实变函数论、拓扑学与泛函分析

操作性实变函数论、拓扑学与泛函分析

汝州市
  微积分产生于十七世纪,到了十八世纪末十九世纪初,微积分学已经基本上成熟了。数学家广泛地研究并建立起它的许多分支,是它很快就形成了数学中的一大部门,也就是数学分析。

  也正是在那个时候,数学家逐渐发现分析基础本身还存在着学多问题。比如,什么是函数这个看上去简单而且十分重要的问题,数学界并没有形成一致的见解。以至长期争论者问题的这样和那样的解答,这样和那样的数学结果,弄不清究竟谁是正确的。又如,对于什么是连续性和连续函数的性质是什么,数学界也没有足够清晰的理解。

  十九世纪初,曾经有人试图证明任何连续函数除个别点外总是可微的。后来,德国数学家维尔斯特拉斯提出了一个由级数定义的函数,这个函数是连续函数,但是维尔斯特拉斯证明了这个函数在任何点上都没有导数。这个证明使许多数学家大为吃惊。


  由于发现了某些函数的奇特性质,数学家对函数的研究更加深入了。人们又陆续发现了有些函数是连续的但处处不可微,有的函数的有限导数并不黎曼可积;还发现了连续但是不分段单调的函数等等。这些都促使数学家考虑,我们要处理的函数,仅仅依靠直观观察和猜测是不行的,必须深入研究各种函数的性质。比如,连续函数必定可积,但是具有什么性质的不连续函数也可积呢?如果改变积分的定义,可积分条件又是什么样的?连续函数不一定可导,那么可导的充分必要条件由是什么样的?……

  上面这些函数性质问题的研究,逐渐产生了新的理论,并形成了一门新的学科,这就是实变函数。以实数作为自变量的函数就做实变函数,以实变函数作为研究对象的数学分支就叫做实变函数论。它是微积分学的进一步发展,它的基础是点集论。什么是点集论呢?点集论是专门研究点所成的集合的性质的理论。也可以说实变函数论是在点集论的基础上研究分析数学中的一些最基本的概念和性质的。比如,点集函数、序列、极限、连续性、可微性、积分等。实变函数论还要研究实变函数的分类问题、结构问题。

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外套膜  实变函数论的内容包括实值函数的连续性质、微分理论、积分理论和测度论等。这里只对它的一些重要的基本概念作简要的介绍。

  实变函数论的积分理论研究各种积分的推广方法和它们的运算规则。由于积分归根到底是数的运算,所以在进行积分的时候,必须给各种点集以一个数量的概念,这个概念叫做测度。

  什么实测度呢?简单地说,一条线段的长度就是它的测度。测度的概念对于实变函数论十分重要。集合的测度这个概念实由法国数学家勒贝格提出来的。

  为了推广积分概念,1893年,约当在他所写的《分析教程》中,提出了“约当容度”的概念并用来讨论积分。1898年,法国数学家波莱尔把容度的概念作了改进,并把它叫做测度。波莱尔的学生勒贝格后来发表《积分、长度、面积》的论文,提出了“勒贝格测度”、“勒贝格积分”的概念。勒贝格还在他的论文《积分和圆函数的研究》中,证明了有界函数黎曼可积的充分必要条件是不连续点构成一个零测度集,这就完全解决了黎曼可积性的问题。


  勒贝格积分可以推广到无界函数的情形,这个时候所得积分是绝对收敛的,后来由推广到积分可以不是绝对收敛的。从这些就可以看出,勒贝格积分比起由柯西给出后来又由黎曼发扬的老积分定义广大多了。也可以看出,实变函数论所研究的是更为广泛的函数类。

  自从维尔斯特拉斯证明连续函数必定可以表示成一致收敛的多项式级数,人们就认清连续函数必定可以解析地表达出来,连续函数也必定可以用多项式来逼近。这样,在实变函数论的领域里又出现了逼近论的理论。

  什么是逼近理论呢?举例来说,如果能把 A类函数表示成 B类函数的极限,就说 A类函数能以 B类函数来逼近。如果已经掌握了 B类函数的某些性质,那么往往可以由此推出 A类函数的相应性质。逼近论就是研究那一类函数可以用另一类函数来逼近、逼近的方法、逼近的程度和在逼近中出现的各种情况。

  和逼近理论密切相关的有正交级数理论,三角级数就是一种正交级数。和逼近理论相关的
还有一种理论,就是从某一类已知函数出发构造出新的函数类型的理论,这种理论叫做函数构造论。 武术对练

  总之,实变函数论和古典数学分析不同,它是一种比较高深精细的理论,是数学的一个重要分支,它的应用广泛,它在数学各个分支的应用是现代数学的特征。

  实变函数论不仅应用广泛,是某些数学分支的基本工具,而且它的观念和方法以及它在各个数学分支的应用,对形成近代数学的一般拓扑学和泛涵分析两个重要分支有着极为重要的影响。

新药开发  拓扑学是数学中一个重要的、基础性的分支。它最初是几何学的一个分支,主要研究几何图形在连续变形下保持不变的性质,现在已成为研究连续性现象的重要的数学分支。 拓扑学起初叫形势分析学,是莱布尼茨1679年提出的名词。十九世纪中期,黎曼在复函数的研究中强调研究函数和积分就必须研究形势分析学。从此开始了现代拓扑学的系统研究。

  连续性和离散性是自然界与社会现象中普遍存在的。拓扑学对连续性数学是带有根本意义的,对于离散性数学也起着巨大的推动作用。拓扑学的基本内容已经成为现代数学的常识。拓扑学的概念和方法在物理学、生物学、化学等学科中都有直接、广泛的应用。

  [url=baike.baidu/pic/5/1181034686363956 3.jpg][/url] 拓扑学,是近代发展起来的一个研究连续性现象的数学分支。中文名称起源于希腊语Τοπολογ?α的音译。Topology原意为地貌,于19世纪中期由科学家引入,当时主要研究的是出于数学分析的需要而产生的一些几何问题。发展至今,拓扑学主要研究拓扑空间在拓扑变换下的不变性质和不变量。拓扑学是现代数学的基础,很多学科源自拓扑,并回归到拓扑中得到理解与解释,如同调代数、代数拓扑、拓扑K-理论、代数K-理论、微分流形、代数几何等。

  拓扑学的主要分支有:点集拓扑学(一般拓扑学);组合拓扑学;代数拓扑学;微分拓扑学;几何拓扑学

  拓扑学的由来


  几何拓扑学是十九世纪形成的一门数学分支,它属于几何学的范畴。有关拓扑学的一些内容早在十八世纪就出现了。那时候发现一些孤立的问题,后来在拓扑学的形成中占着重要的地位。

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