黎曼-斯蒂尔杰斯积分
数学中常用的一种积分。它是黎曼积分的推广。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,物体的重心和转动惯量以及更一般的矩等等。例如,设【α, b】上分布了一些有质量的物质(或电荷)。如果分布是非均匀的,但有密度,并且密度函数ρ(x)在【α,b】上是连续的或黎曼可积的,那么物质(或电荷)对【α,b】外某点c的矩(或电位)可用形式为
的黎曼积分来计算。如果计算n次矩,ƒ(x)便是(x-c)n;如果计算位能,ƒ(x)便是
。然而,当分布根本没有密度函数时,黎曼积分对上述问题就失效了。因此,数学上有必要引入下面更广泛的积分概念。 设ƒ(x),g(x)是【α,b】上两个函数(可以是复值函数)。对【α,b】上任何分点组
,作和式
,
,记
,如果存在S,使得
,则称ƒ(x)关于g(x)在【α,b】上是黎曼-斯蒂尔杰斯可积的,并称S为ƒ(x)关于g(x)的黎曼-斯蒂尔杰斯积分(简称R-S积分)。通常记S为
。特别,当g(x)=x+с(с是常数)时,上面的积分S 就是ƒ(x)的黎曼积分。又如果g(x)表示【α,x】上总质量或总电荷量,那么g(xi)-g(xi-1)便是(xi-1,xi】(当xi-1=α时,应是【xi-1,xi】)上总质量或总电荷量。因此,上述新积分就能用来计算非均匀分布,特别是密度函数不存在时非均匀分布关于某点с的矩或电位。R-S积分是建立一般的曲线积分的基础。 黎曼-斯蒂尔杰斯积分有下面常用性质。
① 如果ƒ(x)、g(x)有一个公共的不连续点,则积分不存在。
② 线性性质。设α,β是任何两个复数,如果ƒ(x)关于g1(x)和g2(x)可积,则


。
。
⑥ 设ƒ(x)是【α,b】上有界函数,g(x)是【α,b】上的有界变差函数,ωi表示 ƒ(x)在【xi-1,xi】上的振幅,即
,
,
。 ⑦ M-l不等式。如果ƒ(x)是有界函数,g(x)是有界变差函数,并且ƒ(x)关于g(x)可积,则
,
是g的全变差(见有界变差函数)。 ⑧ 如果 g(x)是【α,b】上有界变差函数,{ƒn(x)}是【α,b】上关于g(x)可积的一列有界函数,并且一致收敛于ƒ(x),则ƒ(x)必关于g(x)可积,并且
。
,那么ƒ(x)关于g(x)可积,且
。
)

