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.

Иштөө мисалы · integrate e^(-x) dx from 0 to oo

Integrate e^(-x) from 0 to oo

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

Аткаруу

  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.

Жауап
1

Эми сиз Задание выберите, нажмите на него или нарисуйте его. Каждый шаг, рисунок, ответ скрыт до тех пор, пока вы не спросите.

Өзүңүздүн иштөөңүздү улантыңыз

Бесплатный аккаунт добавляет заметки к каждому уроку, записывает завершенные и решенные задачи в одном месте, а также позволяет задавать вопросы учителю по этой странице. Математика өзү бардык окуучуларга ачык, ал компьютерге киргенде да, кирбегенде да.

Каттоо Кирүү

Бул жерде колдонулган символдор

Бардык символдорду басып, толук аныктамасын, сүрөтүн жана ар бир тамгасынын маанисин көрсөңүз болот.

Кантип: 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.

Кээ бирлердин суроосу

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.

Кээ бирлери Measure Theory