Дороговцев & Co - задачник
.pdf8) '((A4B) \ C) = '(A \ C) + '(B \ C) ¡ 2'(A \ B \ C); 9) '((A \ B) [ C) = '(A \ B) + '(C) ¡ '(A \ B \ C);
10) '((A \ B)4C) = '(A \ B) + '(C) ¡ 2'(A \ B \ C);
11) '((A [ B)4C) = '(A) + '(B) + '(C) ¡ '(A \ B)¡
¡2['(A \ C) + '(B \ C) ¡ '(A \ B \ C)]:
Ï3. Нехай A алгебра пiдмножин X, ' : A ! [0; +1) адитивна функцiя множин, fA; B; Cg ½ A та вiдомi значення '(X); '(A); '(B);
'(C); '(A \ B); '(A \ C); '(B \ C) i '(A \ B \ C): Визначити:
1) |
'( |
A |
[ |
B |
); |
7) |
'((A4B) [ |
C |
); |
|||||||||||||||||
2) |
'( |
|
|
|
|
4 |
|
|
); |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
A |
B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
8) |
' (A |
|
B) |
|
|
|
|
|
; |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
C |
||||||||||||||||||||||
3) |
'( |
A |
\ |
B |
); |
|
³ |
[ |
|
\ |
´ |
|||||||||||||||
4) |
'(A B); |
9) |
'((A4B)4 |
C |
); |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
10) |
'((A [ B)4 |
|
|
|
); |
||||||||||||
5) |
'(A \ |
B |
); |
C |
||||||||||||||||||||||
6) |
'(( |
|
[ |
|
) \ C); |
11) |
'((A \ B)4 |
|
): |
|||||||||||||||||
A |
B |
C |
Ï4. Нехай виконуються припущення iз задачi П3. Знайти '(D); ÿêùî D
сукупнiсть усiх тих елементiв, якi:
1)належать тiльки до множини A;
2)належать тiльки до множин A i B;
3)належать принаймнi до однi¹¨ з множин A; B i не належать до C;
4)належать тiльки до однi¹¨ з множин A; B i не належать до C;
5)належать тiльки до однi¹¨ з множин A; B; C;
6)належать тiльки до двох з множин A; B; C;
7)належать до не бiльш нiж однi¹¨ з множин A; B; C;
8)не належать до жодно¨ з множин A; B; C;
9)належать принаймнi до двох iз множин A; B; C;
10)належать не бiльше, нiж до двох iз множин A; B; C:
11
ЗАНЯТТЯ 3
МIРА ТА ˆˆ ВЛАСТИВОСТI
Контрольнi запитання
1.Дати означення мiри.
2.Навести властивостi мiр.
À3
Î1. Нехай K êiëüöå i ¹ : K ! [0; +1] адитивна функцiя множин. Довести, що ¹ ìiðà íà K òîäi i òiëüêè òîäi, êîëè ¹ ¾-пiвадитивна функцiя на K:
Ñ1. Нехай ¹ ¾-адитивна функцiя множин на пiвкiльцi P: Довести, що ¹(?) = 0 i ¹ адитивна.
Ñ2. Нехай ¹1; ¹2 ìiðè íà êiëüöi K. Довести, що
8f®1; ®2g ½ [0; +1) : ®1¹1 + ®2¹2 ìiðà íà K:
Î2. Нехай K êiëüöå i ¹ : K ! [0; +1] адитивна функцiя множин.
