Дороговцев & Co - задачник
.pdf
|
|
X |
|
d¹ |
|
|
¹ << ¸ i lim |
d n |
¹k = |
(mod ¸) íà X: |
|||
|
|
|
|
|||
n!1 d¸ k=1 |
|
d¸ |
|
Ä6. Нехай X деяка множина, F1 i F2 ¾-алгебри ¨¨ пiдмножин, F1 ½ F2; ¹ ¾-скiнченна мiра на F2 i функцiя f 2 L(X; ¹) ¹ F2-âèìiðíîþ. Довести,
ùî iñíó¹ F1-вимiрна функцiя g 2 L(X; ¹) òàêà, ùî
8A 2 F1 : R g d¹ = R f d¹:
AA
Ä7. Нехай F : R ! R неспадна, неперервна справа функцiя, ¸F вiдповiдна мiра Лебега-Стiлть¹са на R; f 2 C([a; b]): Довести, що
R f d¸F = Rb f(x) dF (x) + f(a)(F (a) ¡ F (a¡));
[a;b] a
де iнтеграл в правiй частинi рiвностi слiд розумiти як iнтеграл Рiмана- |
||||||||
Ñòiëòü¹ñà. |
|
(X; F; ¹) |
|
|
|
|
|
|
Ä8. |
Нехай |
|
простiр |
çi |
скiнченною |
ìiðîþ, |
||
g : |
X |
! |
R борельова |
функцiя, |
F (t) |
= ¹(fx j g(x) · tg); |
||
t 2 R; |
¸F |
вiдповiдна мiра Лебега-Стiлть¹са на B(R): Користуючись |
формуламиR çàìiíèR змiнних i замiни мiри в iнтегралi Лебега, довести, що: 1) X g d¹ = R x d¸F (x); якщо хоч один з iнтегралiв скiнченний
àáî g ¸ 0 (mod ¹);
2) ÿêùî F ма¹ щiльнiсть (тобто iсну¹ борельова функцiя f : R ! [0; +1) òàêà, ùî
F (x) = Rx f(t) d¸1(t); x 2 R;
¡1
¸1 мiра Лебега Ríà B(R)) iRg 2 L(X; ¸); òî
g d¸F = xf(x) d¸1(x):
XR
Á15
Ã1. Нехай ¹1; ¹2 i ¹ ìiðè íà F: Довести, що якщо ¹1?¹ i ¹2?¹; òî ¹1 + ¹2?¹: Чи справедливе обернене твердження?
71
Ã2. Нехай ¸ ¾-скiнченна мiра, º ¾-скiнченний заряд на F; º << ¸:
Виразити в термiнах похiдно¨ Радона-Нiкодiма |
dº |
|
|||
d¸ необхiдну i достатню |
|||||
умову того, що: |
|
||||
1) |
º скiнченний заряд; |
2) º ìiðà i ¸ << º. |
|||
Ã3. Нехай ¹1; ¹2; ¸ ìiðè íà B(R); ¹ := ¹1 + ¹2: ×è âiðíî, ùî: |
|||||
1) |
¹ << ¸ ) (¹1 << ¸ àáî ¹2 << ¸)? |
|
|
||
2) |
(¸ << ¹1; ¸ << ¹2) ) ¸ << ¹? |
|
|
||
3) |
¸ << ¹ ) (¸ << ¹1 àáî ¸ << ¹2)? |
|
|
Ã4. Нехай ¹ ¾-скiнченна мiра на F: Довести, що iсну¹ скiнченна мiра ¸ íà F òàêà, ùî ¸ << ¹ i ¹ << ¸:
Ï1. Нехай ¸m мiра Лебега на B(Rm): Довести, що ¹ заряд на B(Rm); знайти вiдповiдний заряду ¹ розклад Гана простору Rm i розклад
Жордана заряду ¹; ÿêùî äëÿ A 2 B(Rm) :
1) |
¹(A) = |
[0;10R¼]\A sin x d¸1(x); m = 1; |
|
|
|||||||||
2) |
¹(A) = |
[0;20R¼]\A cos x d¸1(x) ¡ ¸1(A); m = 1; |
|
