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在數學中,變差(variation)是一個衡量函數某種可微性質的概念。關於函數和測度的變差有著名的 Hahn-Jordan 分解

一維情形[]

定義在區間上,做一個分劃,稱以下數值 為函數上的變差,而 稱為上的全變差(total variation),即取所有變差的上確界。如果 我們就說上的有界變差函數

測度情形[]

假設有可測空間上的符號測度,那麼存在測度和有限測度使得 這裡 上述分解稱為的 Jordan 分解,這種分解是唯一的。

測度分別稱為的上變差和下變差,而稱為全變差,它們都是測度。

複測度情形[]

假設可測空間上有複測度的 R-N 導數,那麼我們定義的全變差,選擇適當的上的測度以及使得 並且我們稱 的全變差。這裡需要說明的是:上述定義雖然用到了,但是可以證明和它們的選擇無關。

是實值測度時這個定義和藉助 Hahn-Jordan 分解定義出全變差的概念等價。

等價定義[]

還有如下的等價定義,對

  1. 這裡上的測度,

性質[]

假設可測空間上有複測度,那麼

  1. 絕對連續,且 R-N 導數的模在可測的幾乎處處意義下是1。
  2. 當且僅當
  3. 當且僅當

向量值測度情形[]

像數值測度有全變差那樣,向量值測度也有(全)變差。同時數值測度有上下變差,向量值測度也有對應的半變差。

全變差[]

假設是向量值測度,,記分解為中有限個互不相交的集合的分割為,那麼定義 上的(全)變差。如果,我們就稱是有界變差測度。

如果是有界變差測度,那麼上的數值測度。

半變差[]

假設是向量值測度,,定義 的半變差。如果,我們就稱是半有界變差測度。

我們也希望用全變差中分割的方法描述半變差,這就得到半變差的下述等價定義:記分解為中有限個互不相交的集合的分割為,那麼 半變差不是測度,但是它具有次可列可加性:

對任意可測集列成立這裡右端的級數表示範數收斂之極限

參考資料

  1. Lawrence C. Evans, Ronald F. Gariepy, Measure Theory and Fine Properties of Functions(4th Ed.), Studies in Advanced Mathematics Vol.5, CRC Press, 1991, ISBN 978-0-8493-7157-8.
  2. 程士宏, 《測度論與概率論基礎》, 北京大學出版社, 北京, 2006-06, ISBN 978-7-3010-6345-3.
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