Довести, що функцiя ¹ ¹ ìiðîþ íà K òîäi i òiëüêè òîäi, êîëè âîíà |
|||||||||||||||
неперервна знизу, тобто |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|||||
8 fAn : n ¸ 1g ½ K; An ½ An+1; n ¸ 1; |
An 2 K : |
||||||||||||||
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
=1 |
|
|
|||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
nS |
|
|
|
|||
|
|
|
¹ |
A |
= |
lim ¹(A ): |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
µn=1 |
|
n¶ |
n!1 |
n |
|
|
|
|
|
||
Ñ3. Нехай x0 2 X i |
|
|
S |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
1; |
ÿêùî x0 2 A; |
|
|
|||||||
8 |
A |
½ |
X : ¹(A) = |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
(0; |
ÿêùî x0 |
= A: |
|
|
|||||||
Довести, що ¹ ìiðà íà ¾-алгебрi 2X : |
|
2 |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Î3. Нехай X = fxn : n ¸ 1g ; fpn : n ¸ 1g ½ [0; +1) i |
|
|
|||||||||||||
¹(?) = 0; 8A ½ X; A 6= ? : ¹(A) = |
n |
|
xn |
A |
pn: |
||||||||||
Довести, що ¹ ìiðà íà ¾-алгебрi 2X : |
|
f |
|
j |
P2 |
|
g |
||||||||
Ñ4. Нехай X злiченна множина i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
0; |
; |
ÿêùî A скiнченна; |
|
||||||
8A ½ X : ¹(A) = (+ |
ÿêùî A нескiнченна. |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Довести, що ¹ адитивна функцiя на 2X ; яка ¹ неперервною зверху, тобто
8 fAn : n ¸ 1g ½ K; An+1 ½ An; n ¸ 1; ¹(A1) < +1 : |
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
A |
n¶ |
= |
lim ¹(A ): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
¹ µn=1 |
|
|
|
n!1 |
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
×è ¹ ¹ ìiðîþ íà 2X ? |
|
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|||||
Î4. Нехай ¹ ìiðà íà ¾-алгебрi S; fAn : n ¸ 1g ½ S i |
|
|
¹(Ak) < +1: |
|||||||||||||||||||||
|
|
=1 |
||||||||||||||||||||||
Довести, що ¹ |
|
|
An |
= 0: |
|
|
|
|
|
|
|
kP |
|
|
|
|
|
|||||||
|
lim |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
³ |
n!1 |
алгебра |
пiдмножин множини |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
Ä1. Нехай |
|
¾ |
- |
´ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X |
, |
SY |
|
¾ |
-алгебра |
|||||
|
SX |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
пiдмножин |
множини |
Y; |
T |
|
: |
|
X |
! |
Y , причому |
T ¡1(SY ) |
½ |
SX , |
||||||||||||
¹ ìiðà íà SX . Покладемо |
B |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
2 |
SY |
: º(B) = ¹(T ¡ |
|
(B)): Довести, що |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
º ìiðà íà SY . Ìiðó º називають образом мiри ¹ при вiдображеннi T . Ä2. Нехай f¹n : n ¸ 1g ïîñëiäîâíiñòü ìið íà êiëüöi K. Довести, що
для довiльно¨ послiдовностi f®n : n ¸ 1g ½ (0; +1) функцiя множин |
|||||
Ä3. |
P |
¹ |
¾ |
|
H; E 2 H; ¹(E) < +1; H0 |
|
1 |
|
|
|
|
º = ®n¹n ¹ ìiðîþ íà K. |
|
||||
|
n=1 |
|
|
|
|
|
Нехай |
|
ìiðà íà |
-êiëüöi |
|
довiльний клас множин, якi попарно не перетинаються, H0 ½ H. Довести, що сукупнiсть fB 2 H0 j ¹(B \ E) 6= 0g не бiльш, нiж злiченна.
Ä4. Нехай ¹ ìiðà íà ¾ - êiëüöi H. Довести, що
8 fEn : n ¸ 1g ½ |
H |
: ¹ |
lim E |
n¶ |
lim ¹(E |
), |
|||||||
|
|
µn!1 |
· n!1 |
n |
|
||||||||
à ÿêùî 9n0 |
2 N : ¹ |
1 |
Ei |
! < +1; òî |
|
|
|
|
|||||
Ãi=n0 |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
S |
|
|
|
|
|
¹(E ). |
|
|
|||
|
|
¹ |
lim |
E |
|
lim |
|
|
|||||
|
|
³n!1 |
n´ |
¸ n!1 |
|
n |
|
|
Навести приклад, коли виконуються тiльки строгi нерiвностi.
