1変数関数の「単関数 simple function 」「階段関数 step function 」 : トピック一覧   

・単関数の定義:は じめに読む定義/厳密な 定義  
単関数の性質
単関数の具体例
・単関数の活用例 

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* 一般化→一般の実数値単関数 

定義:1変数関数の単関数 simple function 、階段関数 step function 」 : トピック一覧    

単関数:はじめに読む定義

・「1変数関数y=f (x)単関数simple functionである」
 「1変数関数y=f (x)階段関数step functionである」
とは、
 ・自然数n(ただし、有限であること)
 ・−∞<x0<x1<x2<…<xn-1<xn<∞を満たすn+1個の実数x0,x1,x2,…,xn-1,xn
 ・n個の実数(ないし広義の実数c1,c2,…,cn-1,cn   
を用いて、
  ・  x<x0 ならば、0= f (x)  …[case0] 
  ・x0<x<x1 ならば、c1 = f (x)  …[case1]  
  ・x1<x<x2 ならば、c2 = f (x)  …[case2]   
  ・x2<x<x3 ならば、c3 = f (x)  …[case3]   
    :    
  ・xn-1<x<xn ならば、cn = f (x)  …[case n]   
  ・xn<x   ならば、0 = f (x)  …[case n+1] 
というかたちで、y=f (x)を表せることを言う。
  
* f (x0)f (x1)f (x2)f (x3)、…、f (xn)の値
 の決め方については、問わないが、
    ・f (x0)については、f (x0)0 かf (x0)=c1 
    ・f (x1)については、f (x1)=c1f (x1)=c2 
    ・f (x2)については、f (x2)=c2f (x2)=c3  
     :
    ・f (xn-1)については、f (xn-1)=cn-1f (xn-1)=cn 
    ・f (xn)については、f (xn)=cnf (xn)=0 
  と定められることが多い  





【文献】
 ・志賀『ルベーグ積分30講』18講単関数と 積分(p.135); TeaTime(p.141):階段関数step function;広義実数値はとらず実数値しかとらない。
 ・Halmos, Measure Theory,§ 20(p.85)広義実数値はとらず実数値しかとらない。
 ・ 高橋『微分と積分2』§1.1 定義1.1(p.2):R上の単関数
 ・ 盛田『実解析と測度論の基礎』定義 2.9(p.61);


 ・

[単関数・階段関数の例]
単関数・階段関数のグラフの例


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単関数:厳密な定義

・「1変数関数 f:DRDR)』が単関数simple functionである」
 「1変数関数f:DRDR)』が階段関数step functionである」
  とは、
  定義域D直和分割{ D1 , D2 , D3 ,…, Dn }
 (つまり、DD1+D2+D3++Dnを満たす有限n個のの互いに素な集合D1,D2,D3,…,Dn
  と、 
  n個の相異なる実数 α1 , α2 , α3 , … , αn とがあって、
  集合Di定義関数 χDi ( )を用いて、
  1変数関数f:DRDR)』 が  
     f (x)=α1χD1(x)+α2χD2(x)+α3χD3(x)+…+αnχDn(x)  
  と表されること。

* したがって、
  xD1ならば、f(x)1 、
  xD2ならば、f(x)2 、
  xD3ならば、f(x)3 、
  : 
  xDnならば、f(x)n 
 となって、
 単関数・階段関数 f (x)は、有限nとおりの値しかとらない。  


 



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1変数関数の単関数・階段関数 − 性質 

・単関数どおしの和差
・単関数どおしの積 
・単関数の実数倍 
・単関数の線型結合 
・単関数の絶対値
について、
右記文献参照。





【文献】
 ・ 志賀『ルベーグ積分30講』18講単関数と積分 (p.135);
 ・ 高橋『微分と積分2』§1.1(p.3)
 ・ 盛田『実解析と測度論の基礎』定理 2.8(p.61);


 ・

1変数関数の単関数・階段関数 − 具体例

ヘビサイド関数 Heaviside function H(x)
  (i)  x<0 ならば、0=H(x) 
  (ii)  0≦x ならば、1=H(x)  

1変数関数の単関数・階段関数 − 活用例

 → 1変数関数の単関数列近似
 → 単関数のルベ―グ積分定義/非負可測関数のルベ―グ積分定義/可測関数のルベ―グ積分定義 


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