||||||||||
3) |
¹(A) = 3 e¡jxj d¸1(x) ¡ 2¸1(A); m = 1; |
|
|||||||||||
|
|
A |
|
|
|
(x2 ¡ 25) d¸1(x) ¡ |
|
|
(x ¡ 15) d¸1(x); |
||||
4) |
¹(A) = |
R |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
10] |
|
A |
|
|
[10;20] |
A |
m = 1; |
|||
|
|
[0; |
R\ |
|
|
|
|
|
R |
\ |
|||
5) |
¹(A) = (52x+1 ¡ 5x) d¸1(x) + 4¸1(A); m = 1; |
|
|||||||||||
7) |
|
A |
¡ |
|
¢ |
|
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
¹(A) = |
R |
|
1 |
|
|
x |
2 |
d¸1(x) ¡ 6¸1(A); m = 1; |
|
|||
6) |
A |
|
2 |
|
|
¡ |
|
|
|||||
|
¹(A) = A\f(x;y) j Rx2+y2·9¼g cos(x |
+ y ) d¸2(x; y); |
m = 2; |
||||||||||
8) |
¹(A) = |
|
|
|
|
|
|
|
x2+y2 |
|
|
A); |
|
A\f(x;y) j 1R<x2+y2<9g e |
|
d¸2(x; y) ¡ 5¸2( |
|||||||||||
|
|
|
m = 2; |
||||||||||
9) |
¹(A) = [(x + 1)2 + (y ¡ 2)2] d¸2(x; y) ¡ 4¸2(A); m = 2; |
||||||||||||
|
|
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10) |
¹(A) = R (x2 + 2y2 + 2xy + 6y) d¸2(x; y) + ¸2(A); m = 2; |
A
72
Ï2. Нехай X = (0; 1]; B(X) ¾-алгебра борельових пiдмножин X i ¸1
ìiðà |
Лебега |
|
íà |
|
B(R). Нехай, |
äàëi, ¹ ìiðà íà B(X) i |
||||||||||||
F (x) = ¹((0; x]); |
|
x 2 (0; 1]; F (0) = 0: Довести, що ¹ << ¸1; òà |
||||||||||||||||
|
|
d ¹ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
знайти |
|
; ÿêùî äëÿ x 2 (0; 1] : |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
d¸1 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
1) |
F (x) = arctg x; |
|
|
|
|
x |
2 |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
2) |
F (x) = arcsin |
2x2 ¡ 1 |
; |
6) |
F (x) = R0x2t |
¡t dt; |
||||||||||||
7) |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
2; |
F (x) = 2 ¡ 1; |
|||||||||
3) |
F (x) = (2 + x)1+x |
¡ |
|
|||||||||||||||
4) |
|
|
|
x |
t2 |
|
|
|
|
|
8) |
F (x) = 3x4 ¡ 1; |
||||||
|
F (x) = |
e |
dt; |
|
|
|
9) |
|
|
+ p |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
x2 + 1); |
||||||||||||
|
|
|
R0 |
x |
|
|
|
|
|
|
|
F (x) = ln(x |
2 |
|
|
|
||
5) |
F (x) = |
|
; |
|
|
|
10) |
F (x) = 2sin x |
|
¡ 1: |
|
|||||||
1 + x |
|
|
|
|
Ï3. Нехай F : R ! R неспадна i неперервна справа функцiя, ¸F вiдповiдна мiра Лебега-Стiлть¹са на B(R) i ¸1 мiра Лебега на B(R).
