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# 16.4 Lebesgue 积分 > 原文: [http://math.mit.edu/~djk/calculus_beginners/chapter16/section04.html](http://math.mit.edu/~djk/calculus_beginners/chapter16/section04.html) 在给定间隔内具有被积函数![](https://img.kancloud.cn/90/34/90340615fd75f4a3550a82c374838b6b_34x18.gif)的黎曼积分被定义为当![](https://img.kancloud.cn/da/b8/dab8f201ba10fb5a14e991ab157a9c7c_10x13.gif)接近![](https://img.kancloud.cn/fb/02/fb0294de83ba79f08ad4634c597b108c_9x12.gif)的大小![](https://img.kancloud.cn/da/b8/dab8f201ba10fb5a14e991ab157a9c7c_10x13.gif)的子区间的总和![](https://img.kancloud.cn/fb/02/fb0294de83ba79f08ad4634c597b108c_9x12.gif),![](https://img.kancloud.cn/da/b8/dab8f201ba10fb5a14e991ab157a9c7c_10x13.gif)乘以![](https://img.kancloud.cn/18/8e/188ee644e8202aad30eac11166858841_10x16.gif)的值时的极限![](https://img.kancloud.cn/fb/02/fb0294de83ba79f08ad4634c597b108c_9x12.gif)。该子区间中的任意点,当该限制存在时,并且对于所有区间中的每个点选择都是相同的。否则,该函数被称为在该间隔内不可积。 所有有理数上的![](https://img.kancloud.cn/55/95/559537f1e11c68d8ba3d9f6d540de6b0_7x13.gif)和所有其他数上的![](https://img.kancloud.cn/fb/02/fb0294de83ba79f08ad4634c597b108c_9x12.gif)的函数在这个意义上显然不可积,因为任何非零大小的每个区间都包含有理数和无理数,因此这两个函数的值都是![](https://img.kancloud.cn/fb/02/fb0294de83ba79f08ad4634c597b108c_9x12.gif)和![](https://img.kancloud.cn/55/95/559537f1e11c68d8ba3d9f6d540de6b0_7x13.gif)。有许多非有理数而不是有理数,这表明我们可能忘记有理数,并说积分是![](https://img.kancloud.cn/fb/02/fb0294de83ba79f08ad4634c597b108c_9x12.gif)。另一方面,如果我们在计算机上执行数值计算,由于计算机将每个点都舍入到理性点,我们会找到每个区间的值![](https://img.kancloud.cn/55/95/559537f1e11c68d8ba3d9f6d540de6b0_7x13.gif)。 还有另一种方法来定义函数的积分,刚才描述的函数是可积的。 我们可以通过平行于![](https://img.kancloud.cn/77/90/7790dd0efb4a03a4c876741804d9b559_10x8.gif)轴的切片分割成碎片,而不是通过平行于![](https://img.kancloud.cn/6c/70/6c704047d3148fd7a8b563aaf79dd7f4_9x12.gif)轴的切片来分割由积分计算的面积。 假设,为方便起见,被积函数是非负的,我们在有限的区间内进行积分。然后,对于每个切片,我们将发现对于域内的某些点,切片在被积函数之下,对于某些切片在其上方,并且对于一些而言,被积函数位于切片内。随着切片的大小减小,来自最后一个的贡献变得可以忽略不计,并且积分将是切片低于被积函数的贡献的总和。 对于连续的被积函数,对于每个切片,它下面的点将在实线上形成一些区间集。我们很快就会注意到有很多种积分。在每一个中,我们为切片低于被积函数的点集的每个切片定义“度量”,并且所有切片上的这些度量的总和必须收敛到积分。 什么构成措施?主要必要条件是不相交集的度量之和(这些是没有共同点的集合)是它们并集的度量(并集是任何一个中的点集)。这必须适用于任何有限数量的相互不相交的集合的联合:它们的联合必须具有与其度量的总和相等的度量。由于可数列表中的任何点都位于可数列表的有限初始段中,因此任何可数数量的集合的并集度量必须是其度量的总和才有意义。 在通常的积分![](https://img.kancloud.cn/fe/61/fe617482d934dc44e10260452e83cabe_74x41.gif)的情况下,间隔的度量是其长度。单个点是长度![](https://img.kancloud.cn/fb/02/fb0294de83ba79f08ad4634c597b108c_9x12.gif)的间隔,并且具有![](https://img.kancloud.cn/fb/02/fb0294de83ba79f08ad4634c597b108c_9x12.gif)度量。 这告诉我们,任何可计数的点集的度量必须是![](https://img.kancloud.cn/fb/02/fb0294de83ba79f08ad4634c597b108c_9x12.gif)的可数和,因此必须是![](https://img.kancloud.cn/fb/02/fb0294de83ba79f08ad4634c597b108c_9x12.gif)以及此度量(和它们一样的度量。) 