实变函数论

来源 :语数外学习·高中版下旬 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liongliong443
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  实变函数论(real function theory)是十九世纪末二十世纪初形成的数学分支,它起源于古典分析,主要研究对象是自变量(包括多变量)取实数值的函数,研究的问题包括函数的连续性、可微性、可积性、收敛性等方面的基本理论,是微积分的深入和发展,因为它不仅研究微积分中的函数,而且还研究了更为一般的函数,并且得到了比微积分中相应理论更为深刻、更为一般而应用更为广泛的结论,所以实变函数论是现代分析数学各个分支的基础。
  一、实变函数论的产生
  微积分产生于十七世纪,到了十八世纪末十九世纪初,微积分学已经基本上成熟了,数学家深入地研究并建立起许多小分支,使它很快成为数学中的一大分支,也就是数学分析。
  也正是在那个时候,数学家逐渐发现分析基础理论本身还存在着许多问题,比如,什么是函数?这是一个看上去简单且十分重要的问题,但数学家们并没有给出统一的、标准的答案。
  十九世纪初,曾经有人试图证明任何连续函数除个别点外总是可微的,1872年,德国数学家魏尔斯特拉斯给出了第一个处处连续但处处不可微函数的例子,使人们意识到连续性与可微性的差异,由于发现了某些函数的奇特性质,数学家对函数的研究更加深入了,人们又陆续发现了有些函数是连续的但处处不可微的;有的函数的有限导数并不黎曼可积;有些函数连续但是不分段单调;等等情况,这些都促使数学家考虑:要处理的函数,仅仅依靠直观观察和猜测是不行的,必须深人研究各种函数的性质,比如,连续函数必定可积,但是具有什么性质的不连续函数也可积呢?如果改变积分的定义,可积分条件又是什么样的?连续函数不一定可导,那么可导的充分必要条件又是什么样的……
  对上面这些函数性质问题的研究,逐渐产生了新的理论,并形成了一门新的学科,这就是实变函数论。
  二、实变函数的内容
  实变函数论就是研究一般实变函数的理论,实变函数论的内容包括实值函数的连续性质、微分理论、积分理论和测度论等。
  在高中,我们已经初步了解了微积分,我们知道,微积分学主要是从连续性、可微性、可积性三个方面来讨论函数(包括函数序列的极限函数),如果说微积分学所讨论的函数都是性质“良好”的函数(例如往往假设函数连续或只有有限个间断点),那么,实变函数论是从连续性、可微性、可积性三个方面讨论最一般的函数,包括从微积分学来看性质“不好”的函数,它所得到的有关结论自然也适用于性质“良好”的函数,实变函数论是微积分学的发展和深入。
  而实变函数论是微积分学的进一步发展,它的基础是点集论,也可以说实变函数论是在点集论的基础上研究分析数学中一些最基本的概念和性质的,比如,点集函数、序列、极限、连续性、可微性、积分等,实变函数论还要研究实变函数的分类问题、结构问题。
  实变函数论的积分理论主要研究各种积分的推广方法和它们的运算规则,由于积分归根到底是数的运算,所以在进行积分的时候,必须给各种点集一个数量的概念,这个概念叫作测度,集合的测度这个概念是由法国数学家勒贝格提出来的。
  勒贝格在他的论文《积分和圆函数的研究》中,证明了有界函数黎曼可积的充分必要条件是不连续点构成的一个零测度集,这就完全解决了黎曼可积性的问题,勒贝格积分可以推广到无界函数的情形当中,这个时候所得积分是绝对收敛的,后来又推广到积分可以不是绝对收敛的,从这些就可以看出,勒贝格积分研究的范围比起由柯西给出后来又由黎曼发扬的老积分定义更广,这说明,实变函数论所研究的是更为广泛的函数类。
