第一章重点:
? 集合的交、并、差、余运算,对偶定理 ? 上、下限集的定义、求法 ? 有关函数集合的表示 ? 对等的判定建立、定理 ? 可数集的性质、判定 ? 基的判定 ? 具体集合的基
习题:12,20,21,22,26,28,29
第二章重点:
? 边界点、内点、聚点、边界、导集、闭包等的含义和求法 ? 稠密集、疏朗集、孤立集的定义、性质 ? 开集、闭集的定义、性质、判定、构造 ? Cantor集的性质 习题:5,6,7,13,16,28
第三章重点:
? 外测度的性质(非负性、单调性、次可加性、次可数可加性、条件可加性、平移不变形) ? 测度的性质(非负性、单调性、可加性、可数可加性、平移不变形、上下连续性) ? 可测集全体M关于交、并、差、余的可列运算及极限封闭,是?代数。 ? 可测集全体M的构成、构造(与开集闭集的关系) 习题:1,2,13,25,33
第四章重点:
? 可测函数的定义、性质、判定
? 可测函数全体是线性空间,关于极限封闭,与简单函数的关系 ? 依测度收敛,几乎处处收敛,一致收敛的定义,它们之间的关系(Egoroff, Lebesgue, Riesz
定理)。
? 可测函数的构成(与连续函数的关系,Lusin定理) 习题:4,7,12,18,20,26
第五章重点:
? 积分与可积的定义、性质、运算
? 极限定理(Levi定理, Fatou引理, Vitali定理,Lebesgue控制收敛性定理) ? 积分的绝对连续性。
? R-积分和L-积分间的关系 习题:1,2,10,12,14
12 设实函数列?fn(x)?在E上定义,又设h(x)?infn?1?fn(x)?. 证明对?a?R,成立
E[h?a]??n?1E?fn?a?.
?证明:因h(x)?fn(x)(?n),故当fn(x)?a时,必有h(x)?a,这表明
E?fn?a??E[h?a](?n),因此E[h?a]??n?1E?fn?a?.
?另一方面,任取x?E[h?a],由下极限的定义,知存在n,使fn(x)?a(若否,则对任意的n,有fn(x)?a,这表明inf{fn(x)}?h(x)?a,矛盾). 当然有x?故E[h?a]???n?1E?fn?a?,
??n?1E?fn?a?. 综上,左等于右.
20 空间中坐标为有理数的点的全体K成一可数集.
证明:显然K??(a,b,c):a,b,c?Q??Q?Q?Q是三个可数集的乘积,从而是可数集. 21 R中以互不相交的的开区间为元素的集合为至多可数集.
证明:设该集合为K. 因为对任意的开区间(a,b)?K,存在有理数rab?(a,b). 这样,可作一映射f:K?Q,使得f?(a,b)??rab. 由于K中的开区间是互不相交的,所以这一映射是一单射. 因此K~f(K)?Q,也就说明了K是一至多可数集. 22 R上单调函数f(x)的不连续点的全体A为至多可数集.
证明:不妨设函数单增. 任取断点x0?A. 由于函数单调,所以在x0点的左极限f?(x0)和右极限f?(x0)都存在,且f?(x0)?f?(x0). 让断点x0对应于开区间f?(x0),f?(x0),由于函数单增,所以不同断点所对应的开区间是不相交的. 再利用21题即得. 26 [0,1]中无理数的全体成一不可数集.
证明:反证法. 假设[0,1]中无理数的全体K是至多可数集,而[0,1]中有理数的全体Q0是可数集,这样K?Q0?[0,1]是可数集(可数集和至多可数集的并是可数集). 这与[0,1]是不可数集矛盾.
28 证明2?c,其中a为可数基数,c为连续基数.
证明:设A?{r1,r2,?,rn,?},即证明A的所有子集的全体2的势为c. 作从2到二进位小数全体K的映射f:2?K为f(B)?0.a1a2?an?,其中当rn?B时,an?1;
AA
A
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??a当rn?B时,an?0. 因为不同的集合的元素不完全相同,所以该映射是单射,故
2A?K?c. 另一方面,作映射g:K?2A为g(0.a1a2?an?)?B,其中
B??ri:若ai?1,i?1,2,??,该映射也是单射,因此2A?K?c. 综上,有2A?K?c.
