которое показывает, что
является обобщенной производной функции
.
Пусть теперь
и имеет обобщенную производную в D, принадлежащую
. Покажем, что при этом
эквивалентна некоторой абсолютно непрерывной в [0, 1] функции. Обозначим
и заметим, что
абсолютно непрерывна и ее производная
эквивалентна [74]. Разность
имеет, очевидно, производную, эквивалентную нулю. Фиксируем
и рассмотрим промежуток
. При достаточно малом h производная от средней функции
равна нулю в
и, следовательно,
есть постоянная в
. Так как пределом постоянных может быть лить постоянная, и
, то
эквивалентна постоянной в промежутке
. Отсюда непосредственно вытекает, что всюду в
с точностью до эквивалентности. Таким образом, мы установили, что существование обобщенной производной равносильно абсолютной непрерывности
. Для случая многих независимых переменных аналогично доказывается, что если
имеет обобщенную производную
например, в кубе
в этом кубе,
для почти всех значений
из куба
абсолютно непрерывна при
и имеет место равенство
Это равенство, так же как и равенство (133), нуждается в пояснениях. Именно функция
и ее обобщенная производная
определены с точностью до множества меры нуль. Поэтому равенства (133) и (134) надо понимать в том смысле, что существуют функции из класса эквивалентных
функций, для которых они справедливы.
Приведем теперь пример функции
имеющей обобщенную смешанную производную и не имеющей обобщенных первых производных. Этим свойством обладает функция
, где
есть непрерывная функция из [76]. Функция
не имеет обобщенных первых производных, ибо
не есть абсолютно непрерывная функция.
Обобщенная же производная существует и равна тождественно нулю. Действительно, для любой гладкой финитной функции
мы имеем
и аналогично для
, т. е.
откуда и следует (определение 1), что обобщенная производная
Полезно заметить, что если функция
непрерывна в D и если область D может быть разбита при помощи конечного числа гладких поверхностей на конечное число областей
в каждой из которых
прерывно дифференцируема по некоторому
вплоть до границы, то
имеет в D обобщенную производную, равную
в каждой из
производная может иметь разрывы первого рода на упомянутых выше поверхностях. Сформулированное утверждение непосредственно получается из формулы интегрирования по частям:
где
— граница
и
— направление нормали к
внешней но отношению к
Нужно лишь заметить что интегралы по поверхностям
при суммировании по l сокращаются.
Если
имеет различные предельные значения на каком-нибудь (
-мерном куске V поверхности, находящейся в
и направление
не лежит в касательной плоскости к этой поверхности, то в
не существует обобщенной производной
. Это следует из установленной выше связи между абсолютной непрерывностью
и существованием обобщенной производной.
Замечание. Можно вводить понятие не отдельной обобщенной производной суммируемой функции
, а обобщенного линейного дифференциального оператора любого порядка, например:
где коэффициенты достаточно гладкие функции от
.
Такой обобщенный оператор определяется равенством, аналогичным (124):
где
- сопряженный дифференциальный оператор и
любая гладкая финитная в D функция
Существование отдельных производных, входящих в оператор
при этом не предполагается.