方企勤 第六章 多元函数积分学 第6.1题

教材习题

📝 题目

6. 1.5 在 ${\mathbf{R}}^{2}$ 的区域 $D = \{ \left( {x,y}\right) \left| \right| x \mid \leq 1,\left| y\right| \leq 1\}$ 上给定函数

$$ f\left( {x,y}\right) = \left\{ \begin{array}{ll} 1, & \text{ 当 }x,y\text{ 都是有理数, } \\ 0, & \text{ 当 }x,y\text{ 至少有一是无理数. } \end{array}\right. $$

问 $f\left( {x,y}\right)$ 是否在 $D$ 上可积.

💡 答案解析

6. 1.1 ${V}^{ - }\left( E\right) = 0,{V}^{ + }\left( E\right) = 1$ ,故 $E$ 不可测.

6.1.3 取 ${E}_{1}$ 为题 6.1.1 中的 $E,{E}_{2} = \{ \left( {x,y}\right) \mid 0 \leq x \leq 1,0 \leq y \leq 1\} \smallsetminus {E}_{1}$ , ${E}_{1} \smallsetminus {E}_{2}$ 是不可测图形.

6.1.5 不可积.

6.1.6 若 $\Omega$ 是容度为零的可测图形知结论不正确.

6.1.9 用直线 $x - y = {c}_{i}$ 把区域分割成几个小区域.

6.1.11 ${\underline{R}}^{m}$ 的 $n$ 阶网格可用作 $Q$ 的一个分划 $\left\{ {{\Omega }_{1},\cdots ,{\Omega }_{l}}\right\}$ ,若闭立方体 ${\Omega }_{i}$ 含于 $\bar{\Omega }$ 内,但不含于 $\mathring{\Omega }$ 内,必要时可对 ${\Omega }_{i}$ 添加一线段. 若闭立方体 ${\Omega }_{i}$ 与 $\Omega$ 的交集为空集,必要时也可对 ${\Omega }_{i}$ 添加一线段,这样得到 $\left\{ {{\Omega }_{1},\cdots ,{\Omega }_{l}}\right\}$ 仍为 $Q$ 的一个分划.

📋 详细解题步骤

步骤 1/1
目标:判断函数f(x,y)在D上是否可积
首先,回忆Riemann可积的充要条件:有界函数在闭区域上可积当且仅当其不连续点集的Lebesgue测度为零。函数f(x,y)在D上定义,取值为1当x,y均为有理数,否则为0。因此,f的不连续点集为所有使得x,y均为有理数的点,即D中有理点集。有理点集在R^2中是可数集,其Lebesgue测度为0。但注意,f在有理点处取值为1,在无理点处取值为0,实际上f在有理点处连续吗?考虑任意有理点(x0,y0),任何邻域内既有有理点也有无理点,因此f在该点不连续。实际上,f在每一点都不连续?检查:若(x0,y0)为有理点,邻域内有无理点,f值从1跳到0,不连续;若(x0,y0)为无理点,邻域内有有理点,f值从0跳到1,也不连续。因此f在D上处处不连续。但可积性要求不连续点集测度为0,而此处不连续点集是整个D,测度为4,不为0。因此f在D上不可积。
提示:注意:Riemann可积的充要条件是几乎处处连续,即不连续点集测度为0。

📷 拍照上传批改

拍照上传批改功能已预留入口,后续接入图片上传、OCR识别与AI批改。