| @@ -20,7 +20,7 @@ | |||||
| \[ | \[ | ||||
| \mu_k(A) \coloneqq \mu(A \cap A_k) \qquad \forall A \in \mathscr{B}(X) | \mu_k(A) \coloneqq \mu(A \cap A_k) \qquad \forall A \in \mathscr{B}(X) | ||||
| .\] $\mu_k$ wohldefiniert, da $A \cap A_k \in \mathscr{B}(X)$. Da | .\] $\mu_k$ wohldefiniert, da $A \cap A_k \in \mathscr{B}(X)$. Da | ||||
| $X = \bigcupdot_{k \in \N} (A \cap A_k)$, folgt für $A \in \mathscr{B}(X)$: | |||||
| $X = \bigcupdot_{k \in \N} A_k$, folgt für $A \in \mathscr{B}(X)$: | |||||
| $A = \bigcupdot_{k \in \N} (A \cap A_k)$. Damit folgt wegen | $A = \bigcupdot_{k \in \N} (A \cap A_k)$. Damit folgt wegen | ||||
| der $\sigma$-Additivität von $\mu$: | der $\sigma$-Additivität von $\mu$: | ||||
| \[ | \[ | ||||
| @@ -44,7 +44,7 @@ | |||||
| Sei $A \in \mathscr{B}(X)$: $A \cap A_k \subseteq A_k$, also folgt wegen | Sei $A \in \mathscr{B}(X)$: $A \cap A_k \subseteq A_k$, also folgt wegen | ||||
| Monotonie von $\mu$, dass | Monotonie von $\mu$, dass | ||||
| \[ | \[ | ||||
| \mu_k(A) = \mu(A \cap A_k) \le \mu(A) < \infty | |||||
| \mu_k(A) = \mu(A \cap A_k) \le \mu(A_k) < \infty | |||||
| .\] | .\] | ||||
| \end{enumerate} | \end{enumerate} | ||||
| Sei nun $A \in \mathscr{B}(X)$ und $\epsilon > 0$. | Sei nun $A \in \mathscr{B}(X)$ und $\epsilon > 0$. | ||||
| @@ -57,18 +57,18 @@ | |||||
| und $\mu_k(U_k \setminus K_k) < \frac{\epsilon}{2^{k+1}}$. Dann definiere | und $\mu_k(U_k \setminus K_k) < \frac{\epsilon}{2^{k+1}}$. Dann definiere | ||||
| $V \coloneqq \bigcap_{k \in \N} U_k$ und $S \coloneqq \bigcup_{k \in \N} K_k$. Da | $V \coloneqq \bigcap_{k \in \N} U_k$ und $S \coloneqq \bigcup_{k \in \N} K_k$. Da | ||||
| $\forall k \in \N\colon A \subseteq U_k$ und $K_k \subseteq A$, folgt | $\forall k \in \N\colon A \subseteq U_k$ und $K_k \subseteq A$, folgt | ||||
| $S \subseteq A \subseteq V$. Weiter ist für $k \in \N$, da $\sigma_k$ endlich und monoton: | |||||
| $S \subseteq A \subseteq V$. Weiter ist für $k \in \N$, da $\mu_k$ endlich und monoton: | |||||
| \begin{salign*} | \begin{salign*} | ||||
| \mu_k(V \setminus S) = \underbrace{\mu_k(V)}_{\le \mu(U_k)} | |||||
| - \underbrace{\mu_k(S)}_{\ge \mu(K_k)} \le \mu_k(U_k) - \mu_k(K_k) | |||||
| = \mu_k(U_k \setminus K_k) < \frac{\epsilon}{2^{n+1}} | |||||
| \mu_k(V \setminus S) = \underbrace{\mu_k(V)}_{\le \mu_k(U_k)} | |||||
| - \underbrace{\mu_k(S)}_{\ge \mu_k(K_k)} \le \mu_k(U_k) - \mu_k(K_k) | |||||
| = \mu_k(U_k \setminus K_k) < \frac{\epsilon}{2^{k+1}} | |||||
| .\end{salign*} | .\end{salign*} | ||||