Ä5. Нехай P = f?; (a; b] j 0 · a < b < +1g i
(
¹((a; b]) = 0; a > 0; ¹(?) = 0: 1; a = 0;
Довести, що ¹ ¹ адитивною, але не ¾-адитивною функцi¹ю на пiвкiльцi P.
13
Ä6. Нехай X = Q. Íà ¾-алгебрi 2X задати мiру ¹ так, щоб мiра кожного рацiонального числа була додатною, а ¹(X) = 1:
Ä7. Нехай H ½ 2X : Назвемо функцiю множин ¹ : H ! [0; +1] "суперадитивною", якщо для довiльно¨ множини T i
довiльного набору fA® 2 H : ® 2 T g таких, що A®1 |
\ A®2 = ?; |
||||
®1 |
6= ®2 |
; òà ®2T |
A® 2 H; викону¹ться рiвнiсть ¹ |
µ®2T A®¶ |
= ®2T ¹(A®); |
|
|
S |
|
S |
P |
де сума в правiй частинi рiвна +1; якщо вона мiстить незлiченну кiлькiсть доданкiв, вiдмiнних вiд 0. Довести, що:
1)кожна суперадитивна функцiя ¹ мiрою на H;
2)ÿêùî X злiченна множина, то кожна мiра на H ¹ суперадитивною;
3)ÿêùî X незлiченна множина, то iсну¹ несуперадитивна мiра на H:
Á3
Ã1. Нехай f : R ! [0; +1] i
¹(?) = 0; 8A ½ R; A 6= ? : ¹(A) = |
f(k): |
|
A N |
|
k2P\ |
Довести, що ¹ ìiðà íà 2X :
Г2. Нехай K кiльце, ¹ : K ! [0; +1) адитивна функцiя. Довести, що функцiя ¹ ¹ мiрою на K тодi i тiльки тодi, коли вона неперервна зверху на ?, тобто
8 fAn : n ¸ 1g ½ K; An ¾ An+1; n ¸ 1; T1 An = ? :
n=1
lim ¹(An) = 0:
n!1
Ã3. Нехай ¹ ìiðà íà ïiâêiëüöi H: Чи правильнi наступнi твердження:
1)ÿêùî ¹ ¾-скiнченна мiра на H; òî ¹ скiнченна мiра на H;
2)ÿêùî ¹ скiнченна мiра на H; òî ¹ ¾-скiнченна мiра на H;
ÿêùî H êiëüöå? ÿêùî H ¾-алгебра?
Ï1. Нехай ¹ ìiðà íà ¾-алгебрi S. Довести, що клас:
1) H = fA 2 S j ¹(A) = 0g ¹ кiльцем;
2) H = fA 2 S j ¹(A \ B) < +1g ; äå B 2 S; ¹ кiльцем; 14
|
|
= |
©A |
|
|
|
¹(A) < + |
|
|
¹(A) |
|
ª |
|
|
¹ алгеброю. |
|
||||||
3) |
H = |
A 2 S j ¹(A) = 0 àáî ¹( |
A |
) = 0 |
¹ ¾-алгеброю; |
½ |
X; |
|||||||||||||||
Нехай |
ÂA© |
характеристична функцiя X |
|
ª |
|
|
A |
|||||||||||||||
4) |
H |
|
|
|
S |
|
|
àáî |
|
|
|
|
< + |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
2 |
|
j |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
множини |
|
|
|
||||
fx1; x2g ½ X i x1 6= x2: ×è áóäå ¹ ìiðîþ íà 2 |
; ÿêùî: |
|
|
|
||||||||||||||||||
5) |
8E ½ X : ¹(E) = ÂE(x1) + ÂE(x2); |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
6) |
8E ½ X : ¹(E) = ÂE(x1)ÂE(x2); |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
7) |
8E ½ X : ¹(E) = 2ÂE(x1) + 3ÂE(x2); |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
8) |
8E ½ X; E 6= ? : ¹(E) = 1 ¡ ÂE(x1); ¹(?) = 0; |
|
|
|||||||||||||||||||
9) |
8E ½ X; E 6= ? : ¹(E) = 2 ¡ ÂE(x1) ¡ ÂE(x2); |
|
|
|
||||||||||||||||||
|
¹(?) = 0; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
10) |
8E ½ X : ¹(E) = (ÂE(x1) + ÂE(x2))2 ; |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
11) |
8E ½ X : ¹(E) = jÂE(x1) ¡ ÂE(x2)j? |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
Ï2. |
Нехай |
|
¹ |
|
ìiðà íà |
¾-алгебрi |
|
S; |
fAn : n ¸ 1g |
½ |
S; |
|||||||||||
Ai \ Aj = ?; i 6= j; i; j ¸ 1: Обчислити ¹ |
µn=1 An¶ |
; ÿêùî: |
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
1) ¹(An) = 1 ;
2n(2n+2) 2) ¹(An) = n(n1+1) ;
3) ¹(An) = 21n + 51n ;
4) ¹(An) = (21n)! ;
5) ¹(An) = 1 ;
(2n+1)!