  自从维尔斯特拉斯证明连续函数必定可以表示成一致收敛的多项式级数,人们就认清连续函数必定可以用解析式表示出来,连续函数也必定可以用多项式来逼近,这样,在实变函数论的领域里又出现了逼近论的理论,逼近论就是研究哪一类函数可以用另一类函数来逼近,以及逼近的方法、逼近的程度和在逼近中出现的各种情况。
  和逼近理论密切相关的有正交级数理论,三角级数就是一种正交级数,和逼近理论相关的还有一种理论,就是从某一类已知函数出发构造出新的函数类型的理论,这种理论叫做函数构造论。
  从总体上来讲,讨论函数的可积性是实变函数论中最主要的内容,它包括勒贝格(Henri Leon Lebe-sgue)的测度、可测集、可测函数和积分以及少许更为普遍适用的勒贝格——斯蒂尔杰斯测度(Lebesgue-Stieltjes Measure)和积分的理论(见勒贝格积分),实变函数论中的积分是比黎曼積分更为普遍适用和更为有效的工具,例如微积分基本定理以及积分与极限变换次序,精美的调和分析理论(见傅里叶分析)就是建立在勒贝格积分的基础上的,此外,还适用于一些特殊的积分,例如为讨论牛顿一莱布尼茨公式而发现的佩隆积分(Perron integral)。
  在函数连续性方面,实变函数论研究了定义在直线的子集(不必是区间)上函数不连续点的特征,还讨论怎样的函数可以表示成连续函数序列处处收敛的极限,引入了半连续函数,还引入贝尔函数(Baire func,tion),并讨论它们的结构。
  贝尔函数是由数学家R,L,贝尔于1899年提出的,他提出了如下的函数分类方法:以区间[031上的函数为例,[0.1]上的连续函数称为0类函数,0类函数是序列点点收敛的极限函数,当它不是0类函数时,就称为1类函数,1类函数也是序列点点收敛的极限函数,如果不是0类或1类的函数时,便称为2类函数,这样依次对每一个自然数n定义函数,可以引人n类函数的概念。
  它们分别称为x在f(x)处的右方上(下)导数,左方上(下)导数(统称为Dini derivative),,这几个数(可以是无限大)都相等且有限时,就称[n,b]在x处是可导的。
  在实变函数论中还需要考虑可导点集的特征、多元函数的微分问题以及其它的一些导数概念和不同导数之间的关系。
  实变函数论不仅在现代数学,尤其是分析数学中有着广泛的应用,而且它的理论和方法对于形成近代数学的其它分支,例如拓扑学、泛函分析有着直接的影响。
其他文献
圆锥曲线问题普遍具有计算量大、灵活性强、难度大的特点,因此,要轻松应对圆锥曲线问题,学生需要熟练掌握一些相应的解题方法和技巧,本文主要来谈一谈构造法的应用方法和技巧。  一、构造函数  在求解圆锥曲線题目时,教师可以引导学生联系相关函数的性质以及图象特征,根据题目给出的条件构造出适当的函数,利用函数思想来解题,若题目中的条件和要求的结论能体现出一种明确的函数关系,则可先建立目标函数,然后根据其结构
期刊
公切线是指同时相切于两条或两条以上曲线的直线,有关两曲线的公切線问题是平面几何中的一类经典问题,经常作为选择题或者填空题的压轴题出现,有关两曲线公切线问题的常见命题方向有:求两曲线公切线的条数、求公切线切点的横坐标(范围)等,而解答有关两曲线公切线问题的关键是建立方程(组),寻找切点的坐标或者范围,下面,我们结合例题来进行探讨。
期刊