Зобразити мiру ¸F у виглядi ¸F |
= ¸a + ¸s; äå ¸a << ¸1; ¸s?¸1; òà |
||||||||||||||||
обчислити |
d¸a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
; ÿêùî: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
d¸1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
1) |
F (x) = jxj ¢ [x]; x 2 R; |
|
|
|
|
||||||||||||
2) |
F (x) = [xjxj] + xjxj; x 2 R; |
||||||||||||||||
3) |
|
|
|
|
|
|
x; x |
2 |
R; |
|
|
|
|||||
|
F (x) = [xx] + 3 x |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
4) |
F (x) = [e ] + e x; x 2 R; |
|
|
|
|||||||||||||
5) |
F (x) = [2x] + |
R |
|
dt |
; x 2 R; |
||||||||||||
¡1 |
|
1+t4 |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
arctg x; |
|
|
|
|
|
|
x < 0; |
||||||
6) |
F (x) = (2 + arctg x; x |
¸ |
0; |
||||||||||||||
|
|
|
8x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
7) |
F (x) = |
+ 1; 0 |
|
· |
x < 1; |
||||||||||||
|
|
|
> |
0; |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
< |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F (x) = |
>3x ; 1 · x < +1; |
|||||||||||||||
8) |
81; |
|
0 |
· |
x < 1; |
|
|
||||||||||
|
|
|
> |
1; |
|
|
< x < 0; |
||||||||||
|
|
|
: |
¡1 |
|||||||||||||
|
|
|
< |
¡ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
>
:2x; 1 · x < +1;
73
9) |
F (x) = |
x; |
¡1 < x < 1; |
||||
|
|
(x + 1; |
1 |
· |
x < + ; |
||
|
|
|
|
|
1 |
||
10) |
F (x) = |
arctg x; |
|
¡1 < x < 0; |
|||
|
|
(2[x]; |
|
0 |
· |
x < + : |
|
|
|
|
|
|
1 |
Ï4. Нехай F : R ! R неспадна i неперервна справа функцiя, ¸F |
|||||||||||||
вiдповiдна мiра Лебега-Стiлть¹са. Обчислити iнтеграл |
A |
f d¸F ; ÿêùî: |
|||||||||||
1) |
f(x) = x; F (x) = |
x |
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
||
e¡t2 dt; A = [ 1; 1]; |
|
|
|||||||||||
|
¡1 |
|
|
|
|
|
|
¡ |
|
|
|||
2) |
2 |
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
f(x) = cos x; F (x) = 2x; A = [0; 10]; |
|
|
||||||||||
3) |
f(x) = x; F (x) = ex + [x]; A = [0; 10]; |
|
|
||||||||||
4) |
f(x) = x; F (x) = arctg x + [3x]; A = [0; 1]; |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
0; |
|
|
|
x < 0; |
|
|
|||
5) |
f(x) = x2; F (x) = (1 ¡ e¡x; |
|
x ¸ 0; A = [0; 1]; |
||||||||||
|
|
x |
|
|
0; |
x < 0; |
|
|
|
||||
6) |
f(x) = |
; F (x) = (x2; |
|
|
|
|
A = [0; 1]; |
|
|
||||
x+1 |
x |
¸ |
0; |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
0; |
x < 0; |
A = [¡1; 1]; |
|
|||||
7) |
f(x) = ch x; F (x) = (x3; |
x |
¸ |
0; |
|
||||||||
|
|
|
|
0; |
|
|
|
x < 0; |
|
|
|||
8) |
f(x) = x3; F (x) = (1 ¡ ex + [x]; |
x ¸ 0; A = [0; 10]; |
|||||||||||
9) |
f(x) = x3; F (x) = |
x |
|
dt |
+ [xjxj]; A = [0; 3]; |
|
|||||||
|
|
|
|||||||||||
¡1 |
1+t4 |
|
|||||||||||
|
|
|
|
R¡1; |
x < ¡¼2 ; |
|
|
||||||
10) |
f(x) = x2; F (x) = |
8sin x; |
|
|
¼ |
· |
x < ¼ ; A = [ ¼2 ; ¼2 ]: |
||||||
|
|
|
|
> |
|
|
¡ |
2 |
2 |
|
¡ |
||
|
|
|
|
|
|
|
¼ |
|
|
|
|||
|
|
|
|
< |
|
|
x ¸ 2 ; |
|
|
||||
|
|
|
|
>1; |
|
|
|||||||
|
|
|
|
: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
74
ЗАНЯТТЯ 16 ПРОСТОРИ Lp(X; ¸); 1 · p < +1
Контрольнi запитання
1. |
Дати означення просторiв Lp(X; ¸); 1 · p < +1: |
2. |
Яку послiдовнiсть називають збiжною в просторi |
|
Lp(X; ¸); p ¸ 1? |
À16
У наступних задачах (X; F) вимiрний простiр, ¸ ìiðà íà ¾-алгебрi |
|||
F; ¸m мiра Лебега в Rm; m 2 N; i kfkp |
= |
µX jfjp d¸¶1=p |
; ÿêùî |
|
|
R |
|
f 2 Lp(X; ¸); 1 · p < +1:
Î1. Нехай ff; gg ½ L2([0; 1]; ¸1): Довести, що завжди fg 2 L2([0; 1]; ¸1)?
fg 2 L1([0; 1]; ¸1): ×è
Ñ1. Нехай p ¸ 1: Äëÿ ÿêèõ ® 2 R функцiя f(t) = t¡®; t > 0; належить
äî Lp([0; 1]; ¸1)? Lp([1; +1); ¸1)?
