在数学分析中,勒贝格积分是一种比黎曼积分更广泛和强大的积分理论。它允许我们对更广泛的函数进行积分操作,特别是那些不满足黎曼可积条件的函数。以下是一些关于勒贝格积分的基础练习题,旨在帮助你更好地理解和掌握这一概念。
练习题 1:基本定义
设函数f(x)在区间[0,1]上定义如下:
- 当x为有理数时,f(x) = 1;
- 当x为无理数时,f(x) = 0。
问:f(x)是否勒贝格可积?如果是,求其勒贝格积分值。
提示:考虑简单函数的概念以及勒贝格积分的定义。
练习题 2:简单函数的积分
设简单函数g(x) = Σa_iχ_A_i,其中A_i是互不相交的可测集,a_i是常数。证明g(x)的勒贝格积分等于Σa_iμ(A_i),其中μ表示集合A_i的测度。
提示:利用勒贝格积分的线性性质和简单函数的定义。
练习题 3:非负函数的积分
设非负可测函数h(x)在[0,∞)上的图像由一系列水平线段组成,每一段的高度为n,宽度为1/n^2,n=1,2,...。计算h(x)的勒贝格积分。
提示:将h(x)分解为一系列简单函数的极限,并应用勒贝格积分的定义。
练习题 4:一般函数的积分
设f(x)是一个可测函数,且|f(x)|≤g(x),其中g(x)是已知的勒贝格可积函数。证明f(x)也是勒贝格可积的,并给出其积分的一个上界。
提示:利用绝对值不等式和勒贝格积分的基本性质。
通过这些练习题,我们可以逐步深入理解勒贝格积分的核心思想及其应用范围。希望这些问题能够帮助你在学习过程中获得更多的启发和乐趣!