148
习 题 五
1. 设E是
1
R中一族(开的、闭的、半开半闭的)区间的并集. 证明E是Lebesgue
可测集.
2. 设f是
1
R上有界的单调增加函数. 证明f在
1
R上几乎处处可导并且f ′在
1
R
上L可积.
3. 试在]1,0[上作一严格单调增加的函数),(xf 使得在]1,0[上a.e..0)( =′ xf
提示: 利用§5.1定理6.
4. 计算函数xxf sin)( =在]2,0[ π上的全变差, 并求).(
0
fV
x
5. 设f和g是],[ ba上的有界变差函数. 证明fg是],[ ba上的有界变差函数.
6. 证明若f是],[ ba上的有界变差函数, 则f也是],[ ba上的有界变差函数.举
例说明反过来结论不一定对.
7. 若f是],[ ba上的有界变差函数, 并且f在],[ ba上连续, 则f是],[ ba上的有
界变差函数.
8. 设f是],[ ba上的可微函数并且f ′有界, 则f是],[ ba上的有界变差函数.
9. 证明
2
cos)( xxf =是],0[ π上的有界变差函数.
10. 设f是],0[ a上的有界变差函数,
0
1
( ) ( ) ( (0) 0).
x
Fx ftdtF
x
==
∫
证明F是
],0[ a上的有界变差函数.
提示: 先设f是单调增加的.
11. 设}{
n
f是],[ ba上的一列有界变差函数, 使得),1()( ≥≤ nMfV
n
b
a
并且
].,[),()(lim baxxfxf
n
n
∈=
∞→
证明],[ baVf ∈并且.)( MfV
b
a
≤
12. 证明: 函数f在],[ ba上是有界变差的当且仅当存在],[ ba上的有界增函数? ,
使得当byxa ≤<≤时,
).()()()( xyxfyf ?? ?≤?
13. 证明函数
?
?
?
?
?
=
≤<?
=
.00
,
2
1
0,
ln
1
)(
x
x
xxf
当
当
在]
2
1
,0[是连续的有界变差的. 但f在]
2
1
,0[上不满足任何0>α阶的Lipschitz条件. 即不
149
存在常数,0>M 使得对任意],
2
1
,0[, ∈yx 成立
.)()(
α
yxMyfxf ?≤?
14. 设f是],[ ba上的连续函数, g是],[ ba上的有界变差函数. 则成立
() () sup () ().
bb
aa
axb
f xdgx f xVg
≤≤
≤
∫
15. 设f在],[ dc上满足Lipschitz 条件, g是],[ ba上的绝对连续函数, 并且
.)( dxgc ≤≤ 则复合函数))(( xgf是],[ ba上的绝对连续函数.
16. 设f是],[ dc上的绝对连续函数, g是],[ ba上严格增加的绝对连续函数, 并且
.)( dxgc ≤≤ 则复合函数))(( xgf是],[ ba上的绝对连续函数.
17. 设f是],[ ba上的绝对连续函数, .1≥p 则
p
f是],[ ba上的绝对连续函数.
18. 设gf ,是],[ ba上的绝对连续函数. 证明fg是],[ ba上的绝对连续函数.
19. 设f是],[ ba上的绝对连续函数, 并且在],[ ba上a.e..0)( =′ xf 证明f在
],[ ba上为常数.
20. 利用 5.3定理5证明, 若f是],[ ba上的L可积函数, 并且对任意,bca ≤≤ 恒
有,0=
∫
c
a
fdx 则a.e..0=f
21. 设}{
n
f是],[ ba上的一列绝对连续函数, 并且存在],[ ba上的可积函数),(xF
使得a.e..)1( ≥≤′ nFf
n
又设a.e..),()(lim),()(lim xgxfxfxf
n
n
n
n
=′= 证明f是
],[ ba上的绝对连续函数, 并且a.e..gf =′
22. 设f是],[ ba上的绝对连续函数, 并且a.e..,0)( ≥′ xf证明f是单调增加的.
23. 设f是],[ ba上的单调增加函数. 证明f可以分解成,hgf += 其中g是单
调增加的绝对连续函数, h是单调增加的函数并且a.e..0=′h
24. 设f是],[ ba上的单调增加函数, 并且成立
() () ().
b
a
f xdx fb f a
′
=?
∫
则f是],[ ba上的绝对连续函数.
25. 证明函数)0)0((
1
sin)(
2
2
== f
x
xxf 在]1,0[上处处可导, 但不是绝对连续的.
提示: 考察)(xf ′在]1,0[上的可积性.
150
26. 证明: 定义在区间],[ ba上的实值函数满足Lipschitz条件当且仅当它是有界可
测函数的不定积分.
27. 设),2,1( "=nf
n
是],[ ba上的单调增加的绝对连续函数, 并且级数
∑
∞
=1
)(
n
n
xf在
],[ ba处处收敛. 证明=)(xf
∑
∞
=1
)(
n
n
xf是],[ ba上的绝对连续函数.
28. 设}{
n
f是],[ ba上的一列绝对连续函数, 使得
1
() ,
b
n
a
n
fxdx
∞
=
′
<+∞
∑
∫
并且级数
∑
∞
=1
)(
n
n
xf在],[ ba中某点c收敛. 证明
).i(级数
∑
∞
=1
)(
n
n
xf在],[ ba上处处收敛.
).ii( =)(xf
∑
∞
=1
)(
n
n
xf是],[ ba上的绝对连续函数, 并且成立
a.e..)()(
1
∑
∞
=
′=′
n
n
xfxf
提示: 利用定理6.3.7和第四章习题第18题的结论.
29. 设f是],[ ba上的绝对连续函数. 证明
() ( ).
bb
aa
f xdx Vf
′
=
∫
30. 设f是],[ ba上的绝对连续函数, ],[ baE ?并且.0)( =Em 证明.0))(( =Efm
提示: 利用定理2.3.6和直线上开集的构造定理.