Лемма 1. Если а
то
и имеет место равенство
Отметим прежде всего, что интегрируемость ограничений функции
на отрезки
гарантируется утверждением 4 из предыдущего параграфа.
Далее, поскольку
, то при вычислении интеграла
как предела интегральных сумм мы вправе выбирать любые удобные нам разбиения отрезка
. В качестве таковых будем сейчас рассматривать только те разбиения Р отрезка
, которые содержат точку 6. Каждое такое разбиение с отмеченными точками
, очевидно, порождает разбиения
отрезков
соответственно, причем
Но тогда имеет место следующее равенство между соответствующими интегральными суммами:
Поскольку
то при достаточно малом
каждая из написанных интегральных сумм близка к соответствующему интегралу из (3). Таким образом, равенство (3) действительно имеет место.
Чтобы несколько расширить применимость полученного результата, вернемся временно вновь к определению интеграла.
Мы определили интеграл как предел интегральных сумм
отвечающих разбиениям с отмеченными точками
отрезка интегрирования
Разбиение Р составляла монотонная конечная последовательность точек
причем точка
совпадала с нижним пределом интегрирования а, а последняя точка
совпадала с верхним пределом интегрирования
Эта конструкция проводилась в предположении, что
Если теперь взять произвольно два числа а и
не требуя, чтобы обязательно было
и, считая а нижним пределом интегрирования, а
верхним, провести указанную конструкцию, то мы вновь получим сумму вида (4), в которой на сей раз будет
если
при
ибо
Таким образом, сумма (4) при
будет отличаться от интегральной суммы соответствующего разбиения отрезка
только знаком.
По этим соображениям принимается следующее соглашение: если
то
В связи с этим естественно также положить, что
После этих соглашений с учетом леммы 1 приходим к следующему важному свойству интеграла.
Теорема 2. Пусть
и пусть
— функция, интегрируемая на наибольшем из отрезков с концами в указанных точках. Тогда сужение
на каждый из двух других отрезков также интегрируемо на соответствующем отрезке и имеет место равенство
В силу симметрии равенства (7) относительно
, мы без ограничения общности можем считать, что
Бели
то по лемме 1
что с учетом соглашения (5) дает равенство (7).
Бели
то по лемме 1
что с учетом (5) вновь дает (7).
Наконец, если какие-то две из точек
с или все три совпадают, то (7) следует из соглашений (5) и (6).
Определение 1. Пусть каждой упорядоченной паре
точек
отрезка
поставлено в соответствие число
причем так, что для любой тройки точек
выполнено равенство
Тогда функция
называется аддитивной функцией ориентированного промежутка, определенной
промежутках, лежащих в отрезке
Если
полагая
из (7) заключаем, что
т. e. интеграл есть аддитивная функция промежутка интегрирования. Ориентированность промежутка состоит в данном случае в том, что мы упорядочиваем пару концов отрезка интегрирования, указывая, какой из них первый (являющийся нижним пределом интегрирования) и какой второй (являющийся верхним пределом интегрирования).