6) ¹(An) = 1 ;
(2n¡1)!
7) |
¹(An) = |
1 |
; |
(3n¡2)(3n+1) |
|||
8) |
¹(An) = |
1 |
; |
(2n¡1)(2n+1) |
9) ¹(An) = 2nn! ; 10) ¹(An) = n1! ;
11)¹(An) =
= jpn + 2 ¡ 2pn + 1 + pnj;
12)¹(An) = e¡n:
Ï3. Нехай ¹ ìiðà íà ¾-алгебрi
|
lim |
A |
|
|
|
ÿêùî: |
|
|
|
||||
¹ ³n!1 |
n´ = 0; |
|
|
|
|
p |
|
|
|||||
|
|
|
|
2 |
; |
||||||||
|
|
|
|
||||||||||
1) |
¹(An) = |
¡ |
p2 ¡ 1 |
¢ |
|
|
|||||||
|
|
¹(An) = |
¡ |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
2) |
|
|
|
n |
p |
2 |
; |
|
|
|
|
||
3) |
¹(An) = sin3 |
n1 ; |
|
|
|
|
n;
¡¢3
5)¹(An) = 1 ¡ cos n1 2 ;4) ¹(An) = tg2 1
1 |
|
|
|
6) ¹(An) = sh |
np |
|
; |
n |
S; fAn : n ¸ 1g ½ S: Довести, що
8) |
¹(An) = ln³ 2 1 + n1 |
´; |
||||||
|
|
|
|
1 |
3 |
|||
7) |
¹(An) = |
arctg p |
n |
; |
||||
10) |
|
|
|
R1 |
|
|||
|
|
|
|
n |
|
|||
9) |
¹(An) = |
1 |
|
¡ dxx ; |
¢ |
|||
n2 |
||||||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
¹(An) = ch n ¡ 1; |
|
||||||
11) |
¹(An) = |
1 |
arctg n; |
|||||
2 |
||||||||
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
12) |
¹(An) = sin |
|
1 |
: |
|
|
||
2 |
|
|
||||||
|
|
|
|
n |
|
15
ЗАНЯТТЯ 4
ÇÎÂÍIØÍß ÌIÐÀ. ¸¤-ВИМIРНI МНОЖИНИ. ПРОДОВЖЕННЯ МIРИ
Контрольнi запитання
1.Дати означення зовнiшньо¨ мiри.
2.Як буду¹ться зовнiшня мiра за заданою мiрою на кiльцi?
3.Дати означення ¸¤-вимiрно¨ множини.
4.У чому поляга¹ процес продовження мiри за Каратеодорi?
