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  • 1 # 數學掃地僧

    實變函式和數學分析最本質的區別在於二者的測度論基礎不同,前者建立在勒貝格測度論基礎上,而後者對應於若爾當測度。簡單來說,區別就在於可數可加性與有限可加性,這很大程度體現在黎曼積分論和勒貝格積分論的區別上。

    黎曼積分的求和過程是有限分割——近似求和——取極限。這樣的“有限”性就極大地限制了數學分析所能研究的範圍,必須要固定在至多有限個點不連續的函式範圍內,否則將出現[0,1]間有理數不可測這樣的“不和諧”,直觀一點來看,例如黎曼積分不適用狄利克雷函式。這樣數學分析就將大量函式排除在外,完全不能適應數學的發展了。

    勒貝格的測度論摒棄了有限可加這樣的限制,提出了具有可數可加性的測度論,並以可測函式代替連續函式,這樣就大大擴充套件了可研究的範圍,將之前不可處理的“病態函式”納入麾下,比如此時有理數集Q∈[0,1]可測,狄利克雷函式也將可測可積。這樣更為完善的函式論直接導致了數學發展的變革,成為了現代數學的基本工具。

    黎曼積分透過劃分定義域來求和,而勒貝格積分透過劃分值域來求和 ,這樣就避免了區分定義域中不連續點的麻煩,體現了勒貝格理論巨大的優越性。例如在勒貝格控制收斂定理中,並不需要假設極限函式可積,這對黎曼積分來說是不能實現的。

    然而勒貝格積分同樣是有缺陷的,由於劃分的無序性,這就要求勒貝格可積函式必須是黎曼絕對可積函式,那麼這樣就會排除掉一些重要的黎曼可積而不絕對可積的函式,但這樣的函式可積又是有現實意義的,例如

    這樣的缺陷說明勒貝格理論也不是完美的,所以後來又發展出很多種積分論,但都不能調和所有的矛盾。

    總之,勒貝格理論與黎曼理論是互不包含的體系,只能說在很多情況下,勒貝格理論更適用於我們的需求,不能說哪個絕對更優越。

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