3. Дифференцирование произведения функции на характеристическую функцию множества.
Мы рассмотрим здесь формулу
дифференцирования произведения двух функций
полученную в п. IV.6.4:
в предположении, что одна из этих функций является характеристической функцией множества с конечным периметром. Некоторые следствия из этой формулы, которые здесь будут получены, приведут к различным вариантам формулы Грина.
Пусть
ограниченное множество с конечным периметром,
— его существенная граница,
-ограниченная функция, заданная в
и принадлежащая пространству
Мы будем по-прежнему обозначать через и среднее значение функции
— внутренний и внешний следы функции
на
Будем, как и в
обозначать через множество точек плотности множества
через
дополнение к множеству точек разрежения, так что
Будем, далее, через
обозначать характеристическую функцию множества А.
Теорема. Имеют место равенства:
Доказательство. Равенство (3.2) следует из (3.1).
Далее, обозначая для сокращения записи
будем иметь
Таким образом,
При этом мы воспользовались равенством
Вычитая из равенства (3.6) равенство (3.2), получим
На основании теорем 1 и 2 п. 2 почти всюду по
-мерной мере на
имеют место равенства (2.5) и (2.6). Так как на множестве
-мерной меры нуль мера
обращается в нуль, что следует, например, из равенства (1.5), то мы можем подставить в (3.7) выражения
из этих равенств. Получим
С другой стороны, ясно, что всюду, за исключением, быть может, множества
-мерной меры нуль, имеет место равенство
Это равенство следует из того, что
при
почти всюду по
-мерной мере на 5.
Так как мера
обращается в нуль на множествах
-мерной меры нуль, то мы можем (3.9) подставить в равенство (3.8). Мы получим равенство (3.5).