| Damit folgt mit geometrischer Reihe im letzten Schritt | Damit folgt mit geometrischer Reihe im letzten Schritt | ||||
| \begin{salign*} | \begin{salign*} | ||||
| \mu(V \setminus S) = \sum_{k \in \N} \mu_k(V \setminus S) | \mu(V \setminus S) = \sum_{k \in \N} \mu_k(V \setminus S) | ||||
| < \sum_{k \in \N} \frac{\epsilon}{2^{n+1}} | |||||
| = \sum_{k \in \N} \frac{\epsilon}{4} \frac{1}{2^{n-1}} | |||||
| = \sum_{k=0}^{\infty} \frac{\epsilon}{4} \frac{1}{2^{n}} = \frac{\epsilon}{2} | |||||
| < \sum_{n \in \N} \frac{\epsilon}{2^{n+1}} | |||||
| = \sum_{n \in \N} \frac{\epsilon}{4} \frac{1}{2^{n-1}} | |||||
| = \sum_{n=0}^{\infty} \frac{\epsilon}{4} \frac{1}{2^{n}} = \frac{\epsilon}{2} | |||||
| \qquad (*) | \qquad (*) | ||||
| .\end{salign*} | .\end{salign*} | ||||
| Im Allgemeinen ist $V$ jedoch nicht offen und $S$ nicht abgeschlossen, aber | Im Allgemeinen ist $V$ jedoch nicht offen und $S$ nicht abgeschlossen, aber | ||||
| @@ -80,8 +80,8 @@ | |||||
| .\] Da $\mu$ Maß, folgt also $\mu(D_n) \searrow \mu( V \setminus S)$. Das heißt | .\] Da $\mu$ Maß, folgt also $\mu(D_n) \searrow \mu( V \setminus S)$. Das heißt | ||||
| es ex. ein $n_0 \in \N$, s.d. $\forall n \ge n_0$ gilt | es ex. ein $n_0 \in \N$, s.d. $\forall n \ge n_0$ gilt | ||||
| $\mu(D_n) - \mu(V \setminus S) < \frac{\epsilon}{2}$ $(**)$. Wähle | $\mu(D_n) - \mu(V \setminus S) < \frac{\epsilon}{2}$ $(**)$. Wähle | ||||
| nun $U = V^{n_0}$ und $K = S^{n_0}$ abgeschlossen. Dann ist $U$ offen, $K$ abgeschlossen | |||||
| und $K \subseteq A \subseteq K$ mit | |||||
| nun $U = V^{n_0}$ und $K = S^{n_0}$. Dann ist $U$ offen, $K$ abgeschlossen | |||||
| und $K \subseteq A \subseteq U$ mit | |||||
| \[ | \[ | ||||
| \mu(U \setminus K) = \mu(D_{n_0}) \stackrel{(**)}{<} \frac{\epsilon}{2} + \mu(V \setminus S) | \mu(U \setminus K) = \mu(D_{n_0}) \stackrel{(**)}{<} \frac{\epsilon}{2} + \mu(V \setminus S) | ||||
| \stackrel{(*)}{<} \frac{\epsilon}{2} + \frac{\epsilon}{2} = \epsilon | \stackrel{(*)}{<} \frac{\epsilon}{2} + \frac{\epsilon}{2} = \epsilon | ||||
| @@ -100,8 +100,8 @@ | |||||
| A_k \coloneqq \left[ \frac{k-1}{n}, \frac{k}{n} \right] | A_k \coloneqq \left[ \frac{k-1}{n}, \frac{k}{n} \right] | ||||
| \] für $1 \le k \le n$ und $A_k = \emptyset$ für $k > n$. | \] für $1 \le k \le n$ und $A_k = \emptyset$ für $k > n$. | ||||
| Dann ist $[0,1] \subseteq \bigcup_{k \in \N} A_k$ und | Dann ist $[0,1] \subseteq \bigcup_{k \in \N} A_k$ und | ||||
| $\text{diam}(A_k) = \frac{1}{n}$ für $1 \le k \le n$ und | |||||
| $\text{diam}(A_k) = 0$ für $k > n$. Damit folgt | |||||
| $\text{diam}(A_k) = \frac{1}{n} < \delta $ für $1 \le k \le n$ und | |||||
