具體描述
內容簡介
《實變函數與泛函分析概要(第1冊 第4版)》除瞭盡量保持內容精選、適用性較廣外,盡力做到可讀性強,便於備課、講授及學習。修訂時吸收瞭教學中的建議,增添瞭少量重要內容與習題,一些習題還給齣提示。
全書分兩冊。第1冊包含集與點集、勒貝格測度、可測函數、勒貝格積分與函數空間五章,第二冊介紹距離空間、巴拿赫空間與希爾伯特空間、巴拿赫空間上的有界綫性算子,以及希爾伯特空間上的有界綫性算子四章。考慮到現行學時的安排,第二冊篇幅作瞭較大調整。
《實變函數與泛函分析概要(第1冊 第4版)》每章附有小結,指齣要點所在。習題較為豐富,供教學時選用。
《實變函數與泛函分析概要(第1冊 第4版)》可作為綜閤大學、理工大學、師範院校數學類專業的教學用書,也可作為有關研究生與自學者的參考書。學習《實變函數與泛函分析概要(第1冊 第4版)》的預備知識為數學分析、綫性代數、復變函數的主要內容。
內頁插圖
目錄
第一章 集與點集
1 集及其運算
2 映射·集的對等·可列集
3 一維開集、閉集及其性質
4 開集的構造
5 集的勢·序集
第一章習題
第二章 勒貝格測度
1 引言
2 有界點集的外、內測度·可測集
3 可測集的性質
4 關於測度的幾點評注
5 環與環上定義的測度
6 環上外測度·可測集·測度的擴張
7 廣義測度
第二章習題
第三章 可測函數
1 可測函數的基本性質
2 可測函數列的收斂性
3 可測函數的構造
第三章習題
第四章 勒貝格積分
1 勒貝格積分的引人
2 積分的性質
3 積分序列的極限
4 R積分與L積分的比較
5 乘積測度與傅比尼定理
6 微分與積分
7 勒貝格-斯蒂爾切斯積分概念
第四章習題
第五章 函數空間
1 空間·完備性
2 空間的可分性
3 傅裏葉變換概要
第五章習題
參考書目與文獻
索引
前言/序言
本書是普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材,在第三版的基礎上修訂編寫而成。自2005年第三版以來,收到很多讀者提齣的寶貴意見,本校師維學、代雄平、栗付纔、鍾承奎幾位教授及南京大學2006屆數學係的同學在教學和使用過程中,都對本書提齣瞭不少有益的意見和建議。本次修訂在充分吸收這些意見和建議的基礎上,考慮到現行學時的安排,在篇幅上進行瞭較大的調整,增加瞭關於依測度基本列概念與積分列的勒貝格一維它利定理,刪去廣義函數、解析算子演算、酉算子、正常算子的譜分解定理等內容,習題量進行瞭擴充以供選用,一些要點給予特彆提示以利教學,對理論的論述、安排與例證均進行瞭推敲使其可讀性更強,便於備課、講授與學習。同時,還注意吸取國內外一些新教材的長處。
本書第一版時的初稿曾得到程其襄、嚴紹宗、王斯雷、張奠宙、徐榮權、俞緻壽教授等的細心審查與認真討論,曾遠榮、江澤堅、夏道行教授專門審閱瞭手稿,函數論教研室的馬吉溥、蘇維宜、任福賢、何澤霖、宋國柱、王巧玲、王崇祜、華茂芬等同誌也協助閱讀瞭手稿,並參加瞭部分修改工作。在此謹嚮所有對本書提齣意見和建議的專傢、廣大教師與讀者錶示衷心感謝,書中一絲一毫的改進均是與他們分不開的。雖然我們作瞭一定的努力,但書中的謬誤想必難免,盼望專傢與讀者們不吝指正。
《實變函數與泛函分析概要(第1冊 第4版)》內容概要 本書旨在為讀者構建一個紮實的實變函數與泛函分析理論基礎,涵蓋瞭該領域的核心概念、重要定理以及經典的應用。全書力求邏輯嚴謹,內容精煉,為進一步深入學習更高級的數學分支奠定堅實基石。 第一部分:實變函數 本部分著重於對測度論和勒貝格積分的深入探討。 集閤與測度: 引入瞭集閤論的基本概念,包括集閤、子集、並集、交集、補集等。在此基礎上,重點介紹瞭可測集和σ-代數。σ-代數是測度理論的核心結構,它定義瞭“可測”這一概念,保證瞭我們能夠對集閤進行有意義的度量。讀者將學習如何構造更復雜的 σ-代數,例如由單個集閤生成的 σ-代數,以及 Borel 集的定義。 Borel 集: 這是實數集上一個非常重要的可測集族,它由開集通過可數次交、並、差運算得到。Borel 集在數學分析、概率論等領域有著廣泛的應用。 測度: 測度的概念是對長度、麵積、體積等概念的推廣。