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.

Voorbeeld van werk · integrate e^(-x) dx from 0 to oo

Integrate e^(-x) from 0 to oo

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

Stap voor stap

  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.

Onthul het antwoord
1

Nu jij. Kies een probleem, type of teken je eigen. Elke stap, een foto, het antwoord verborgen totdat je het vraagt.

Blijf jezelf aan het werk

Een gratis account voegt notities toe bij elke les, een record van wat je klaar bent, je problemen opgelost op één plaats, en een leraar die je kunt vragen over deze pagina. De wiskunde zelf is open voor iedereen, ingelogd of niet.

Aanmelden Aanmelden

Hier gebruikte symbolen

Tik op elk symbool voor de volledige definitie, een afbeelding en wat elke letter erin betekent.

Hoe: 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.

Vragen die mensen stellen

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.

Meer in Measure Theory