Avanzado-Práctica 23 - Teoria de la medida II

Tema: Teoria de la medida II

Tue-19-11-2024 11:26 profe: Mauro status: tags: Teoria de la medida


Ejercicio 1

Sea f:RRf:\mathbb{R}\to \mathbb{R}. Resulta que una de las siguientes implicaciones es verdadera y las otras falsas. Probar la verdadera y mostrar un contraejemplo para las falsas

  • Si f|f| es medible, entonces ff también.
  • Si ff es medible, entonces f|f| también.
  • Si para todo αR\alpha \in \mathbb{R} el conjunto {xR:f(x)=α}\{ x \in \mathbb{R}:f(x)=\alpha \} es medible, entonces ff es medible.

--> 35:00 Veamos que la primera afirmación es falsa, necesitamos ff no medible tal que f|f| si lo sea. Sea VV el conjunto de Vitali y χV\chi_{V} no es medible, pues Si α(0,1),\alpha \in(0,1), {x:χV(x)α}=V\{ x:\chi_{V}(x)\geq \alpha \}=V

-->Aclaración 40:00

Basta tomar

f(x)=χV(x)12f(x)=\chi_{V}(x)-\frac{1}{2}

Notar que ff no puede ser medible, si lo fuera, f+12=χVf+\frac{1}{2}=\chi_{V} sería medible. Absurdo.

f(x)={12xV12x∉V    f(x)=12xf(x)=\begin{cases} \frac{1}{2} & x \in V \\ - \frac{1}{2} & x \not\in V \end{cases}\implies |f(x)|= \frac{1}{2}\quad \forall x
  • Veamos que la segunda es cierto
f+(x)=max{0,f(x)}f^{+}(x)=max\{ 0,f(x) \}

g=(f)+g=(-f)^{+} es medible. f=f++g|f|=f^{+}+g es medible.

f+f^{+} es medible, por ej. de la práctica o bien porque el máximo de dos funciones medibles es medible.

  • La tercera afirmación es falsa.

Estoy diciendo que la preimagen de un elemento es medible

Pienso V(0,1)V\subseteq(0,1)

f(x)={xx[0,1]cVx1x[0,1]Vf(x)=\begin{cases} x & x \in[0,1]^{c} \cup V \\ x-1 & x \in[0,1]\setminus V \end{cases}

draw-medidaII

Notemos

{x:f(x)=α}={{α}αV(V+1)(,1][1,+){α}{α+1}α[1,0](V+1)\{ x:f(x)=\alpha \}=\begin{cases} \{ \alpha \} & \alpha \in V \cup (V+1)\cup (-\infty,-1]\cup[1,+\infty) \\ \{ \alpha \}\cup \{ \alpha+1 \} & \alpha \in[-1,0]\cap(V+1) \end{cases}

{x:f(x)=α}={α}\{ x:f(x)=\alpha \}=\{ \alpha \} o {α+1}\{ \alpha+1 \} que es medible. Pero {x:f(x)0}=[1,)Vc\{ x:f(x)\geq 0 \}=[1,\infty)\cup V^{c} no es medible.


Ejercicio 2

Sea f:RnRf:\mathbb{R}^{n}\to \mathbb{R} continua en casi todo punto. Probar que ff es medible.

Dem:Dem: --> 01:14:00 Supongamos ff continua en AA donde Ac=0|A^{c}|=0 Notemos B={xA:f(x)>λ}B=\{ x \in A:f(x)>\lambda \} con λR\lambda \in \mathbb{R} Dado xBx \in B,

δx>0xy<δx    f(y)>λ\:\exists\:\delta_{x}>0\:|\:|x-y|<\delta_{x}\implies f(y)>\lambda

E>0f(x)E>λ\:\exists\:\mathcal{E}>0\:|\:f(x)-\mathcal{E}>\lambda, luego tomamos

f(x)f(y)<E    f(y)>f(x)E>λ|f(x)-f(y)|<\mathcal{E}\implies f(y)>f(x)-\mathcal{E}>\lambda B=xB(B(x,δx)A)=(xBB(x,δx))AB=\bigcup_{x \in B}\left( B(x,\delta_{x})\cap A \right)=\left( \bigcup_{x \in B}B(x,\delta_{x}) \right)\cap A

BB es medible.

Pues todo abierto es medible y la intersección de medibles es medible AA medible pues su complemento tiene medida 0.

Necesitamos ver que es medible {xRn:f(x)>λ}=B{xAc:f(x)>λ}medible por estar en Ac\{ x \in \mathbb{R}^{n}:f(x)>\lambda \}=B\cup \underbrace{ \{ x \in A^{c}:f(x)>\lambda \} }_{ \text{medible por estar en }A^{c} }


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