设f是定义在C[a b]上的线性泛函 而且对C[a b]中一切满足x(t)≥0的函数有f(x)≥0。证明f连续。于是进一步证明存

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设f是定义在C[a,b]上的线性泛函,而且对C[a,b]中一切满足x(t)≥0的函数有f(x)≥0。证明f连续。于是进一步证明存在[a,b)]上的单调上升函数ν(t),使

  f(x)=∫abx(t)dν(t)

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答案解析

难度★★☆ 搜索
  • 令x0(t)≡1,则对一切x(t)∈C[a,b],当‖x‖≤1时,有
       x0(t)±x(t)≥0,
       所以
       f(x0±x)≥0,
       则
       f(x)≤f(x0) (‖x‖≤1),
       latex.action?latex=XGxlZnR8XGxlZnR8IGYgXHJpZ2h0fFxyaWdodHw9XHN1cF974oCWeOKAlj0xfVxsZWZ0fCBmKHgp%0D%0AIFxyaWdodHxcbGVxZih4X3swfSk%3D
        故f为C[a,b]上的有界线性泛函,且‖f‖=f(x0),从而
       f(x)=∫abx(t)dν(t)   latex.action?latex=KFxmb3JhbGwgeCh0KVxpbkNbYSxiXSk%3D
       其中ν(t)为右连续的有界变差函数。下面证明ν(t)为单调上升函数
       利用LS积分性质,任取a<t1<t2≤b,令
       x(t)=χ[t1,t2]  ([t1,t2]上的特征函数),
       latex.action?latex=eF97bn0odCk9XGxlZnRce1xiZWdpbnthcnJheX17Y2N9ICAgMO%2B8jCYgdFxpblthLHRfezF9XVxj%0D%0AdXBcbGVmdFsgdF97Mn0rXGZyYWN7MX17bn3vvIxiIFxyaWdodF1cXCAgICAx77yMJiB0XGluXGxl%0D%0AZnRbIHRfezF9K1xmcmFjezF9e25977yMdF97Mn0gXHJpZ2h0XVxcICAgIOe6v%2BaAp%2BWHveaVsO%2B8%0D%0AjCblhbbku5bvvIwgXGVuZHthcnJheX0%3D
       则xn(t)∈C[a,b],0≤xn(t)≤1,且xn(t)→x(t)。根据勒贝格控制收敛定理可得
       (LS)∫abχ[t1,t2]dν(t)≥0,
       即
       ν(t2)≥ν(t1)
       同理可证
       ν(t)≥ν(a) latex.action?latex=KFxmb3JhbGwgX3t0fe%2B8nmEp
       故ν(t)是[a,b]上的单调上升函数