1. Якщо функція а функція
має обмежену зміну, то інтеграл Стілтьєса
(5)
існує.
Спочатку припустимо, що монотонно зростає, тоді за довільно заданим
, враховуючи рівномірну неперервність функції
, знайдеться таке
, що на будь-якому проміжку, довжина якого менше
, коливання
буде менше за
. Нехай тепер проміжок
розбитий на частини так, що
. Тоді всі
<
і
,
звідки й слідує виконання умови (4), а, отже, і існування інтеграла також.
У загальному випадку, якщо функція має обмежену зміну, її можна представити у вигляді двох зростаючих обмежених функцій:
. У відповідності до цього, перетворюється і сума Стілтьєса, що відповідає функції
:
Так, за вже доведеним, кожна із сум і
при
прямує до граничної межі, це справедливо і відносно суми
, що і треба було довести.
Можна послабити умови, що накладаються на функцію якщо одночасно посилити вимоги до функції
:
2. Якщо функція інтегровна на проміжку
за Ріманом, а
задовольняє умові Ліпшиця:
(6)
,
то інтеграл (5) існує.
Для того, щоб знов мати можливість застосувати встановлений вище критерій, припустимо спочатку функцію як таку, що не лише задовольняє умові (6), але і монотонно зростаючу.
Враховуючи (6), очевидно , так, що
Але остання сума при і сама прямує до нуля, як наслідок інтегровності (за Ріманом) функції
, а тоді прямує до нуля і перша сума, що доводить існування інтеграла (5).
У загальному випадку функції , що задовольняє умові Ліпшиця (6), представимо її у вигляді різниці
=
.
Функція =
, очевидно, задовольняє умові Ліпшиця, і в той же час монотонно зростає. Теж саме справедливо і для функції
=
, так як в силу (6), при
і
.
У такому випадку міркування завершено, як і в попередньому випадку.
3. Якщо функція інтегровна за Ріманом, а функцію
можна представити у вигляді інтеграла зі змінною верхнею межею інтегрування:
, (7)
де абсолютно інтегровна на проміжку
, то інтеграл (5) існує.
Нехай , так, що
монотонно зростає. Якщо
інтегровна за власним змістом, і виходячи з цього, обмежена:
, то для
маємо
.
Таким чином, у цьому випадку задовольняє умові Ліпшиця, та інтеграл існує в силу (2).
Припустимо тепер, що інтегровна у невласному сенсі. Обмежимося випадком однієї особливої точки, скажімо
. Перш за все, за довільно взятим
вибираємо
так, щоб було
, (8)
де - загальне коливання функції
на розглядуваному нами проміжку.
Розіб’ємо проміжок довільно на частини і складемо суму
.
Вона розкладається на дві суми , з яких перша відповідає проміжкам, що цілком містяться в проміжку
, а друга – решті проміжків. Останні, скоріш за все, містяться в проміжку
, якщо тільки
; тоді в силу (8),
.
З іншого боку, так як на проміжку функція
інтегровна у власному сенсі, то за доведеним, при достатньо малому
і сума
стане меншою за
. Звідси слідує (4), що і потрібно було довести.
У загальному випадку, коли функція абсолютно інтегровна на проміжку
, ми розглянемо функції
,
очевидно, невід’ємні і інтегровні на даному проміжку. Так як
,
то питання зводиться до вже розглянутого випадку.
ЗАУВАЖЕННЯ. Нехай функція неперервна на проміжку
і має, виключаючи лише скінчене число точок, похідну
, причому ця похідна інтегровна (у власному чи невласному змісті) від
до
; тоді, як відомо, має місце формула (7):
.
Якщо абсолютно інтегровна, то до функції
повністю справедливо все викладене в п. 3.[1;3]
Дата: 2019-05-28, просмотров: 263.