Citat:
Ursprungligen postat av muminporr
Jag ska se om jag förstår vad du menar…
If f_n ≥ 0 and f_n → f in measure, then ∫f ≤ lim inf ∫f_n
Anta att ∫f > lim inf ∫f_n.
Låt {f_n_j} vara en delföljd av {f_n} som konvergerar till f a.e. Det gäller fortfarande att att f_n_j konvergerar mot f i mått, och vi kan välja en delföljd {f_n_j_k} av {f_n_j} som konvergerar till f a.e. Vi tillämpar Fatou's lemma och får att
∫f ≤ lim inf ∫f_n_j_k = lim inf ∫f_n_j
Men enligt antagandet så är ∫f > lim inf ∫f_n, så
lim inf ∫f_n_j ≥ ∫f > lim inf ∫f_n
Det vill säga,
lim inf ∫f_n_j > lim inf ∫f_n
Är detta en motsägelse? Är lim inf ∫f_n_j = lim inf ∫f_n? Hur motiverar man det?
Nej, det är inte en motsägelse. Jag tänkte mig mer att man bör fundera på vad det betyder att ∫f > lim inf ∫f_n. Det jag tänker på är väl följande:
Prop: Låt a_n vara en följd av reella tal, så att a = lim inf a_n. Då existerar en (konvergent) delföljd a_n_j så att lim a_n_j = a.
Med detta så förstår man alltså att om ∫f > lim inf ∫f_n, så existerar det alltså en delföljd {f_n_j} så att lim ∫f_n_j existerar, och ∫f > lim ∫f_n_j.
Men då måste denna {f_n_j} också ha en delföljd {f_n_j_k} som att f_n_j_k konvergerar mot f a.e., och av Fatou följer då att ∫f ≤ lim inf ∫f_n_j_k. Men eftersom {∫f_n_j_k} är en delföljd till den konvergenta följden {∫f_n_j} så gäller att lim inf ∫f_n_j_k = lim ∫f_n_j och vi har en motsägelse.