很多教师在讲解选择题时经常会侧重于传授知识点,而忽视解题技巧的讲解,这就造成学生在解答同类型题目时花费大量的时间和精力,却仍然出错,为了提升学生解答选择题的效率,教师要在教学中重点指导学生解答选择题的常用方法和技巧。  一、特殊值法  虽然解数学题的一般步骤是根据题目条件来寻找问题的答案,但是对于提供了四种选项的选择题而言,选用适当的特殊数值代入题目中去验证选项是否符合题意,也不失为一种简便的方法
期刊
复习是学生巩固知识必不可少的环节,在互联网背景下,数学教师如果能做到巧用互联网工具归纳、总结数学知识,便能帮助学生形成完整的数学知识框架,让他们学会灵活应用所学知识解答问题,做到融会贯通。  一、利用社交平台做好课前准备  随着智能手机、iPad、学习机等工具的普及,诸如QQ、微信等社交平台已经成为高中生课余时间沟通交流的主要平台,教师可入驻这些社交平台,将课前的学习任务通过QQ群、微信群发送给学
期刊
传统的英语阅读往往局限于教材,缺乏贴合时代潮流与学生日常生活的内容,难以激发学生的阅读兴趣。而英语报刊弥补了这一缺陷,丰富了英语阅读的资源,学生借助这个窗口可以了解更加广泛的信息,加深对课本知识的理解,进一步提高英语阅读水平,同时开阔视野,启发智慧,锻炼思维,促进学生的全面发展。  一、精心挑选。丰富资源  英语报刊种类众多,而高中生课业压力较大,为了提高学生阅读的有效性,英语教师必须精选素材,激
期刊
公元前503年左右,古希腊数学家毕达哥拉斯在意大利南部的克罗通创建了一个集政治、学术、宗教三位一体的神秘主义派别——毕达哥拉斯学派,该学派亦称为“南意大利学派”,这个学派主要是研究“哲学”和“数学”,他们当中的大部分人都是自然科学家,他们把美学视为自然科学的一个组成部分,他们的宗旨是:万物皆数,即数是宇宙的本源,毕达哥拉斯学派在数学上取得了卓越的成就,为数学的发展作出了伟大的贡献。  一、数的艺术
期刊
古巴比伦和古埃及一样,都是为数学的发展作出了伟大贡献的国家,人们主要是通过研究考古资料,来了解古巴比伦的数学成就。  一、记数法与进位制  一百多年前,人们发现巴比伦人是用楔形文字(Cuneiform)來记数的,巴比伦人用头部呈三角形的木笔把字刻写在软泥板上,然后,用火烧或晒干使它坚硬如石,以便将其保存下来,由于字的形状像楔子,所以人们称其为楔形文字,如图1。
期刊
复习课是高中数学教学的必要课型,高效的复习能加深学生对数学知识的理解,帮助他们提高数学成绩,思维导图是一种能把思维过程具体化、可视化的思维方法,教师在高中数学复习课中要发挥思维导图的优势,引导学生在复习中利用思维导图学习知识、掌握方法和技巧。  一、运用思维导图。做好课前预习  高中数学知识点较为繁杂,教师引导学生通过构建思维导图初步对数学知识点进行梳理,寻找知识点之间的关联,以此为基础对思维导图
期刊
语言是文化的符号,只有了解文化才能达到对语言融会贯通、活学活用的目的。因此,英语教师要积极优化教学方式,培养学生的文化意识,提高学生的语言运用能力。  一、扩展教材,丰富教学内容  教材是英语教学的基础,也是学生学习的依据。培养学生的文化意识首先要从提供关于英美文化的素材、为学生创造接触英美文化的机会人手。教师可以积极引入英美文化素材作为辅助教材,让学生了解知识背后的文化内涵,形成关于英美文化的基
期刊
阅读教学是培养学生思维品质的重要途径,学生可以通过完成丰富多样的阅读任务来提升自身思维品质的深刻性。目前,大多数高中英语教师采用的阅读教学方法不能够有效地培养学生的思维品质。笔者将结合自身多年的高中英语教学经验探讨如何在阅读教学中培养学生的思维品质。  一、提出有效问题,培养思维的深刻性  在学生阅读的过程中,教师可以通过提出问题来引发学生的思考,培养学生思维的深刻性。这样,学生不仅能够掌握文本内
期刊