Î2. Нехай |
f |
fn : |
n |
¸ |
0 |
g ½ |
Lp(X; ¸); fn |
|
n |
|
|
|
|
f0 â Lp(X; ¸): Довести, |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
¡¡¡! |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
ùî fn |
¸ |
|
|
|
f0. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
!1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
¡¡¡! |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
!1 |
|
fn |
: n |
|
|
|
0 |
|
|
Lp(X; ¸); |
|
fn |
|
|
|
|
|
f0 |
â Lp(X; ¸); |
||||||||||||||||
Î3. Нехай |
|
f |
¸ |
g |
½ |
|
¡¡¡! |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
fn n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
!1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
g (mod ¸). Довести, що f0 = g (mod ¸) íà X: |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
¡¡¡! |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
!1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; x |
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
n |
|
|
|
|
p |
|
|
1 |
|
|||||
f(x) = ( x + 1)¡ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
О4. Нехай |
|
|
fn(x) |
|
|
= |
|
( |
x |
|
+ 1 + |
|
1 )¡1 |
; |
x |
2 |
R; |
n |
|
¸ |
|
|
1; |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
j j |
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
j j |
|
|
1 |
|
|
|
|
2 |
R: Ïðè ÿêèõ p |
¸ |
1 f |
|
|
¡¡¡! |
f â L (R; ¸ )? |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
!1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
борельова множина, |
¸1 |
(A) < + |
|
|
; g(x) = f(x)ÂA(x); x |
|
R: |
|||||||||||||||||||||||||||
Нехай A p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
||||||||||||||||||||
Ïðè ÿêèõ p |
|
|
|
1 |
fnÂA |
|
n |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
¸ |
|
|
g â Lp(R; ¸1)? |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
¡¡¡! |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Ñ2. Нехай fn(x) = p |
|
|
|
!1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x 2 R: Довести, |
||||||||||||||||||||
nÂ[0; n1 )(x); x 2 R; i f(x) = 0; |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ùî fn |
n |
|
|
|
|
f â L1(R; ¸1); але ця послiдовнiсть не збiга¹ться в просторi |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
¡¡¡! |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
!1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L2(R; ¸1):
75
Ñ3. |
З'ясувати, чи |
|
çáiãà¹òüñÿ |
â Lp(R; ¸1) послiдовнiсть функцiй |
|||
fn : R ! R; n ¸ 1; ÿêùî: |
|
||||||
|
n |
(0; |
¡ |
x = [0; 1]; |
|||
1) |
f (x) = |
|
xn |
|
|
x2n; x 2 [0; 1]; |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
2) |
f (x) = |
1 |
|
nx; x 2 [0; n1 ]; |
|||
|
n |
(0;¡ |
|
x = [0; |
1 ]; |
||
|
|
1 |
|
|
2 |
n |
|
3) |
fn(x) = |
|
Â[n;+1)(x): |
|
|||
x2 + 1 |
|
Ñ4. Нехай ±0(A) = ÂA(0); ¹(A) = ¸1(A) + ±0(A) äëÿ A 2 B(R) i |
|||
fn(x) = |
pnÂ[0; n1 ](x); x 2 R; n ¸ 1: Äîñëiäèòè íà çáiæíiñòü |
||
ïîñëiäîâíiñòü ffn : n ¸ 1g у просторах L1(R; ¸1) i L1(R; ¹): |
|||
Ä1. Нехай f 2 Lp(X; ¸): Довести, що |
|||
|
kfkp = sup |
½X fg d¸ j g 2 Lq(X; ¸); kgkq · 1¾; |
|
де число q |
òàêå, ùî |
|
R |
|
1 + 1 = 1: |
||
|
|
p |
q |