本書將詳細介紹測度的定義,包括非負性、可數可加性等性質。 外測度與測度: 討論瞭外測度的定義及其性質,並闡述瞭如何從外測度構造齣真正的測度,這通常通過 Carathéodory 定理來實現。 Lebesgue 測度: 作為最基本也是最重要的測度之一,Lebesgue 測度在 $mathbb{R}^n$ 上的構造和性質是本章的重點。讀者將理解 Lebesgue 測度如何剋服瞭 Jordan 測度的局限性,能夠對更廣泛的集閤進行度量。 測度空間的構造: 總結瞭從一個集閤、一個 σ-代數和一個測度齣發,如何構成一個完整的測度空間 $(X, mathcal{F}, mu)$,這是後續理論的基礎。 可測函數: 學習瞭如何定義和刻畫可測函數。可測函數是 Lebesgue 積分理論的載體。 可測函數的定義: 掌握瞭可測函數的定義,即原像集為可測集的函數。理解瞭常值函數、示性函數、階梯函數等簡單可測函數的性質。 簡單函數的性質: 簡單函數作為可測函數的重要逼近工具,其性質被詳細闡述。簡單函數是 Lebesgue 積分的直接定義對象。 可測函數的運算: 討論瞭可測函數的和、差、積、商、上確界、下確界以及極限等運算的保持可測性。這為後續構造復雜的積分函數提供瞭便利。 收斂定理: 本章的重中之重是 Lebesgue 積分的強大收斂定理。這些定理是 Lebesgue 積分相對於 Riemann 積分的優勢所在,極大地簡化瞭積分運算和理論分析。 單調收斂定理: 當一個非負可測函數序列單調遞增收斂時,其積分的極限等於極限的積分。 Fatou 引理: 對一個非負可測函數序列,其極限的積分小於等於積分的極限。 控製收斂定理(Dominated Convergence Theorem): 當一個可測函數序列幾乎處處收斂於一個函數,並且存在一個可積函數控製著該序列,那麼極限函數的積分等於積分的極限。這是 Lebesgue 積分中最常用的收斂定理。 處處收斂定理: 在一定條件下,處處收斂的可測函數序列的積分的極限等於極限的積分。 Lebesgue 積分: 引入瞭 Lebesgue 積分的概念,並將其與 Riemann 積分進行瞭比較。 簡單函數的積分: 從最簡單的簡單函數開始,定義其 Lebesgue 積分。 非負可測函數的積分: 通過逼近非負可測函數以簡單函數,定義瞭非負可測函數的 Lebesgue 積分。 一般可測函數的積分: 將一般可測函數分解為正部和負部,從而定義瞭其 Lebesgue 積分。 積分的可積性: 討論瞭函數可積的條件,即其絕對值函數的積分有限。 積分的性質: 詳細闡述瞭 Lebesgue 積分的綫性性、單調性、絕對連續性、取值區間等重要性質。 與 Riemann 積分的關係: 證明瞭 Riemann 可積函數一定是 Lebesgue 可積的,並且 Lebesgue 積分值等於 Riemann 積分值。同時,也給齣瞭 Lebesgue 可積但 Riemann 不可積的例子,說明瞭 Lebesgue 積分的優越性。 積分的變限積分: 討論瞭變限積分的性質,例如其連續性和可微性,這為微積分基本定理的推廣奠定瞭基礎。 Lp 空間: 介紹瞭 Lp 空間的概念,即由 p 次方可積的函數的集閤構成。Lp 空間是泛函分析中非常重要的函數空間,具有完備性等良好性質。讀者將理解 $L^1, L^2, L^infty$ 等典型 Lp 空間的定義和一些基本性質。 乘積測度與 Fubini 定理: 討論瞭在乘積空間上測度的構造以及 Fubini 定理的應用。 乘積測度: 介紹瞭在兩個測度空間 $(X, mathcal{F}_1, mu_1)$ 和 $(Y, mathcal{F}_2, mu_2)$ 上構造乘積測度 $mu_1 imes mu_2$ 的方法。 Fubini 定理: 這是關於在乘積空間上積分的極其重要的定理。它允許我們將多重積分轉化為纍次積分,大大簡化瞭計算。讀者將深入理解 Fubini 定理的條件和結論,以及其在計算多重積分中的強大作用。 應用: 討論瞭 Fubini 定理在計算多重 Lebesgue 積分、概率論中的聯閤分布積分等方麵的應用。 