| $\text{diam}(A_k) = 0 < \delta $ für $k > n$. Damit folgt | |||||
| \[ | \[ | ||||
| \mathscr{H}_{\delta }^{s}([0,1]) \le \sum_{k \in \N} \text{diam}(A_j)^{s} | \mathscr{H}_{\delta }^{s}([0,1]) \le \sum_{k \in \N} \text{diam}(A_j)^{s} | ||||
| = n \left(\frac{1}{n}\right)^{s} = \left( \frac{1}{n} \right)^{s-1} < \delta^{s-1} | = n \left(\frac{1}{n}\right)^{s} = \left( \frac{1}{n} \right)^{s-1} < \delta^{s-1} | ||||
| @@ -128,7 +128,7 @@ | |||||
| \item Sei $A \subseteq \R$. Beh.: $\exists s^{*} \ge 0$ mit $\mathscr{H}^{s^{*}}(A) < \infty$ | \item Sei $A \subseteq \R$. Beh.: $\exists s^{*} \ge 0$ mit $\mathscr{H}^{s^{*}}(A) < \infty$ | ||||
| $\implies$ $H^{s}(A) = 0$ $\forall s > s^{*}$. | $\implies$ $H^{s}(A) = 0$ $\forall s > s^{*}$. | ||||
| \begin{proof} | \begin{proof} | ||||
| Sei $s^{*} \ge 0$ mit $H^{s^{*}} < \infty$ und $s > s^{*}$. | |||||
| Sei $s^{*} \ge 0$ mit $H^{s^{*}}(A) < \infty$ und $s > s^{*}$. | |||||
| Sei weiter $\delta > 0$. Dann ex. $A_i \subseteq \R$ mit | Sei weiter $\delta > 0$. Dann ex. $A_i \subseteq \R$ mit | ||||
| $ A \subseteq \bigcup_{i \in \N} A_i$ und $\text{diam}(A_i) \le \delta $, s.d. | $ A \subseteq \bigcup_{i \in \N} A_i$ und $\text{diam}(A_i) \le \delta $, s.d. | ||||
| $\sum_{i \in \N} \text{diam}(A_i)^{s^{*}} \eqqcolon C < \infty$. | $\sum_{i \in \N} \text{diam}(A_i)^{s^{*}} \eqqcolon C < \infty$. | ||||
| @@ -181,18 +181,18 @@ | |||||
| Sei dazu $0 \le s < 1$ und $\delta > 0$ und $B_j \subseteq \R$ mit | Sei dazu $0 \le s < 1$ und $\delta > 0$ und $B_j \subseteq \R$ mit | ||||
| $\text{diam}(B_j) \le \delta $ $\forall j \in \N$ und | $\text{diam}(B_j) \le \delta $ $\forall j \in \N$ und | ||||
| $(0,1) \subseteq \bigcup_{j \in \N} B_j $. Es | $(0,1) \subseteq \bigcup_{j \in \N} B_j $. Es | ||||
| ist $\sum_{j \in \N} \text{diam}(B_j) \le \text{diam}( (0,1)) = 1$. Damit folgt | |||||
| ist $\sum_{j \in \N} \text{diam}(B_j) \ge \text{diam}( (0,1)) = 1$. Damit folgt | |||||
| \begin{salign*} | \begin{salign*} | ||||
| \sum_{i \in \N} \text{diam}(B_j)^{s} | \sum_{i \in \N} \text{diam}(B_j)^{s} | ||||
| = \sum_{j \in \N} \text{diam}(B_j)^{s} \text{diam}(B_j)^{s-1} | |||||
| = \sum_{j \in \N} \text{diam}(B_j) \text{diam}(B_j)^{s-1} | |||||
| = \sum_{j \in \N} \frac{\text{diam}(B_j)}{\text{diam}(B_j)^{1-s}} | = \sum_{j \in \N} \frac{\text{diam}(B_j)}{\text{diam}(B_j)^{1-s}} | ||||
| \quad \stackrel{1-s > 0}{>} \quad | |||||
| \quad \stackrel{1-s > 0}{\ge } \quad | |||||
