7. Физическая интерпретация.
Дадим физическую интерпретацию функции
и интеграла Стилтьеса. Положим, что на промежутке
распределена материя, и пусть
масса, находящаяся на промежутке
масса, находящаяся в точке
если такая сосредоточенная масса существует. В противном случае полагаем
. Разность
дает массу, содержащуюся на промежутке
При стремлении положительного числа h к нулю промежуток
сжимается, и любая точка выйдет из промежутка
при достаточно малом
так как левый конец не принадлежит этому промежутку. Функция
является возрастающей функцией (масса — положительна), и, в силу сказанного выше, естественно подчинить функцию
характеризующую распределение масс, условию
или
т. е. функция
должна быть непрерывна справа во всех точках разрыва непрерывности, кроме
Не имеет смысла говорить о непрерывности на правом конце промежутка, ибо при
функция
не определена. Внутри промежутка сосредоточенные массы имеются в точках разрыва непрерывности
и величина сосредоточенной массы определяется разностью
. То же и для правого конца промежутка. Общее количество материи на промежутке
равно
. Все сказанное годится как для конечного, так и для бесконечного промежутка. Характерным в предыдущих рассуждениях был
факт, что мы не пользовались понятием плотности распределения. Центр тяжести распределенной материи будет определяться формулой
Эта формула годится для конечного промежутка. В случае бесконечного промежутка интегрируемая функция
перестает быть ограниченной, и надо использовать определение несобственного интеграла.
В теории вероятностей функция
выражает обычно вероятность распределения некоторой случайной величины, а именно
равно вероятности того, что случайная величина принадлежит промежутку
При этом, как и выше,
непрерывна справа. Понятие интеграла Стилтьеса от непрерывной функции непосредственно распространяется, как мы увидим, на тот случай, когда
есть разность двух неубывающих функций:
Легко дать физическую интерпретацию
в этом случае. Положим, что на промежутке
распределены положительные и отрицательные заряды. При этом
определяет общий положительный заряд на промежутке
общий отрицательный заряд на этом промежутке.