À4
Î1. Нехай |
¸¤ |
; ¸¤ çîâíiøíi ìiðè íà 2X i |
f |
®1 |
; ®2 |
g |
½ |
[0; + |
1 |
): |
|
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
||||
Довести, що |
функцiя º¤ = ®1¸1¤ + ®2¸2¤ ¹ зовнiшньою мiрою на 2X : |
|
|
||||||||
Ñ1. Нехай ¸¤ çîâíiøíÿ ìiðà íà 2X : Довести, що: |
|
|
|
|
|
|
|||||
1) |
¸¤ ¹ монотонною функцi¹ю на 2X ; тобто |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
8fA; Bg ½ 2X ; A ½ B : ¸¤(A) · ¸¤(B); |
|
|
|
|
|||||
2) |
8fA; B; Cg ½ 2X : ¸¤(A4B) · ¸¤(A4C) + ¸¤(C4B): |
|
|
Ñ2. Нехай ¸¤ çîâíiøíÿ ìiðà íà 2X i
H = fA ½ X j ¸¤(A) = 0g :
Довести, що H ¹ ¾-кiльцем.
Î2. Нехай ¸¤ çîâíiøíÿ ìiðà íà 2X . Довести, що множина A |
½ |
X ¹ |
|||||||||||
¸¤-âèìiðíîþ òîäi i òiëüêè òîäi, êîëè |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
8B ½ X : ¸¤(B) ¸ ¸¤(B \ A) + ¸¤(B \ |
|
): |
|
|
||||||||
|
A |
|
|
||||||||||
Î3. Нехай |
|
P = f?; (a; b] j ¡ 1 < a < b < +1g ; F : R ! R; |
|
||||||||||
|
|
|
F (x) = |
81; |
1 |
· |
x < 2 ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
> |
0; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
< |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F |
|
! |
> |
|
1 |
|
|
F |
? |
|
|
|
|
|
: |
2; |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
x ¸ 2; |
|
|
|
|
|
|||
функцiя ¸ |
|
: P |
|
[0; + ) |
òàêà, ùî ¸ ( |
) = |
0; |
||||||
¸F ((a; b]) = F (b) ¡ F (a): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1) |
Продовжити мiру ¸F íà êiëüöå K(P); породжене пiвкiльцем P: |
2) |
Довести, що: |
|
a) кожна борельова множина ¹ ¸F¤ -âèìiðíîþ; |
|
16 |
b) ¸F¤ (f1g) = ¸F¤ (f2g) = 1; ¸F¤ (f1; 2g) = 2; |
|
||||||||||||||
c) ¸¤ (R 1; 2 ) = 0; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
F |
nf |
g |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d) |
8 |
A |
½ |
R |
: ¸¤ (A) |
= |
j |
A |
\ f |
1; 2 |
gj |
(число елементiв |
|||
|
|
|
F |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
множини A \ f1; 2g); |
R ¹ ¸¤ -âèìiðíîþ. |
|
||||||||||||
e) будь-яка множина A |
½ |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F |
|
|
|
|
|
|
Î4. Нехай |
P = |
f?; (a; b] j ¡ 1 < a < b < +1g ; |
функцiя |
||||||||||||
¸ : P ! [0; +1) òàêà, ùî |
¸((a; b]) |
= |
b ¡ a; ¸(?) |
= 0: |
|||||||||||
Продовжити мiру ¸ íà êiëüöå K(P); породжене пiвкiльцем P. |
|
Нехай ¸¤ çîâíiøíÿ ìiðà íà 2R; породжена мiрою ¸: Öþ çîâíiøíþ
мiру називають зовнiшньою мiрою Лебега. Довести, що: |
||
1) |
8a 2 R : ¸¤(fag) = 0; |
|
2) |
Äëÿ áóäü-ÿêî¨ |
не бiльш нiж злiченно¨ множини |
|
A ½ R âiðíî, ùî |
¸¤(A) = 0: |
Ä1. Нехай X |
= f1; 2; 3; 4g; |
P = |
f?; f1g; f2g; f3; 4gg i функцiя |
¹ : P ! [0; +1) òàêà, ùî |
¹(?) |
= 0; ¹(f1g) = ¹(f2g) = 1; |
|
¹(f3; 4g) = 2: |
|
|
|
1)Довести, що ¹ ìiðà íà ïiâêiëüöi P:
2)Продовжити мiру ¹ íà êiëüöå K(P); породжене пiвкiльцем P:
3)Побудувати зовнiшню мiру ¹¤; породжену мiрою ¹.