Ä2. Нехай ¸(X) < +1: Довести, що L1(X; ¸) ½ Lp(X; ¸) ïðè âñiõ
p ¸ 1 i kfk1 = lim kfkp ïðè âñiõ f 2 L1(X; ¸):
p!1
Ä3. Довести, що в просторi Lp([0; 1]; ¸1) щiльнi такi множини функцiй:
1)множина всiх кусково-сталих функцiй;
2)C([0; 1]);
3)множина всiх многочленiв, якi розглядаються на [0; 1];
4)множина всiх многочленiв парного степеня, якi розглядаються на [0; 1]:
Ä4. |
Навести |
приклад |
|
|
послiдовностi |
функцiй |
||||
ffn |
: n ¸ 1g ½ L1([0; 1]; ¸1); яка збiга¹ться у просторi L1 |
([0; 1]; ¸1); |
||||||||
àëå íå çáiãà¹òüñÿ â æîäíié òî÷öi âiäðiçêà [0; 1]: |
|
|
|
|||||||
Ä5. Нехай f 2 Lp(R; ¸1): Довести, що |
|
! |
|
|
||||||
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f(x + t) |
¡ |
f(x) |
p d¸1 |
(x) |
¡¡t ! |
0: |
|
||
|
j |
|
|
j |
|
|
|
|
||
|
R |
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ä6. |
Нехай додатнi |
числа p; |
q i r |
пов'язанi спiввiдношенням |
p1 + 1q + 1r = 1; f 2 Lp(X; ¸); g 2 Lq(X; ¸) i h 2 Lr(X; ¸): Довести, fgh 2 L1(X; ¸) i
kfghk1 · kfkpkgkqkhkr:
76
Ä7. Нехай 1 · p · s · q; p < q: Довести, що
Lp(X; ¸) \ Lq(X; ¸) ½ Ls(X; ¸)
i для довiльно¨ функцi¨ f 2 Lp(X; ¸) \ Lq(X; ¸) викону¹ться нерiвнiсть
kfks · kfk®p kfk¯q ; äå
® = s¡1¡q¡1 ; ¯ = p¡1¡s¡1 :
p¡1¡q¡1 p¡1¡q¡1
Á16
Ã1. Нехай 1 · p < q < +1; A 2 B(R); ¸1(A) < +1: Довести, що
1) |
Lq(A; ¸1) ½ Lp(A; ¸1); |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
2) |
жодний з просторiв Lp(R; ¸1) i Lq(R; ¸1) не мiститься в iншому. |
||||||||||||||||||||||||||||
Ã2. Нехай fg; fn |
: n ¸ 1g ½ Lp(X; ¸) i виконуються умови: |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
1) |
8n ¸ 1 : jfnj · g (mod ¸); |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
2) |
fn n |
|
|
|
f (mod ¸): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
¡¡¡! |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
!1 |
|
|
|
Lp(X; ¸) i fn n |
|
|
|
f â Lp(X; ¸): |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
Довести, що f |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
¡¡¡! |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
!1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ï1. Äëÿ ÿêèõ p ¸ 1 справедливо, що f 2 Lp([0; 1]; ¸1); ÿêùî: |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
1) |
|
|
|
|
x1 ; |
|
|
|
|
x |
2 |
(0; 1) Q; |
|
4) |
f(x) = |
|
ex ln x |
; x |
2 |
(0; 1); |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x2(1 ¡ x)4 |
||||||||||||||||||||
f(x) = (sin x; |
|
x |
(0; 1)n |
Q; |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
\ |
|
|
|
|
ÂRnQ(x) |
|
|
|
|||||
|
f(x) = |
|
1 |
; |
|
x 2 (0; 1)nQ; |
|
5) |
f(x) = |
; x |
|
(0; 1); |
|||||||||||||||||
2) |
|
1¡x |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
(cos x; |
|
x |
2 |
(0; 1) |
\ |
Q; |
|
|
px(1 ¡ x) |
|
2 |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6) |
f(x) = |
|
sin x |
; x 2 (0; 1)? |
||||||||
3) |
f(x) = (1 |
|
|
x)2 ; x 2 (0; 1); |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
x4(1 |
¡ |
x)5 |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
¡ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Нехай A = |
|
|
(x; y) j x2 + y2 · 1 |
: З'ясувати, для яких p ¸ 1 справе- |
|||||||||||||||||||||||||