29 [0,1]上连续函数的全体C[0,1]的基数是c.
证明:因常函数都是连续函数,故C[0,1]?R?c. 设Q0?Q?[0,1],则它是可数集. 不妨设Q0??r?. 对任意的f?C[0,1],让其对应于R中的实数组 1,r2,...,rn,???f(r1),f(r2),...,f(rn),??,则这个对应是从C[0,1]到R?的一个单射. 事实上,若f,g是
对应于同一数组的两个连续函数,即f(ri)?g?ri?,i?1,2,.... 对任意的实数a?[0,1],存在
有理数序列rik?[0,1],使得rik?a(k??). 这样由函数的连续性得到
??f(a)?limk??f(rik)?limk??g(rik)?g(a),也即f?g,也就是说该对应是一个单射.
?因此C[0,1]和R的某子集对等,故有C[0,1]?R?c. 综上,C[0,1]?c.
?5. 证明:A?B?A?B.
证明:因为?A?B?'?A'?B',所以有
A?B??A?B???A?B?'??A?B???A'?B'???A?A'???B?B'??A?B.
6. 在R中,设E?Q?[0,1],求E',E. 解: E'?E?[0,1]
2227. 在R中,设E?(x,y):x?y?1,求E',E.
1??22解: E'?E?(x,y):x?y?1
??11. 证明以下三个命题等价:(1) E是疏朗集.(2) E不含任何邻域.(3) (E)c是稠密集. 证明: (1)?(2):反证法 假设存在O(x,r)?E, 按闭包的等价定义, O(x,r)中任意点的任意邻域中都含有E中的点, 与疏朗集的定义矛盾.
(2)?(3):由假设, 对?x, ???0, 有O(x,?)?E, 从而O(x,?)?E??c??,即任
一点的任一邻域中都有(E)c中的点,也即(E)c是稠密集.
(3)?(1):反证法 若E不是疏朗集,则存在O(x,?),使得O(x,?)中没有子邻域与E不相交. 这实际上意味着对任意的O(y,r)?O(x,?)都有O(y,r)?E??, 由r的任意小性知道y?E, 再由y的任意性知道O(y,r)?E, 由此知道E不是稠密的. 由这个命题知道疏朗集的余集是稠密的, 但稠密集的余集不一定是疏朗的, 如Q. 13. 证明:疏朗集的余集必是稠密集,但稠密集的余集未必是疏朗集.
证明:由第11题知若E是疏朗集,则(E)c是稠密集. 而由于E?E,故E从而由(E)c是稠密集得到E是稠密的. 反例:Q和Qc都是稠密集.
c??c??c?Ec,
16. 孤立集E?R必是至多可数集.
证明:令Ek?E?O(0,k),则?Ek?是有界集列,且E?n??k?1Ek,故只需要证明每
个Ek是至多可数集即可. 注意到Ek也是孤立集并且有界,方便起见,不妨仍记Ek为E.
这样,问题转为证明:有界的孤立集E是至多可数集. 任取x?E,由孤立性,存在
?(x)?0使得
O(x,?(x))?E??x?. (*) 得到满足(*)式开球族?O(x,?(x)):x?E??K. 明显的,E和开球族K对等. 对K中的球按半径分类.
?1的球的全体. 则K??n?1Kn,若能证明每个Kn都是有限集,n就得到K是至多可数集,从而E是至多可数集.
1 下证明:Kn都是有限集. 注意到Kn中每个球的半径大于,且每个球的球心不在其他
n1的球中(由(*)式),这表明各个球心之间的距离大于. 另一方面,这些球心是一致有界
n 令Kn是K中半径大于
的. 再结合有界的无限集必有收敛的子列这一命题,知Kn中只能有有限个球. 28. 证明:R中既开又闭的集合只能是R或?.
证明:设A是非空的既开又闭集. 它必有构成区间,不妨设(a,b)是A的一个构成区间.若a有限, 则a?A; 另一方面,由A是闭集得a?[a,b]?(a,b)'?A'?A, 得到矛盾. 所
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