4)Визначити ¾-алгебру ¹¤-âèìiðíèõ множин та продовження мiри ¹ íà öþ ¾-алгебру.
Ä2. Нехай |
¸¤ |
|
|
çîâíiøíÿ ìiðà |
íà 2X ; äëÿ ÿêî¨ |
|
¸¤(X) < + ; |
f |
E; F |
g ½ |
2X i принаймнi одна з множин E ÷è F ¹ |
||
¸¤-âèìiðíîþ.1 |
|
|
|
|||
Довести, що |
|
|
|
|||
¸¤(E) + ¸¤(F ) = ¸¤(E [ F ) + ¸¤(E \ F ): |
||||||
Ä3. Нехай ¹ скiнченна мiра на алгебрi A; |
¹¤ çîâíiøíÿ ìiðà íà 2X ; |
|||||
яка породжена мiрою ¹; |
¾a(A) ¾-алгебра, породжена алгеброю A: |
Довести, що:
8A ½ X : ¹¤(A) = min f¹(B) j A ½ B; B 2 ¾a(A)g ;
äå ¹ звуження ¹¤ íà ¾a(A):
Ä4. Нехай виконуються припущення iз задачi Д3. Довести, що множина A ½ X ¹ ¹¤-âèìiðíîþ òîäi i ëèøå òîäi, êîëè A = B [ C; äå B 2 ¾a(A)
i ¹¤(C) = 0:
17
Ä5. Нехай виконуються припущення iз задачi Д3 i для множини A ½ X умова
8" > 0 9fC; Bg ½ ¾a(A) : C ½ A ½ B; ¹(BnC) < ":
Довести, що множина A ¹ ¹¤-âèìiðíîþ.
Ä6. Нехай K êiëüöå, ¾k(K) ¾-кiльце, породжене цим кiльцем, ¹1; ¹2¾-скiнченнi мiри на ¾k(K) i 8A 2 K : ¹1(A) · ¹2(A): Довести, що
8A 2 ¾k(K) : ¹1(A) · ¹2(A):
Ä7. Нехай X = [0; 1] £ [0; 1]; H клас горизонтальних i вертикальних прямокутникiв всерединi X, у яких довжина або ширина дорiвню¹ 1. Для довiльного Π 2 H через ¹(Π) позначимо площу прямокутника Π: Вказати два рiзнi продовження мiри ¹ íà ¾-алгебру ¾a(H); породжену класом H:
Ä8. |
Нехай виконуються |
припущення |
iç |
задачi |
Ä3 |
i |
¹¤(A) = ¹(X) ¡ ¹¤(XnA) |
внутрiшня |
ìiðà |
множини A |
½ |
X: |
|
Довести, що: |
|
|
|
|
|
|
1) |
¹¤(A) · ¹¤(A); |
|
|
|
|
|
2) |
¹¤(A) = max f¹(C) j C ½ A; C 2 ¾a(A)g ; |
|
|
|
||
3) |
множина A ¹ ¹¤-âèìiðíîþ òîäi i ëèøå òîäi, êîëè ¹¤(A) = |
|
||||
|
¹¤(A): |
|
|
|
|
|
Ä9. Нехай виконуються припущення iз задачi Д3. Довести, що множина A ½ X ¹ ¹¤-âèìiðíîþ òîäi i ëèøå òîäi, êîëè
8" > 0 9B 2 A : ¹¤(A4B) < ":
Ä10. Нехай S ¾-алгебра i ¸ ìiðà íà S: Покладемо
S0 := fA [ B j A 2 S; B ½ C 2 S; ¸(C) = 0g ;
¸0(A [ B) := ¸(A): Довести, що S0 ¾-алгебра i ¸0 повна мiра на S0:
Ä11. Довести, що твердження iз задач Д3, Д4 та Д5 правильнi i для ¾-скiнченних мiр.
