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¿Puede alguien decirme por qué la integral de longitud de arco es una función semicontinua inferior en el conjunto de funciones de valores reales continuamente diferenciables?

Publiqué la pregunta que decía que era semicontinua superior , pero que definitivamente estaba mal. Estoy tratando de demostrar una semicontinuidad inferior.

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El resultado que estás buscando se puede encontrar en el libro de análisis Matemático: lineal y métrica de las estructuras y la continuidad de Mariano Giaquinta, Giuseppe Modica como Teorema 11.3, p.396.

Voy a copiar su prueba aquí.

La configuración en el que están trabajando es un espacio métrico $(X,d)$.

La proposición Vamos $f_i:X\to\overline{\mathbb R}$, $i\in I$, ser una familia de la baja semicontinuo funciones en un espacio métrico $X$. A continuación, $f := \sup f_i $ es semicontinua inferior de la función.

Teorema. La longitud funcional de la $L(\varphi)$ es menor semicontinuo en $C^0([a,b],X)$.

Prueba. Recordar que tenemos $$L(\varphi)=\sup_{S\in\mathcal S} V_S(f),$$ donde $V_S(f)=\sum_i d(f(t_i),f(t_{i+1}))$, $S=\{t_0=a<t_1<\dots<t_N=b\}$. Desde el funcional $f\to V_S(f)$ es continua para todos los fijos de la subdivisión de la $S$$[a,b]$, el resultado de la siguiente manera.

También proporcionan un ejemplo simple que muestra que la longitud no es continua: Ejemplo 6.25, p.204.


Este resultado para funciones definidas en un intervalo cerrado $[0,1]$ se muestra en el Primer supuesto, en el análisis funcional por Casper Goffman, George .. Pedrick p.40.

BTW yo estaba tratando de demostrar esto a mí mismo. Cuando yo era incorrecta, he intentado buscar en google para la longitud de curva semicontinuo y me encontré con los dos anteriores referencias. (Y probablemente encontrará algunos otros si usted va a través de los resultados de búsqueda o si se intenta búsquedas similares.)

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