RiemannStieltjes积分存在的充分条件(按照Tom M.Apostol的《数学分析》上的定义)

如果$f$在$[a,b]$上连续,$\alpha$在$[a,b]$上是有界变差函数,则$f\in\bf {R}(\alpha)[a,b]$.

证明:由于$f$在$[a,b]$上连续,因此$f$在$[a,b]$上一致连续.即对于任意给定的正实数$\varepsilon$,都存在相应的正实数$\delta$,使得当$|x_p-x_q|<\delta$时,都有$|f(x_p)-f(x_q)|<\varepsilon$.现在,把$[a,b]$$n+1$等分:
$$a=x_0<\cdots<x_n=b$$
使得$\frac{b-a}{n+1}<\delta$.由于$\alpha$是$[a,b]$上的有界变差函数,因此存在常数$M$,使得对于任意分割$P$,永远成立
$$\sum_{i=0}^{n-1}|\alpha(x_{i+1})-\alpha(x_i)|<M$$
因此
$$\sum_{i=0}^{n-1}(\sup_f[x_i,x_{i+1}]-\inf_f[x_i,x_{i+1}])|\alpha(x_{i+1})-\alpha(x_i)|\leq\varepsilon M$$(为什么?)

可见,对于任意给定的正实数$h$,我们都可以选择相应的$\varepsilon\leq\frac{h}{M}$,使得$$\sum_{i=0}^{n-1}(\sup_f[x_i,x_{i+1}]-\inf_f[x_i,x_{i+1}])|\alpha(x_{i+1})-\alpha(x_i)|\leq h$$

因此$f$在$[a,b]$上R-S可积.

注:还有另一种解法是,由于$\alpha$是有界变差,因此可以使用Jordan分解定理,再结合数学分析原理 定理 6.8  .

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