Ä12. Нехай ¹ ìiðà íà êiëüöi K; ¹ продовження за Каратеодорi мiри ¹ íà ¾-алгебру S; ¹¤; ¹¤ зовнiшнi мiри, породженi мiрами ¹ i ¹ вiдповiдно. Довести, що ¹¤ = ¹¤:
Á4
Ã1. Нехай ¹ ¾-скiнченна мiра на кiльцi K: Довести, що зовнiшня мiра ¹¤; породжена мiрою ¹; ¹ ¾-скiнченною.
Ã2. Нехай ¸¤ çîâíiøíÿ ìiðà íà 2X i E ¸¤-вимiрна множина. Довести,
ùî ¸¤(X) = ¸¤(E) + ¸¤(E):
18
Ã3. Нехай X = (0; 1] £ (0; 1];
P = f?; (a; b] £ (0; 1] j 0 · a < b · 1g ;
функцiя ¹ : P ! [0; +1) òàêà, ùî
¹((a; b] £ (0; 1]) = b ¡ a; ¹(?) = 0:
Продовжити мiру ¹ íà êiëüöå K(P); породжене пiвкiльцем P: Нехай, далi,
¹¤ зовнiшня мiра, породжена мiрою ¹: Довести, що множина (0; 1] |
1 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
£f2 g |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
íå ¹ ¹¤-вимiрною. (Вказiвка: скористатися результатом задачi О2.) |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
Ï1. |
Нехай |
P = |
|
|
f?; (a; b] j ¡ 1 < a < b < +1g |
|
|
i функцiя |
|
|
|||||||||||||||||||||||||
¸F : P ! [0; +1) òàêà, ùî ¸F ((a; b]) = F (b) ¡ F (a) i ¸F (?) = 0; äå |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
F : R ! R неспадна i неперервна справа функцiя. Продовжити мiру ¸F |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
íà êiëüöå K(P); породжене пiвкiльцем P; довести, що довiльна множина |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
A |
½ |
R ¹ ¸¤ -вимiрною, та знайти |
¸¤ |
(A) для будь-якого A |
½ |
|
R; ÿêùî: |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
F |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F |
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
¡ |
|
|
¡ · |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
· |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
1) F (x) = |
|
|
|
|
|
|
> |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
10; ¡1 < x < ¡3; |
< |
¡8; ¡1 < x < ¼; |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
(¡5; |
|
|
|
|
3 x < + ; 8) F (x) = |
7; |
|
¼ x < 10; |
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
> |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
(0; |
|
|
|
|
2 |
|
x < + |
|
; |
9; 10 · x < +1; |
||||||||||||||||||||||
|
2) F (x) = ¡10; ¡1 < x < ¡2; |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
3) F (x) = 0; ¡1 < x < 1; |
|
9) F (x) = |
8[x]; 0 x < 10; |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
(11; |
|
|
¡ · |
|
|
|
1 |
|
: |
0; ¡1 < x < 0; |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
> |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
· |
|
|
|
|
1 |
|
|
< |
|
|
|
· |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
1 |
|
|
x < + |
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
4) F (x) = |
¡7; ¡1 < x < ¼; |
|
|
>10; 10 · x < +1; |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
(8; |
|
¼ |
|
|
|
x < +1; |
|
|
:0; ¡1 < x < 0; |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
0; |
|
|
|
·< x < |
|
|
1; |
|
10) F (x) = |
8[x2]; |
|
0 |
|
|
|
|
|
x < p |
|
; |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|||||||||||||||||||
