§4.2 ЕгОРОВ 定理
在数学分析中,我们已经知道,即使函数列在每一点收敛,也不能保证一致
收敛, 因此, 对可能在某个零测度集上不收敛的函数列而言, 更谈不上一致收敛。
例如f
n
(x)=x
n
+∞→
??→?
n
处处
0于
[ )01
,却不一致收敛。究其原因是自变量越靠近0越收
敛速度慢,只有更慢没有最慢,从而不可能一致收敛。但不难看出,只要挖去一
个以1为右端点的小区间(1-δ,1)后就有收敛最慢点x=1-δ了,从而可以保
证一致收敛了。著名的俄国数学家叶果落夫(ЕгОРОВ)任何可测函数都有
类似结果,即有下述定理成立。
定理4.2.1 (ЕгОРОВ)若mE<+∞,f
n
(x),f(x)在E上几乎处处限
且可测, 并f
n
(x)
ea
n
..
???→?
+∞→
f(x)于E, 则对任意δ>0, ョ可测集F
δ
?
E, m(E-F
δ
)
<δ,满足f
n
(x)
一致
??→?
∞→n
f(x)于F
δ
。
证明 第一步:对给定δ>0,构造F
δ
由定理4.3.1中(4.3.1)式知:
对 ?
k
1
有
∞→N
lim m
U
∞
=Nn
E[|f
n
(x)-f(x)|≥
k
1
]=0,对 ?δ>0, ョN
k
>
0, m
U
∞
=
k
Nn
E[|f
n
(x)-f(x)|≥
k
1
]≤
k
2
δ
,于是对任意δ>0,ョF
δ
=E-
U
∞
=1k
U
∞
=
k
Nn
E[|f
n
(x)-f(x)|≥
k
1
]=
I
∞
=1k
I
∞
=
k
Nn
E[|f
n
(x)-f(x)|<
k
1
] ,E-F
δ
=
U
∞
=1k
U
∞
=
k
Nn
E[|f
n
(x)-f(x)|≥
k
1
] 故m(E-F
δ
)<
∑
∞
=1n
n
2
δ
=δ
第二步:证明f
n
(x)
一致
??→?
∞→n
f(x)于F
δ
对 ?ε>0,ョk满足
k
1
<ε,即ョN
k
,对任意的x∈F,即 x∈F
δ
=
I
∞
=1k
I
∞
=
k
Nn
E[|f
n
(x)-f(x)|<
k
1
] , 当n≥N
k
时, |f
n
(x)-f(x)|<
k
1
<ε, 即f
n
(x)
一致
??→?
∞→n
f(x)于F
δ
。
定义4.2.1 若对任意δ>0,ョ可测集F
δ
?
E满足m(E-F
δ
)<δ,
f
n
(x)
一致
??→?
∞→n
f(x)于F
δ
,则称f
n
(x)在E上近一致收敛于f(x)。记为
f
n
(x)
近一致
??→?
∞→n
f(x)于E,或f
n
(x)
a.u
??→?
∞→n
f(x)于E。
叶果落夫定理说明在mE<+∞条件下,几乎处处收敛的函数列是近一致收
敛的,下述逆定理则说明近一致收敛无条件地保证几乎处处收敛。
定理4.2.2 若f
n
(x)
a.u
??→?
∞→n
f(x),则f
n
(x)
??→?
∞→n
f(x) a.e于E。
证明留给读者自己完成。