Citat:
Ursprungligen postat av spudwish
If u : [a,b] -> R is a function and P = (a=x0 ≤ ... ≤ x_n = b) is a partition we put
V(P,u) := Sum{1,n} |u(x_i) - u(x_(i-1))|. The total variation is set to V{a,b}(u) := sup V(P,u) taken over all partitions. u is said to be of bounded variation if V{a,b}(u) < infinity.
Let u be of bounded variation and define u+,u- : [a,b] -> R through u+(x) := (1/2)(V{a,x}(u) + u(x)) and u-(x) := (1/2)(V{a,x}(u) - u(x)). Show that u+ and u- are increasing functions.
Fråga: Kan någon ge en hint om hur man ska gå till väga här? V{a,x}(u) är ju ett tal, så jag tycker att uppgiften verkar vara att visa att både u(x) och -u(x) är växande, men hur ska man göra det när ingen information om funktionen finns? Det enda man känner till är definitions- och värdemängd.
Antag att x_1 ≤ x_2. Vi vill visa att u+(x_1) ≤ u+(x_2). Om vi kan göra detta för alla x_1 och x_2 så har vi ju verifierat definitionen av "växande", så då är vi klara.
Översatt så betyder detta alltså att vi ska visa att
V{a,x_1}(u) + u(x_1) ≤ V{a,x_2}(u) + u(x_2).
Om man nu skriver in definitioner, så
sup (V(P,u) + u(x_1)) ≤ sup(V(Q,u) + u(x_2)) (*)
där P går över alla partitioner av [a, x_1] och Q över alla partitioner av [a, x_2].
Nu kan vi fundera lite allmänt över hur man visar att ett supremum är större än ett annat. Säg att vi vill visa
sup A ≤ sup B.
Ett tillräckligt villkor för detta är följande: För alla a ∈ A, så finns det ett b ∈ B så att b ≥ a. (Varför?)
Motsvarande villkor för (*) blir: För varje P så finns det ett Q så att V(P, u) + u(x_1) ≤ V(Q, u) + u(x_2). Så du behöver bara bevisa detta. (Hint: Du får alltså en partition P av [a, x_1], och ska på något sätt hitta en partition Q av [a, x_2] med vissa egenskaper. Egentligen finns det bara ett vettigt sätt att skapa en partition av [a, x_2] som beror på en partition av [a, x_1], så testa att välja Q genom detta sätt.)
Sen så kan u-(x) göra på liknande sätt.