|
5) F (x) = 83; |
|
1 x < 1; |
|
|
|
|
<5; |
|
p5 x < + ; |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
<5; |
¡1 |
|
|
|
|
¡ |
|
|
|
> |
|
|
|
|
|
· |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
1 |
|
|
x < + |
|
; |
|
|
|
> |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
> |
¡ · |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
· |
|
|
|
|
|
|
1 |
||||||
|
|
|
:¡ |
|
¡1 |
|
|
|
|
|
|
11) F (x) = |
8[ex]; |
|
0 |
· |
|
x < 2; |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
6) F (x) = 80; |
|
1 x < 3; |
|
|
|
|
> |
10; |
|
|
|
|
|
< x < 0; |
||||||||||||||||||||
|
|
|
> 2; |
|
· |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
: |
|
¡1 |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
< x < 1; |
|
|
< |
¡ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
<3; 3 · x < +1; |
|
|
|
|
|
|
|
· |
|
|
|
|
|
1 |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
> |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
> |
|
|
|
· |
|
|
|
|
|
|
|
|
: |
10; |
|
2 |
|
|
|
|
|
x < + |
|
|
|
; |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
7) F (x) = |
12; |
|
5 |
· |
x < 7; |
|
|
|
|
12) F (x) = |
8[ln x]; |
|
|
1 |
|
|
|
|
x < e3 |
; |
||||||||||||||
|
|
|
8 |
|
|
|
< x < 5; |
|
|
> |
0; |
|
|
|
|
3· |
|
< x < 1; |
|||||||||||||||||
|
|
|
>11; |
|
¡1 |
|
|
|
|
|
|
|
¡1 |
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
< |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
> |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
e · x < +1: |
||||||||||||||
|
|
|
<15; 7 · x < +1; |
|
|
>5; |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
> |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
19 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ï2. Нехай fx1; x2g ½ X; x1 =6 x2: Чи ¹ зовнiшньою мiрою на 2X функцiя множин ¸¤; якщо для довiльно¨ множини E ½ X :
1) ¸¤(E) = (1 + ÂE(x1))(1 + ÂE(x2)); 2) ¸¤(E) = ÂE(x1) ¡ ÂE(x2);
3) ¸¤(E) = (1 + ÂE(x1))ÂE(x2):
У наступних задачах перевiрити, чи ¹ функцiя множин ¸¤ зовнiшньою ìiðîþ íà 2X : У випадку зовнiшньо¨ мiри знайти клас усiх ¸¤-вимiрних множин.
4) X = fx1; x2g; ¸¤(fx1g) = ¸¤(fx2g) = 7; ¸¤(X) = 1; ¸¤(?) = 0;
5) ¸¤(?) = 0; 8E ½ X; E =6 ? : ¸¤(E) = 1; 6) ¸¤(?) = 0; 8E ½ X; E =6 ? : ¸¤(E) = +1;
7) X = f1; 2g; ¸¤(f1g) = ¸¤(f2g) = 1; ¸¤(X) = 5; ¸¤(?) = 0;
8) X = f1; 2g; ¸¤(f1g) = ¸¤(f2g) = ¸¤(X) = 1; ¸¤(?) = 0;
9) X = f1; 2; 3g; ¸¤(f1g) = ¸¤(f2g) = ¸¤(f1; 2g) = 1; ¸¤(f3g) = 2; ¸¤(f1; 3g) = ¸¤(f2; 3g) = ¸¤(X) = 3; ¸¤(?) = 0;
10) X = f1; 2; 3g; ¸¤(f1g) = ¸¤(f3g) = ¸¤(f1; 3g) = 2; ¸¤(f2g) = 5; ¸¤(f1; 2g) = ¸¤(f2; 3g) = ¸¤(X) = 7; ¸¤(?) = 0:
Ï3. Нехай ¸¤ çîâíiøíÿ ìiðà íà 2X : Чи ¹ зовнiшньою мiрою на 2X
функцiя множин º¤; ÿêùî: |
6) |
p3 |
|
|
|
|||
1) |
p |
|
|
|
||||
|
º¤ = |
¸¤ |
; |
|
º¤ = |
|
¸¤ |
; |
2) |
º¤ = ln(1 + ¸¤); |
|
º¤ = p5 |
|
; |
|||
7) |
¸¤ |
|||||||
3) |
º¤ = min(1; ¸¤); |
8) |
º¤ = (¸¤)3; |
|||||
4) |
º¤ = (¸¤)2; |
9) |
º¤ = e¸¤; |
|||||
5) |
º¤ = j sin ¸¤j; |
10) |
º¤ = j cos ¸¤j: |
20