我们可以得出结论,对于通常的积分,有理数上的![](https://img.kancloud.cn/fb/02/fb0294de83ba79f08ad4634c597b108c_9x12.gif)和其余实数上的![](https://img.kancloud.cn/55/95/559537f1e11c68d8ba3d9f6d540de6b0_7x13.gif)的奇怪函数是可积的。有理数的数字是可数的,它是![](https://img.kancloud.cn/fb/02/fb0294de83ba79f08ad4634c597b108c_9x12.gif)的可数和,因此是![](https://img.kancloud.cn/fb/02/fb0294de83ba79f08ad4634c597b108c_9x12.gif)。因此,其余部分的度量是积分的区间的长度,并且这个奇怪的函数确实是可积的。 **还有哪些措施?** 我们已经遇到了一些其他措施;如果我们处理![](https://img.kancloud.cn/a2/b9/a2b9de23d95f777bcd6ba5d20a3c2b47_97x41.gif),即![](https://img.kancloud.cn/aa/08/aa089afba78d8ddf6c147fe498693f0a_151x41.gif),我们使用![](https://img.kancloud.cn/67/8b/678b6b0b71faac004e74222463203a48_76x18.gif)定义的度量来积分![](https://img.kancloud.cn/90/34/90340615fd75f4a3550a82c374838b6b_34x18.gif)。例如,如果![](https://img.kancloud.cn/cd/2d/cd2d0b2a7dc119e49403adc3eadb5068_33x18.gif)是![](https://img.kancloud.cn/01/f8/01f84e4eaa051336db9e6c7195aa15ca_16x16.gif),则间隔的度量不是其长度,而是在间隔的端点处其值之间的![](https://img.kancloud.cn/01/f8/01f84e4eaa051336db9e6c7195aa15ca_16x16.gif)的差异。 此外,普通总和,例如![](https://img.kancloud.cn/3b/8d/3b8d03b8a29ec6dc529cbe82a6a492c0_169x18.gif),也可以写成 Lebesgue 积分,在这种情况下使用点![](https://img.kancloud.cn/76/93/76933d99d0c6575066990e77468071f1_42x12.gif)上的![](https://img.kancloud.cn/55/95/559537f1e11c68d8ba3d9f6d540de6b0_7x13.gif),以及![](https://img.kancloud.cn/93/4e/934edca97d1ba8866acd15abb83f151f_16x11.gif)和![](https://img.kancloud.cn/fb/02/fb0294de83ba79f08ad4634c597b108c_9x12.gif)其他地方的量度。 自物理学家![](https://img.kancloud.cn/85/15/851598c43f65f5bc4ca942bce594f84a_30x17.gif)世纪以来一直使用这种积分,并且有一段时间被数学家所厌恶。物理学家引入了“δ函数”![](https://img.kancloud.cn/8a/13/8a13fdc189fc42307a73d6214675be50_72x18.gif),它是![](https://img.kancloud.cn/fb/02/fb0294de83ba79f08ad4634c597b108c_9x12.gif),除非![](https://img.kancloud.cn/77/90/7790dd0efb4a03a4c876741804d9b559_10x8.gif)是![](https://img.kancloud.cn/46/08/46082f7d6471c3fabb832d8f94075758_16x11.gif),但其积分是![](https://img.kancloud.cn/55/95/559537f1e11c68d8ba3d9f6d540de6b0_7x13.gif)。然后可以将表示前一段总和的积分写为 ![](https://img.kancloud.cn/18/9b/189b5d73705cf009c44645a541657904_349x41.gif) delta 函数![](https://img.kancloud.cn/8a/13/8a13fdc189fc42307a73d6214675be50_72x18.gif)的明显问题是当![](https://img.kancloud.cn/77/90/7790dd0efb4a03a4c876741804d9b559_10x8.gif)为![](https://img.kancloud.cn/46/08/46082f7d6471c3fabb832d8f94075758_16x11.gif)时它必须是无限的。幸运的是,允许它作为![](https://img.kancloud.cn/77/90/7790dd0efb4a03a4c876741804d9b559_10x8.gif)的函数在![](https://img.kancloud.cn/46/08/46082f7d6471c3fabb832d8f94075758_16x11.gif)周围具有不可测量的小宽度的后果,在这种情况下它可以保持有限,对于所有用途都是不可检测的,在最终应用时,它被集成过度。从勒贝格积分的角度来看,这只是另一种衡量标准。 如果您发现任何这些东西很有趣,请了解更多信息!