Proposition 11.3 令
(2) 我们有:
注:因为
我们通常也写成:
证:首先设是有限的测度。令
是由所有
中满足 (1) 和 (2) 的集合构成的集合系, 则
。我们要证明
是包含
的单调系 (
的定义见11.1节)。然后由单调系定理 (Theorem 2.10), 令
是由代数
生成的单调系,则
。于是我们就能有
。
若是一可测矩形, 其中
, 那么
, 故
是
可测的,且
; 同理,
是
可测的,且
; 所以 (1) 跟 (2) 对于可测矩形成立。 (注:因为
有限,所以
都是可积的)
若, 其中
是互不相交的可测矩形,那么
。注意到
, 我们有
,所以
也是互不相交的。令
![]()
于是我们有:, 所以
是
可测的 - 因为它是
个
可测的函数的和 (Proposition 5.7)。类似的,
是
可测的, 这就证明了 (1)。因为
是可测矩形,根据上一段的证明可知
。因为
有限,所以
都是可积的, 运用 Lebesgue 积分的线性性 (Theorem 7.4),我们就证明了 (2)。
到这边,我们也证明了, 这是因为上面一段证明显示了所有的
, 都是
中的元素,其中
是互不相交的可测矩形。而这些
构成了
(回顾 1.11 节中
的定义)。
设且
。令
。那么
。由
的定义可知
是
可测的,
是
可测的,于是
是
可测的,
是
可测的 (Proposition 5.8)。于是根据 Lebesgue 单调收敛定理 (Theorem 7.1), (式 11.1) 对
也成立。若
, 基本按照前面的逻辑可以同理得到结论。唯一不同之处,是我们不能用 Lebesgue 单调收敛定理了,而是需要 Lebesgue 控制收敛定理 (Theorem 7.9):这时候我们就要用到
是有限测度的条件,
, 且
,
是可积的,同理
也是可积的。
于是,我们就证明了是一个单调系,且
。根据单调系定理 (Theorem 2.10),
。
最后,若是
-有限的, 那么根据 3.1 节 Definition 3.7 中的讨论,我们可以找到
, 满足
。任取
,令
; 任取
,令
- 那么
都是有限测度。令
,由上面关于有限测度情况的证明,我们知道 (1), (2) 对于
。又根据测度的连续性 (Proposition 3.5 (3)), 我们得:
。由 Proposition 5.8 可知
是
可测的,
是
可测的。再由 Lebesgue 控制收敛定理 (Theorem 7.9),我们可证 (式 11.1) 成立。
证毕。
有了上面这个定理,我们对于
Definition 11.4 令
Proposition 11.5 Definition 11.3 中所定义的
证:显然,。若
是两两不相交的,且
,那么由 Proposition 11.2 的证明过程可知
, 于是我们有:
, 故
是有限可加的。若
, 且
, 令
, 那么
。由 Lebesgue 单调收敛定理 (Theorem 7.1) 可得
, 故
是一个测度。
注:若
上一节:11.1 乘积 sigma-代数
下一节:11.3 Fubini-Tonelli 定理