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9.1 Riemann 積分的定義跟性質

Definition 9.1 是有界函數,令 是區間 的一個分割 (partition),其中 。令:

, 定義如下兩個階梯函數 (step function), 令

,

。令:

那麼顯然 。定義:

我們說 Riemann 積分 存在,當且僅當 註:由以上的定義,若 不是有界的,則它不是 Riemann 可積的。

註:上面定義的階梯函數 就有點簡單函數的味道,而 跟簡單函數的 Lebesgue 積分類似,最後, 和 Lebesgue 積分也很接近。

Definition 9.2 區間分割的細化 (Refinements of partitions)。令 是區間 的兩個分割。稱 的一個細化分割,若每一個由 分割的區間 都可以寫成一個或多個 分割的區間 的 "幾乎"無交並 (這裡 "幾乎" 是指我們允許 的區間端點可以重合)

註:直觀理解, 保留了 中所有的分割點,然後在此基礎上插入了更多的分割點;可以記成,

Example 9.3 考慮區間 上的分割: ; 則 的一個細化,但 卻不是 的一個細化。

Theorem 9.4 是區間 上的有界函數, 的兩個分割。 的細化,即 ;則 ,且

證:略。

Corollary 9.5 是區間 上的有界函數, 的兩個分割, 則

證:取分割 ,使得 , 由 Theorem 9.4 知:

, 證畢。

下面介紹一下 Riemann 可積的 Cauchy 條件

Theorem 9.6 有界函數 是 Riemann 可積的,當且僅當

證: 任取 , 我們可以找到一個 的分割 ,使得 。因為 我們有:

是任取的,所以我們必須有 , 故 是 Riemann 可積的。 因為 是 Riemann 可積的,任取 , 我們都能找到 的分割 , 使得: 我們取分割 共同的細化,根據 Corollary 9.5 我們有: 因為 是 Riemann 可積的,我們有 , 於是上面的不等式就變成了 ,證畢。

Proposition 9.7 Riemann 積分的性質。令 都是 Riemann 可積函數,

(1) , (2) 若 , 那麼 (3) 若 , 那麼 (4) 也是 Riemann 可積;若 有界,則 也是 Riemann 可積(5)令 ,則

證:略。

Theorem 9.8 是 Riemann 可積的,那麼 也是 Riemann 可積的,且:

證: 略。

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