maths.free › Measure Theory › The Lebesgue integral and convergence theorems

The Lebesgue integral and convergence theorems

Integrating by slicing the range instead of the domain; monotone and dominated convergence.

Riemann slices the x-axis; Lebesgue slices the y-axis and asks how much of the domain sits at each height. The payoff is the convergence theorems: under mild conditions, the limit of the integrals is the integral of the limit. Picture it: horizontal strips under the curve instead of vertical ones. Think it: L¹ and L² become complete spaces, the Hilbert spaces of functional analysis.

דוגמה עובדת · integrate e^(-x) dx from 0 to oo

Integrate e^(-x) from 0 to oo

\int_{0}^{\infty} e^{- x}\, dx

צעד אחר צעד

  1. \int_{0}^{\infty} e^{- x}\, dx

    First find an antiderivative F, then evaluate F(b) − F(a).

  2. u = - x,\quad du = -1\, dx

    Substitute u = - x.

  3. \int e^{- x}\, dx = \int - e^{u}\, d_u

    Rewrite the integral in terms of u.

  4. \int - e^{u}\, d_u = -1 \int e^{u}\, d_u

    Pull the constant -1 out of the integral.

  5. \int e^{u}\, d_u = e^{u}

    ∫ aᵘ du = aᵘ / ln a (for eˣ that is just eˣ).

  6. = - e^{- x}

    Substitute back u = - x.

  7. F(\infty) - F(0) = \left(0\right) - \left(-1\right)

    Fundamental theorem of calculus: plug in the limits.

  8. = 1

    Simplify.

גלה את התשובה
1

עכשיו אתה בחר בעיה, או הקלד או צייר בעצמך. כל צעד, תמונה, התשובה חבויה עד שתשאל.

תמשיך לעבוד.

חשבון חינם מוסיף הערות על כל שיעור, תיעוד של מה שסיימת, הבעיות שלך נפתרות במקום אחד, ומורה פרטי אתה יכול לשאול על הדף הזה. המתמטיקה עצמה פתוחה לכולם, חתומה או לא.

הרשמה התחברות

סמלים המשמשים כאן

הקש כל סמל להגדרה המלאה, תמונה, ומה כל אות בזה אומר.

איך: The Lebesgue integral and convergence theorems

  1. First find an antiderivative F, then evaluate F(b) − F(a).
  2. Substitute u = - x.
  3. Rewrite the integral in terms of u.
  4. Pull the constant -1 out of the integral.
  5. ∫ aᵘ du = aᵘ / ln a (for eˣ that is just eˣ).
  6. Substitute back u = - x.
  7. Fundamental theorem of calculus: plug in the limits.
  8. Simplify.

שאלות שאנשים שואלים

What is wrong with the Riemann integral?

It fails on functions that oscillate too much, and it does not interact well with limits: the limit of integrable functions need not be integrable. Lebesgue's integral fixes both.

יותר בפנים. Measure Theory