Stieltjes積分

Riemann-Stieltjes積分

Riemann積分と無限和の統合
f,g : 区間 [a,b]上の有界実数値関数
[a,b] の分割 Δ に対し,Darboux和の類似を考える。
s_{\Delta} := \sum_{k=1}^N f(\xi_k) (g(x_k) - g(x_{k-1}))
where, \xi_k \in [x_{k-1},x_k] 任意
このとき,f の g による RS積分 を以下の極限値で定義する。
\int_a^b f(x) dg(x) := \lim_{\mbox{mesh}(\Delta) \to 0} \sum_{k=1}^N f(\xi_k) (g(x_k) - g(x_{k-1}))
Th. RS積分の存在条件
以下のいずれかの条件が成り立つとき,f の g による RS積分 が存在する。
1) f:連続かつg:有界変動
2) f:有界変動かつg:連続
Cor. R積分の存在条件
g(x) := x とすれば,f は有界変動または連続のとき R積分可能である。
Th. L積分のRS積分による表現(「ルベーグ積分は横切り」の定理)
μ : 測度
f : R→R; E上の可測関数
fのE上の分布関数
\lambda(a) := \mu \left( \{ x \in E | f(x) > a\} \right)
このとき,以下の成り立つことは,f∈L1(E)と同値
\inf_E f d \mu = \int_{-\infty}^{\infty} x d\lambda(x) 

Lebesgue-Stieltjes積分

Radon によるStieltjes積分の一般化
Lebesgue-Stieltjes測度
φ:右連続単調増加関数 
μ:有界区間上有限なボレル測度
φとμは,以下の関係によって一対一に対応する。
\mu((a,b]) = \phi(b)-\phi(a)
これをLS測度といい,μφで表す。
μφによる積分を
\int_E f d \mu_\phi, \int_E f d_\phi
と書く。
Rem. Lebesgue積分
φ(x)=x のときはL積分である。
Prop. 規格化有界変動関数への拡張
LS測度を作るφは,右連続単調増加関数にとるのが一般的であるが,
盛田『実解析と測度論の基礎』では有界変動関数まで拡張して定義していた。
Riemann-Stieltjes積分では初めからBVに対して定義する本が多いが,
盛田のLS積分の値は(だいたいの場合)ちゃんとRS積分と一致する。
ちなみに具体的な計算はRS積分の定義でないと計算できないことはLebesgue積分の常。
Th.置換積分との関係
I:有界閉区間
f:I上のボレル可測関数
φ:絶対連続
このとき,以下が成り立つ。
\int_I fd\phi = \int_I f \phi' dx
Th.RS積分との関係
I=[a,b]:有界閉区間
f:連続 
このとき,RS積分はLS積分に等しい。
\int_I fd\phi = \lim_{|\Delta| \to 0}\sum_{j=1}^N f(\xi_j) (\phi(\x_j)-\phi(\x_{j-1}))
\Delta : a=x_0 < x_1 < \cdots < x_N = b
\xi_j \in [x_{j-1},x_j] : 任意

Stieltjes積分と置換積分と線積分と変数変換の違い

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最終更新:2009年08月26日 18:28
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