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Bochner 積分

Mathlib の標準的な積分 ∫ x, f x ∂μ は Bochner 積分です. 値域は実数だけでなく,完備なノルム空間に一般化されています. 多くの定理では Integrable f μ という仮定を使います.

#check Integrable
#check integral_add
#check setIntegral_const

section BochnerIntegral

variable {α : Type*} [MeasurableSpace α]
variable {μ : Measure α}
variable {E : Type*} [NormedAddCommGroup E] [NormedSpace  E] [CompleteSpace E]

example {f g : α  E} (hf : Integrable f μ) (hg : Integrable g μ) :
     a, f a + g a μ =  a, f a μ +  a, g a μ := by
  exact integral_add hf hg

example {s : Set α} (c : E) :  _ in s, c μ = (μ s).toReal  c := by
  exact setIntegral_const c

end BochnerIntegral

定数関数の積分では,測度値 μ s : ℝ≥0∞ を実数に戻すために (μ s).toReal が現れます. μ s = ∞ の場合には,非零定数関数は可積分でなく,積分は定義上 0 になるという規約とも整合しています.

演習問題

Bochner 積分の加法性を使ってください.

example {α E : Type*} [MeasurableSpace α]
    [NormedAddCommGroup E] [NormedSpace  E] [CompleteSpace E]
    {μ : Measure α} {f g : α  E}
    (hf : Integrable f μ) (hg : Integrable g μ) :
     x, f x + g x μ =  x, f x μ +  x, g x μ := by
  -- ヒント: `exact integral_add hf hg`
  sorry