=
Com
b i n
bimEi=ş(D,f)
ş(D,f)≤S(D,f)
定义 3:设 f 是定义在 E⊂Rⁿ(mE<∞)上的有界函数
上积分:
Com
b i n
f(x)dx=inf{ S(D,f)}
下积分:
Com
b i n
f(x)dx=sup ş(D,f)若上下积分相等,则称 f 在 E 上可积,其
积分值叫做 L 积分值,记(L)∫E f(x)dx
T1:设 f 是定义在 E⊂R
q
(mE<∞)上的有界函数,则 f 在 E 上 L 可积 ═‹ › 任意
的 ε> 0 S(D,f)- ş(D,f)<ε
T2:f 在 E 上 L 可积⇔f 在 E 上可测 (*)
对有界函数而言,L 可积⇔可测
T3:f,g 有界,在 E 上可测,f±g,fg,f/g, │f│可积
T4:f 在[a,b]上 R 可积═›L 可积,且值相等 *
L 积分的性质:
T-1(1): f 在 E 上 L 可积,则在 E 的可测子集上也 L 可积;反之,
E=E1∪E2 E1∩E2=φ E1、E2 可测,若 f 在 E
i
上 L 可积,则 f 在 E 上
可积
∫Efdx= ∫E1fdx+ ∫E2fdx (积分的可加性)
(2) f,g 在 E 上有界可测 ∫E(f+g)dx=∫ Efdx+∫Egdx
(3)任意 cєR ∫ Ecfdx=c∫Efdx
(4)f,g 在 E 上 L 可积,且 f≤g 则∫Efdx≤∫Egdx
特别地,b≤f≤B ∫Efdx є[bmE,BmE]
推论 1:( 1)当 mE=0 ∫Efdx=0
(2)f=c ∫Efdx=cmE
(5)f 在 E 上可积,则 │f │可积,且│∫Efdx│≤∫E│f│dx
T-2 (1)设 f 在 E 上 L 可积 f≥0 ∫Efdx=0 则 f=0 a.e 于 E
(2)f 在 E 上 L 可积,则对任意的可测集 A 属于 E
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