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黎曼—斯蒂尔杰斯积分

2022-10-15

Riemann-Stieltjes integral

简介

也称斯蒂尔杰斯积分,是黎曼积分的一种推广。通常利用黎曼积分可以计算几何形体的面积、体积,物理和力学中的功、能,物体的重心及转动惯量以及更一般的矩等等。如果考虑[a,b]上分布的一些质量对[a,b]外某点c的矩,一般可以用黎曼积分来计算。但是,当质量的分布没有密度函数时,黎曼积分就失效了。因此,数学家开始考虑更广泛的积分概念。

1894年,荷兰数学家斯蒂尔杰斯在论文《连分式研究》中引进了一种新的积分,这是对黎曼积分的第一次推广。斯蒂尔杰斯把质量沿着一根直线的分布看成是点密度概念的推广,他把这种质量分布用一个递归函数Ф(x)表示,Ф(x)表示在区间[0,x](x>0)上的总质量。然后他写出黎曼和

其中a=x0<x1<x2<…<xn-1<xn=b是[a,b]的一个分划,ξi∈[xi,xi+1]。斯蒂尔杰斯证明,当f在[a,b] 上连续,分划的最大子区间趋于零时,这个和趋于一个极限,他把这个极限记作

这种积分后来就叫做斯蒂尔杰斯积分。当(x)=x+c(c为常数)时,这个积分就是f(x)的黎曼积分。

20世纪以后,斯蒂尔杰斯积分获得了广泛的应用。随着黎曼积分发展为勒贝格积分,斯蒂尔杰斯积分也发展成为勒贝格—斯蒂尔杰斯积分。

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