43. Свойства измеримых функций.
Выясним некоторые дальнейшие свойства измеримых функций.
Теорема 1. Если
измеримая функция, то и
измеримая функция.
Утверждение теоремы непосредственно следует из формулы
Теорема 2. Если
измеримая функция и с — конечная постоянная, отличная от нуля, то
измеримые функции.
Первое утверждение непосредственно вытекает из формулы
а второе из формул
Теорема 3. Если
измеримые функции, то множество
измеримо.
Пронумеруем все рациональные числа:
. Измеримость упомянутого в теореме множества непосредственно вытекает из формулы
Теорема 4. Если
измеримые функции, принимающие конечные значения, то функции
и
измеримы.
Измеримость разности
непосредственно следует из формулы
и теорем 2 и 3. Измеримость суммы следует из формулы
и теоремы 2 при
Измеримость квадрата
измеримой функции
непосредственно следует из формулы
а измеримость произведения
из формулы
Докажем измеримость функции при условии, что g не принимает значения 0. Это непосредственно следует из следующих формул:
Наконец, из формулы
следует измеримость частного.
В приведенной теореме необходимо было сделать оговорку о том, что функции
принимают во всех точках
конечные значения. В противном случае действия над этими функциями могли бы потерять смысл. Если, например, в некоторой точке
и
, то в этой точке мы ничего не можем сказать о сумме
. Если указанной неопределенности при производстве действия над
нет, то можно допустить и бесконечные значения для
Докажем в качестве примера следующую теорему:
Теорема 5. Если
измеримые функции, принимающие конечные значения и значение
то функция
измерима.
Пусть А — множество, на котором по крайней мере одна из функций равна
. Это множество измеримо в силу измеримости
и g, и на множестве А сумма
имеет постоянное значение
и, следовательно, измерима. На множестве
и функции
и g имеют конечные значения, и, в силу теоремы 4, сумма
измерима и на
. Поэтому она измерима и на
что и требовалось доказать.