作者LimSinE (r=e^theta)
看板Math
标题Re: [分析] Sf(x)x^n = 0 得到f=0 a.e.
时间Sun Oct 17 10:53:12 2021
无论f 是连续函数还是L^1函数,可以用同一套方法来证明。
关键在於,不是用多项式逼近f,而是和f搭配的g函数(如下Step 1.)。
Step 1:积分 f(x) g(x) dx = 0 for all continous g.
由Weierstrass逼近定理,取多项式 Pn → g uniformly (i.e., in L^inf)
由於f最差是L^1,故积分 f(x)Pn(x) dx → 积分 f(x)g(x)dx (Holder ineq)
Step 2:考虑Friedich mollifier
取 h(x)= max(1-|x|,0) 则
h 为continuous function of compact support (这边不需要smooth)
h >= 0
积分 h(x) dx = 1
对於eps>0,
f_eps(x) = 积分 f(y) h((x-y)/eps)/eps dy
由Step1知 f_eps(x)=0 for all x, eps
Step 3:想办法用f_eps逼近f
这时巧妙各有不同
Case 1. f 连续,高等微积分程度:
利用(第二)积分均值定理,固定f的连续点x0,对於eps够小
0 = f_eps(x0) = 积分(x0-eps, x0+eps) f(y) h((x-y)/eps)/eps dy = f(x0*)
for some x0* in x0-eps, x0+eps。
得一组点列→x0,且f取值为0,由连续性得f(x0)=0。
这个方法,是对於f的每个连续点都证出f(x0)=0,考虑到Riemann可积分函数
是连续a.e.,那其实也已经证明到Riemann可积函数了。
Case 2.f 是L^1,实分析程度
Method 1. 引用Friedich mollifier的性质:当F属於L^p时,则F_eps → F in L^p
在本题中 f_eps → f in L^1,f=0 a.e.
Method 2. 可以用一个更厉害的,Lebesgue 微分定理:
若 F in L^1,则
积分(B(x,eps)) |F(y)-F(x)| dy / |B(x,eps)| → 0 a.e. as eps→0+
(这些点称为Lebesgue point)
从这里也可以推出f=0 a.e.,而且可发现正是Lebesgue point取代Case 1.中连续点的角色。
※ 引述《znmkhxrw (QQ)》之铭言:
: 在高微证过当f€C[a,b]时, 如果有
: b
: ∫f(x)x^n = 0 for all n>=0 (黎曼积分)
: a
: 那就有f处处为0
: 今天的问题是假设没有连续性, 如果一样假设
: b
: ∫f(x)x^n = 0 for all n>=0 (Lebesgue积分)
: a
: 是否能推出f = 0 almost everywhere
: ==========================================
: 我目前是要假设f在[a,b]有界就可以证出来了
: (利用一串连续函数逼近L^1函数, 再用Weierstrass多项式逼近到那些连续函数
: 只是最後统合的过程必须把|f(x)|提出来, 所以需要有界)
: 因此想知道是否原题有反例还是有原题成立的证明
: 谢谢!
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