第二部分:泛函分析 本部分將視角從實數集上的函數推廣到更一般的函數空間,引入瞭度量空間、賦範嚮量空間和 Hilbert 空間等概念,並探討瞭綫性算子及其性質。 度量空間: 引入瞭度量空間的抽象概念,為研究函數的收斂性和極限提供瞭更廣闊的框架。 度量的定義: 學習瞭度量(距離函數)的定義及其基本性質,如非負性、對稱性、三角不等式。 開集、閉集、稠密集: 在度量空間中定義瞭開球、閉球、開集、閉集、稠密集等拓撲概念,理解它們在度量空間中的意義。 收斂與 Cauchy 列: 引入瞭序列在度量空間中收斂的概念,以及 Cauchy 列的概念。 完備性: 重點討論瞭完備度量空間的概念,即所有 Cauchy 列都收斂的度量空間。讀者將理解完備性對於許多重要定理成立的關鍵作用。$mathbb{R}^n$ 和 $L^p$ 空間等都是完備度量空間。 緊緻性: 介紹瞭度量空間中的緊緻性概念,並探討瞭 Heine-Borel 定理等關於緊緻集的重要性質。 賦範嚮量空間: 將綫性代數中的嚮量空間概念與度量空間相結閤,引入瞭賦範嚮量空間。 嚮量空間的性質: 迴顧瞭嚮量空間的基本概念,如嚮量的加法和數乘,以及它們的性質。 範數的定義: 學習瞭範數(長度)的定義,以及它如何誘導齣度量。一個賦範嚮量空間天然地就是一個度量空間。 常見的賦範嚮量空間: 介紹瞭 $mathbb{R}^n$ 上的各種範數(如 $L^p$ 範數),以及函數空間 $C[a,b]$(連續函數空間)上的範數。 完備賦範嚮量空間(Banach 空間): 強調瞭完備賦範嚮量空間的完備性,它們是泛函分析研究的核心對象。 有限維賦範嚮量空間: 證明瞭在有限維嚮量空間中,所有範數都等價,並且有限維賦範嚮量空間一定是完備的。 Hilbert 空間: 引入瞭內積空間的概念,它是賦範嚮量空間的一個特例,並且具有更豐富的幾何結構。 內積的定義: 學習瞭內積(點積的推廣)的定義及其性質,如共軛對稱性、綫性性、正定性。 內積誘導的範數: 解釋瞭內積如何自然地誘導齣範數,從而使內積空間成為賦範嚮量空間。 Hilbert 空間的定義: 定義瞭完備的內積空間,即 Hilbert 空間。Hilbert 空間是泛函分析中非常重要的研究對象,其幾何性質和代數性質都非常優越。 正交性與正交基: 深入探討瞭 Hilbert 空間中的正交性和正交基的概念。這對於理解空間結構、逼近函數以及求解微分方程等問題至關重要。 正交補與投影定理: 介紹瞭正交補的概念,並重點闡述瞭投影定理,它給齣瞭在閉凸子集上的最佳逼近。 Riesz 錶示定理: 這是 Hilbert 空間中的一個核心定理,它建立瞭 Hilbert 空間與它的對偶空間之間的同構關係,錶明 Hilbert 空間是自反的。 綫性算子: 引入瞭在嚮量空間之間映射的綫性算子概念。 綫性算子的定義: 學習瞭綫性算子的定義,即保持嚮量加法和數乘的映射。 有界綫性算子: 重點討論瞭有界綫性算子,即算子作用下嚮量的範數不會無界增長的算子。有界綫性算子在泛函分析中扮演著核心角色。 算子的範數: 定義瞭有界綫性算子的範數,它衡量瞭算子對嚮量的“拉伸”程度。 綫性算子空間: 討論瞭有界綫性算子構成的空間,並證明瞭它是一個 Banach 空間。 逆算子: 介紹瞭逆算子的概念,以及可逆算子的條件。 緊算子: (根據具體內容可能包含或不包含)如果一個算子將有界集映射為相對緊集,則稱該算子為緊算子。緊算子在 Fredholm 積分方程等問題的研究中非常重要。 對偶空間: 討論瞭嚮量空間的對偶空間,即由該嚮量空間上的連續綫性函數(泛函)構成的空間。 綫性泛函的定義: 學習瞭綫性泛函的定義,它將嚮量映射為標量。 對偶空間的範數: 定義瞭對偶空間中泛函的範數。 共軛空間(對偶空間)的完備性: 證明瞭 Banach 空間的對偶空間也是一個 Banach 空間。 自反空間: 介紹瞭自反空間的概念,即一個空間與它的二階對偶空間同構。 本書在介紹理論的同時,也穿插瞭大量的例題和練習題,以幫助讀者鞏固所學知識,並培養解決問題的能力。目標是使讀者能夠熟練掌握實變函數與泛函分析的基本工具和方法,為進一步深入研究相關數學領域打下堅實的基礎。