| \frac{\sum_{j \in \N} \text{diam}(B_j)}{\delta ^{1-s}} \ge \frac{1}{\delta ^{1-s}} | \frac{\sum_{j \in \N} \text{diam}(B_j)}{\delta ^{1-s}} \ge \frac{1}{\delta ^{1-s}} | ||||
| .\end{salign*} | .\end{salign*} | ||||
| Damit folgt $H_{\delta }^{s}((0,1)) \ge \frac{1}{\delta ^{1-s}}$. Mit $\delta \longrightarrow 0$ | Damit folgt $H_{\delta }^{s}((0,1)) \ge \frac{1}{\delta ^{1-s}}$. Mit $\delta \longrightarrow 0$ | ||||
| folgt $H^{s}((0,1)) = \infty$. | folgt $H^{s}((0,1)) = \infty$. | ||||
| $\Omega \neq \emptyset$ und $\emptyset$ offen. Sei nun $x \in \Omega$, dann ex. | |||||
| $\Omega \neq \emptyset$ und $\Omega$ offen. Sei nun $x \in \Omega$, dann ex. | |||||
| $\epsilon > 0$, s.d. $(x - \epsilon, x + \epsilon) \subseteq \Omega$. Damit | $\epsilon > 0$, s.d. $(x - \epsilon, x + \epsilon) \subseteq \Omega$. Damit | ||||
| folgt mit Monotonie, Translationsinvarianz und Skalierung von $\mathscr{H}^{s}$: | folgt mit Monotonie, Translationsinvarianz und Skalierung von $\mathscr{H}^{s}$: | ||||
| \[ | \[ | ||||
| @@ -242,7 +242,7 @@ | |||||
| Sei im Folgenden $\Vert \cdot \Vert_{\infty}$ die Maximumsnorm auf $[0,1]$. | Sei im Folgenden $\Vert \cdot \Vert_{\infty}$ die Maximumsnorm auf $[0,1]$. | ||||
| Zunächst zu zeigen, dass $f_k$ Cauchy-Folge. Sei dazu $\epsilon > 0$ und setze | Zunächst zu zeigen, dass $f_k$ Cauchy-Folge. Sei dazu $\epsilon > 0$ und setze | ||||
| $N_0 \coloneqq \log_2\left( \frac{1}{\epsilon} \right) - 1$. Dann gilt | |||||
| $N_0 \coloneqq \log_2\left( \frac{1}{\epsilon} \right) + 2$. Dann gilt | |||||
| $\forall m, n \ge N_0$ zunächst | $\forall m, n \ge N_0$ zunächst | ||||
| \begin{salign*} | \begin{salign*} | ||||
| \Vert f_{n+1} - f_n \Vert_{\infty} \le \frac{1}{2} \Vert f_n - f_{n-1} \Vert | \Vert f_{n+1} - f_n \Vert_{\infty} \le \frac{1}{2} \Vert f_n - f_{n-1} \Vert | ||||
| @@ -258,8 +258,8 @@ | |||||
| &\stackrel{\text{geom. Reihe}}{=} \frac{1 - \frac{1}{2^{m-1}}}{1-\frac{1}{2}} | &\stackrel{\text{geom. Reihe}}{=} \frac{1 - \frac{1}{2^{m-1}}}{1-\frac{1}{2}} | ||||
| - \frac{1 - \frac{1}{2^{n-1}}}{1-\frac{1}{2}} \\ | - \frac{1 - \frac{1}{2^{n-1}}}{1-\frac{1}{2}} \\ | ||||
| &= 2 (1 - \frac{1}{2^{m-1}} -1 + \frac{1}{2^{n-1}}) \\ | &= 2 (1 - \frac{1}{2^{m-1}} -1 + \frac{1}{2^{n-1}}) \\ | ||||
| &= \frac{1}{2^{m}} + \frac{1}{2^{n}} \\ | |||||
| &\le \frac{1}{2^{N_0+1}} \\ | |||||
| &= \frac{1}{2^{n-2}} - \frac{1}{2^{m-2}} \\ | |||||
| &\le \frac{1}{2^{N_0-2}} \\ | |||||
| &< \frac{1}{2^{\log_{2}\left( \frac{1}{\epsilon} \right) }} \\ | &< \frac{1}{2^{\log_{2}\left( \frac{1}{\epsilon} \right) }} \\ | ||||
| &= \epsilon | &= \epsilon | ||||
| .\end{salign*} | .\end{salign*} | ||||