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Integral de Riemann vs. Stieltjes

De Rudin's Principios del análisis matemático ,

6.2 Definición

Dejemos que $\alpha$ sea una función monotónicamente creciente sobre $[a,b]$ . ... Correspondiente a cada partición $P$ de $[a,b]$ escribimos

$$\Delta \alpha_i = \alpha(x_i) - \alpha(x_{i-1}).$$

A continuación, define la integral de Riemann Stieltjes de $f$ con respecto a $\alpha$ en el intervalo $[a,b]$ .

La integral de Riemann se señala entonces como una caso especial de esto cuando $\alpha(x)=x$ .

Con $\alpha(x)=x$ Entiendo $\Delta x = x_i - x_{i-1}$ para representar la magnitud dirigida de la "base del rectángulo de aproximación" que luego multiplicamos por el valor de $f$ tomada en algún punto de este intervalo, obteniendo así el área de un rectángulo aproximado.

No sé por dónde empezar a interpretar el caso en el que $\alpha(x) \not\equiv x$ .

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La integración con respecto a una función de variación acotada es una medida de Borel. Es una función de peso: cuando a(x) aumenta más rápido, la integral se pondera más hacia el área bajo esa parte de la curva. Es como una FCD, y la integral se pondera respecto a la densidad correspondiente. La idea es que definirla de esta manera te da una comprensión más clara de qué cosas son integrables, porque puedes pensar un poco más fuera de la caja; R-S es la forma natural de mostrar que todos los mapas de C([a,b])->R son integrales.

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Judah Himango Puntos 27365

La idea es que definamos una forma diferente de medir la anchura del rectángulo. En lugar de utilizar la diferencia de las dos coordenadas, tomamos la diferencia de las imágenes de esas dos coordenadas bajo el mapa $\alpha$ . Básicamente, la idea es que el $(x_i-x_{i-1})$ debe interpretarse como la anchura o medida del intervalo, una construcción que lleva de forma más general a la Medida de Lebesgue de un subconjunto de los reales. El $\alpha(x_i)-\alpha(x_{i-1})$ conduce a una medida diferente, a partir de una asignación diferente de "tamaño" a un intervalo.

Tenga en cuenta que cuando $\alpha$ es continuamente diferenciable, entonces $\alpha(x_i) -\alpha(x_{i-1})$ es igual a $\alpha'(x) (x_i - x_{i-1})$ para $x \in [x_{i-1}, x_i]$ hasta los términos de orden superior. Así que en este caso la integral de Stieltjes con respecto a $\alpha$ es la integral de Riemann de la misma función por $\alpha'$ .

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Pete Puntos 2065

Para añadir a la respuesta de Akhil, la integral de Stieltjes tuvo mucho más sentido para mí cuando empecé a pensar en ella en términos de física. Piensa en tomar algo parecido a la integral que obtienes para determinar el momento de inercia, donde es la masa -una función de la posición- la que estás integrando, y no la posición en sí misma.

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En la integral de Stieltjes se asigna diferente importancia a las distintas partes del conjunto que se está integrando.

La utilidad de esto se hará más clara cuando se conozca la teoría de la medida de Lebesgue, que generaliza esto aún más. Por ejemplo, existe la medida de Dirac, que cuando se utiliza para integrar funciones sólo se preocupa por el valor de una función en un punto (normalmente el origen).

Entenderlo en la forma Stieltjes no es más difícil. Además, allanará el camino a la teoría de la medida.

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