дливо, що |
f 2 |
L (A; ¸ |
); ÿêùî: |
|
ª |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
© p |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
7) |
f(x; y) = |
|
|
(x2 |
+ y2)¡1; x2 + y2 = 0; |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
(1; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x2 + y2 = 0; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
8) |
f(x; y) = |
|
|
( |
|
x |
+ |
j |
y |
j |
)¡1; x2 + y2 |
= 0; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
j |
j |
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
(0; |
|
|
|
|
|
|
x2 + y2 = 0; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
77 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(0; |
+ xy + y2)¡1 |
x2 |
+ y2 |
= 0; |
9) f(x; y) = |
(x2 |
; x2 |
+ y2 |
= 0; |
|
|
|
|
|
6 |
|
(0j |
; |
¡ |
j |
¡1; |
x = y: |
10) f(x; y) = |
x |
y |
x = y; |
|||
|
|
|
|
|
6 |
П2. З'ясувати, для яких значень ® 2 R; ¯ 2 R i p ¸ 1 справедливо, що f 2 Lp(R; ¸1); ÿêùî äëÿ x 2 R :
1) |
f(x) = |
jxj® |
|
|
; |
|
|
4) |
f(x) = |
j1 ¡ xj¯ |
|
ln(1 + x ); |
|
(1 + x2)¯ |
|
|
|
||||||||||
|
|
jxj®(1 + x4) |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
j j |
||||||
|
|
ln(1 + |
x |
®) |
|
|
5) |
f(x) = |
j arctg xj¯ |
; |
|
||
2) |
f(x) = |
|
j j |
|
; |
|
|
|
2 |
® |
|
|
|
(1 + x4)¯ |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
(1 + x ) |
|
|
|
||||
3) |
|
® |
|
|
¯ |
; |
6) |
f(x) = |
j1 + xj® ¡ 1 |
: |
|||
f(x) = j1 ¡ xj |
j1 + xj |
|
|
(1 + x2) x ¯ |
|
||||||||
|
|
тi значення ® 2 R; |
|
¯ 2 R i |
j |
j |
|
||||||
Визначити |
|
p ¸ |
|
1; |
äëÿ ÿêèõ |
f2 Lp(R2; ¸2); ÿêùî äëÿ (x; y) 2 R2 :
7)f(x; y) = (1 + x2 + y2)¡®;
8)¤ f(x; y) = (1 + jxj® + jyj¯)¡1;
9) f(x; y) = ((1 + jxj®)(1 + jyj¯))¡1;
|
|
10) f(x; y) = |
1 |
x2 |
¡ |
y2 |
j |
¡®; x2 |
+ y2 = 1; |
|
|||||||||||||
|
|
j ¡ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
(0; |
|
|
¸ 1 |
x2 + y2 = 1: |
|
|||||||||||
Ï3. |
З'ясувати, |
äëÿ ÿêèõ |
значень p |
ïîñëiäîâíiñòü |
функцiй |
||||||||||||||||||
ffn : n ¸ 1g |
|
½ Lp(R; ¸1) |
çáiãà¹òüñÿ |
â |
|
|
|
Lp(R; ¸1); |
ÿêùî |
||||||||||||||
äëÿ x 2 R i n 2 N : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
1) |
fn(x) = p |
|
|
|
|
|
fn(x) = |
|
|
|
|
|
Â[0; n1 )(x); |
||||||||||
|
|
|
|
|
6) |
p1j |
n ¡ n2xj |
||||||||||||||||
nÂ[0; n1 )(x); |
|
||||||||||||||||||||||
2) |
fn(x) = n2e¡nx2 ; |
|
7) |
fn(x) = |
|
|
|
Â[n;+ |
1 |
)(x); |
|||||||||||||
|
4 |
|
|
|
|||||||||||||||||||
3) |
fn(x) = |
p |
|
|
|
(x); |
|
|
|
|
|
x +1 |
|
|
|
|
|
||||||
nÂh0;2 |
|
|
|
fn(x) = |
1 |
|
|
|
Â[n;2n](x); |
||||||||||||||
1 |
8) |
p |
|
+1 |
|||||||||||||||||||
|
|
jxj |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
n2 |
|
|
||||||||||||||||||
4) |
fn(x) = n2e¡nx2 ; |
|
9) |
fn(x) = |
1 |
Â[n;n3+n](x); |
|||||||||||||||||
|
jxj+1 |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
x |
|
|
|
fn(x) = |
1 |
|
|
|
Â[¡n2;n2](x): |
||||||||||
5) |
fn(x) = n¡2e¡n Â[0;+1)(x); 10) |
p |
|
+1 |
|||||||||||||||||||
jxj |
78
ÂIÄÏÎÂIÄI
Заняття 1
Î2. Íi. Ñ5. Íi. Ñ6. a(A) = ¾a(A) = f?; A; XnA; Xg; k(A) = ¾k(A) =
= f?; Ag: Ä3. Кiльце скiнченних множин дiйсних чисел. Не iсну¹.
