葉戈羅夫定理

葉戈羅夫定理

測度論中,葉戈羅夫定理確立了一個可測函數的逐點收斂序列一致連續的條件。這個定理以俄國物理學家和幾何學家德米特里·葉戈羅夫命名,他在1911年出版了該定理。葉戈羅夫定理與緊支撐連續函數在一起,可以用來證明可積函數的盧津定理。

定理的陳述


設為一個可分度量空間(例如實數,度量為通常的距離)。給定某個測度空間()上的值可測函數的序列,以及一個有限測度的可測子集,使得在上幾乎處處收斂於極限函數,那麼以下結果成立:對於每一個,都存在的一個可測子集,使得,且在相對補集\上一致收斂於。
在這裡,表示的測度。該定理說明,在上幾乎處處逐點收斂,意味著除了在任意小測度的某個子集上外一致收斂。這種收斂又稱為幾乎一致收斂。

假設的討論


注意的假設是必要的。在勒貝格測度下,考慮定義在實直線上的實值指示函數的序列:
這個序列處處逐點收斂於零函數,但對於任何有限測度的集合,它在\上不一致收斂。度量空間的可分性是需要的,以保證對於值可測函數和,距離也是的可測實值函數。

證明


對於實數和,定義集合為以下並集:
當增加時這些集合逐漸變小,意味著總是的子集,因為第一個並集包含了較少的集合。一個點,使得序列收斂於,不能位於每一個中(對於固定的k),因為最終必須離比離更近。因此根據在上幾乎處處逐點收斂的假設,有:
對於每一個。由於的測度是有限的,我們便可從上面推出連續性;因此對於每一個,都存在某個自然數n,使得:
對於這個集合中的,我們認為逼近的鄰域的速度太慢。定義
為中所有點的集合,使得逼近的至少一個鄰域的速度太慢。因此,在集合差\上,我們便得出一致收斂。
根據的可加性,並利用幾何級數,我們便得到: