577. Интегрирование по частям.
Для интегралов Стилтьеса имеет место формула
в предположении, что существует один из этих интегралов; существование другого отсюда уже вытекает. Формула эта носит название формулы интегрирования по частям. Докажем ее.
Пусть существует интеграл
. Разложив промежуток
на части
выберем в этих частях произвольно по точке
так что
Сумму Стилтьеса для интеграла
можно представить в виде
Если прибавить и отнять справа выражение
то а перепишется так:
Выражение в фигурных скобках представляет собою стилтьесову сумму для интеграла
(существование которого предположено!).
Она отвечает разбиению промежутка
точками деления
если в качестве выбранных из промежутков
точек взять
а для промежутков
соответственно, а и
Если, как обычно, положить
, то теперь длины всех частичных промежутков не превзойдут
При
сумма в квадратных скобках стремится к
следовательно, сушествует предел и для а, т. е. интеграл
и этот интеграл определяется формулой (9).
Как следствие нашего рассуждения, особо отметим тот любопытный факт, что если функция
в промежутке
интегрируема по функции
то и функция
интегрируема по функции
Это замечание позволяет добавить ряд новых случаев существования интеграла Стилтьеса к тем, которые были рассмотрены в 575, переменив роли функций