Ä4. Приклад: X = R; K = f?; f¡1; 2g; f1g; f¡1; 1; 2gg; f(x) = x2:
Ä6. Не обов'язково. Приклад: P1 = f?; f1gg; P2 = f?; f1; 2gg:
Ä7. jXj · 2 i X |
= ? âiäïîâiäíî. Ã3. |
Приклад: |
K = f f4g g: |
Ï1. Êiëåöü íåìà¹. |
Пiвкiльцями ¹ класи в |
пунктах |
1; 2; 3; 7; 8; 10: |
Ï2. 1) k(H) = ¾k(H) = f?; A; B; AnB; A \ B; BnA; A4B; A [ Bg; 2) a(H) = ¾a(H) = f?; A; B; AnB; A\B; BnA; A4B; A[B; X; XnA; XnB; Xn(AnB); Xn(A \ B); Xn(BnA); Xn(A4B); Xn(A [ B)g;
3) |
|
H |
4) |
H |
H |
[ f[0; 2)g; |
5) |
m( |
H |
) = |
H |
[ f[0; 3]g; |
|
|
m(H) = |
H; |
|
m( ) = |
|
|
|
|
|||||
6) ¾a(H) = 2 |
; 7) кiльце утворюють всi скiнченнi множини натуральних |
||||||||||||
чисел |
(включаючи |
порожню); |
8) m(H) |
|
= |
|
H [ |
f(¡e; e)g; |
9) кiльце утворюють усi скiнченнi множини дiйсних чисел (включаючи порожню); 10) ¾-кiльце утворюють усi не бiльш нiж злiченнi множини
дiйсних чисел (включаючи порожню); 11) алгебру утворюють усi скiн- |
||||||||||||||||||||||
ченнi множини дiйсних чисел (включаючи порожню) i ¨х доповнення до |
||||||||||||||||||||||
множини дiйсних чисел. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f?; f1gg; |
||||||||
Ï3. |
1) |
P |
|
= |
fX?; f1g; f2g; f3g; f1; 2; 3gg; |
2) K |
= |
|||||||||||||||
3) |
f?; Xg; |
|
2 ; |
f?; f1g; |
|
f2; 3g; Xg; |
f?; f2g; f1; 3g; Xg; |
|||||||||||||||
f?; f3g; f1; 2g; Xg; |
4) |
останнi |
|
äâà |
êiëüöÿ |
попереднього пункту; |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
5) H íå ¹ ¾-алгеброю, бо N = n=1fng 2= H; |
6) буде пiвкiльцем, але |
|||||||||||||||||||||
не кiльцем, бо |
1 |
|
2; 3 |
|
|
= |
|
|
1; 2; 3 |
|
= H; 7) H íå ¹ |
¾ |
-кiльцем, |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
g |
|
S |
g 2 |
|
|
|
||||||||||
áî N = |
1 |
|
|
f |
g [ f |
|
|
|
f |
|
|
1 |
fng 2= H; |
|||||||||
|
fng 2= H; 8) H íå ¹ ¾-кiльцем, бо N = |
|||||||||||||||||||||
|
|
=1 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
=1 |
|
|
||
|
|
nS |
|
|
|
|
|
fp |
|
|
|
H; 10) |
|
nS |
|
|
||||||
9) H íå |
¹ ¾-кiльцем, |
áî |
|
|
|
2 |
ng 2= |
H íå |
¹ ¾-кiльцем, бо |
|||||||||||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
=1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
nS |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
N = fng 2= H; 11) H не ¹ пiвкiльцем. |
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
=1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
nS |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Заняття 2 |
|
|
|
|
||||||
Ï1. |
1) |
lim An |
= |
|
|
|
|
|
|
A [ B [ C; |
||||||||||||
A \ B \ C; |
nlim |
An = |
||||||||||||||||||||
|
|
n!1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
!1 |
|
|
|
|
||||
2) |
lim An |
|
|
= |
[1; 5]; |
|
|
lim |
An = |
|
R; 3) |
lim An |
= [0; 1); |
|||||||||
|
n |
|
|
|
|
|
|
n!1 |
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
||||
|
!1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
79 |
|
|
|
!1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
[0; +1); |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
nlim |
An |
= |
4) lim An |
= |
(0; ¼2 ); nlim An |
= R; |
||||||||||||||||||
!1 |
|
|
|
|
|
|
n!1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
!1 |
|
|
||||||
5) lim An |
= |
f0g; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
nlim |
An |
= |
R; |
6) |
|
|
lim An |
= |
(1; 4]; |
|||||||||||||||
|
n |
!1 |
|
|
|
|
!1 |
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
!1 |
|
[0; +1); |
||||
nlim |
An |
= |
R; |
7) |
lim An |
= |
?; |
|
nlim An |
= |
||||||||||||||
!1 |
|
|
|
|
|
n!1 |
|
|
|
!1 |
|
|
|
|
|
|||||||||
8) lim An |
= |
?; |
|
|
An = |
(¡1; 0); |
9) |
|
lim An |
= |
[3; 4]; |
|||||||||||||
nlim |
|
|||||||||||||||||||||||
|
n |
|
|
|
|
!1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
!1 |
|
|
|
|||||
|
|
!1 |
|
(e; +1); |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
[1; +1); |
|||||||
nlim |
An |
= |
10) lim An |
= ?; |
|
nlim An |
= |
|||||||||||||||||
!1 |
|
|
|
|
|
|
n!1 |
|
|
|
!1 |
|
|
|
|
|||||||||
11) lim An |
= |
?; nlim |
An = |
R: Ï3. |
1) |
|
'(X) ¡ '(A \ B); |
|||||||||||||||||
|
|
|
n!1 |
|
|
|
|
!1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2) '(A) + '(B) ¡ 2'(A \ B); 3) '(X) ¡ '(A) ¡ '(B) + '(A \ B); 4) '(X) ¡ '(A) ¡ '(B) + 2'(A \ B); 5) '(A) ¡ '(A \ B);
6) '(C) ¡ '(A \ B \ C); 7) '(X) ¡ '(C) + '(A \ C)+ +'(B \ C) ¡ 2'(A \ B \ C); 8) '(X) ¡ '(A) ¡ '(B)+ +'(A \ B) + '(B \ C) + '(C \ A) ¡ '(A \ B \ C); 9) '(X) ¡
¡'(A) ¡ '(B) ¡ '(C) + 2'(A \ B) + 2'(B \ C)+ +2'(C \ A) ¡ 4'(A \ B \ C); 10) '(X) ¡ '(A) ¡ '(B)¡ ¡'(C) + '(A \ B) + 2'(B \ C) + 2'(C \ A) ¡
¡2'(A \ B \ C); 11) '(X) ¡ '(C) ¡ '(A \ B) + 2'(A \ B \ C): Ï4. 1) '(A) ¡ '(A \ B) ¡ '(A \ C) + '(A \ B \ C); 2) '(A \ B) ¡ '(A \ B \ C); 3) '(A) + '(B) ¡ '(A \ B)¡ ¡'(B \ C) ¡ '(C \ A) + '(A \ B \ C); 4) '(A) + '(B)¡ ¡2'(A \ B) ¡ '(B \ C) ¡ '(C \ A) + 2'(A \ B \ C);
5) '(A) + '(B) + '(C) ¡ 2'(A \ B) ¡ 2'(B \ C)¡ ¡2'(C \ A) + 3'(A \ B \ C); 6) '(A \ B) + '(B \ C)+ +'(C \ A) ¡ 3'(A \ B \ C); 7) '(X) ¡ '(A \ B)¡ ¡'(B \ C) ¡ '(C \ A) + 2'(A \ B \ C); 8) '(X) ¡ '(A)¡ ¡'(B) ¡ '(C) + '(A \ B) + '(B \ C) + '(C \ A) ¡ '(A \ B \ C); 9) '(A \ B) + '(B \ C) + '(C \ A) ¡ 2'(A \ B \ C); 10) '(X) ¡ '(A \ B \ C):
|
|
|
|
|
|
Заняття 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Ñ4. Íå ¹, áî ¹(X) 6= ¹ µx2X ¹(fxg)¶ = 0: Ä4. Нехай X = f1; 2g; |
|||||||||||||||||
H |
X |
|
|
|
S |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Òîäi |
|
|
|
= 2 ; ¹(f1g) = ¹(f2g) = 1; E2n = f1g; E2n¡1 = f2g; n ¸ 1: |
|
||||||||||||||
lim ¹(En) = |
|
lim |
¹(En) = |
1; ¹( lim En) = 0; ¹( |
lim |
En) = 2: |
|||||||||||
n |
!1 |
n!1 |
|
n |
|
|
n!1 |
|
|||||||||
|
|
|
) = 2¡n; n |
|
!1 |
|
qn : n |
|
|
1 |
|
|
: Ã3. Âiðíî |
||||
Ä6. Нехай ¹( qn |
¸ |
1; äå Q = |
f |
¸ |
g |
||||||||||||
|
|
f |
|
g |
|
|
|
|
|
|
|
лише 2) у випадку ¾-алгебри. Ï1. Вiдповiдь "так"в пунктах 5),7), "нi" в 80