home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NetNews Usenet Archive 1992 #20 / NN_1992_20.iso / spool / sci / math / 11171 < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1992-09-09  |  3.7 KB  |  73 lines

  1. Newsgroups: sci.math
  2. Path: sparky!uunet!snorkelwacker.mit.edu!galois!riesz!jbaez
  3. From: jbaez@riesz.mit.edu (John C. Baez)
  4. Subject: Re: Couple of questions
  5. Message-ID: <1992Sep9.174910.12677@galois.mit.edu>
  6. Sender: news@galois.mit.edu
  7. Nntp-Posting-Host: riesz
  8. Organization: MIT Department of Mathematics, Cambridge, MA
  9. References: <1992Sep9.102457.15049@news.columbia.edu>
  10. Date: Wed, 9 Sep 92 17:49:10 GMT
  11. Lines: 60
  12.  
  13. It's a tall order to ask for an explanation of Riemann and Lebesgue
  14. integration, but I'll give it a shot.  It'll necessarily be sketchy,
  15. since Lebesgue integration, in particular, is rather sophisticated,
  16. and typically takes a whole course to master.  But I'll try to give
  17. you the idea.
  18.  
  19. In Riemann integration you calculate the integral of a function by
  20. figuring out the area under its graph.  (Let's assume for simplicity
  21. that the function is nonnegative!)  Fine, but how do you figure out
  22. the area under the graph.  Well, you chop the graph into lots of
  23. vertical strips, approximate each strip by a rectangle, and add up the
  24. areas of the rectangles.  This gives an approximate answer.  Then you
  25. take the limit as your strips get skinnier and skinnier - if the limit
  26. exists, we say the Riemann integral exists, and equals that limit.  A
  27. basic theorem is that the Riemann integral of any continuous function
  28. on a closed interval [a,b] exists.  Some discontinuous functions are
  29. Riemann integrable too.  For example, the function on [0,2] that
  30. equals 0 on [0,1) and 1 on [1,2] - or any such "step function".  
  31.  
  32. There are, however, lots of functions that are not Riemann integrable. 
  33. In fact, in some sense "most" functions are not Riemann integrable.  A
  34. typical one is the function on [0,1] that equals 0 on all the rational
  35. numbers and 1 on all the irrational numbers.  This is just too
  36. discontinuous to be Riemann integrable - it's discontinuous at every
  37. single point, in fact.  The irritating thing is that, after some
  38. thought, it's obvious what its integral "should be": 1.  Why?  Well,
  39. there are only countably many rational numbers, but uncountably many
  40. irrationals.  So the set on which this function equals 0 should be
  41. "negligable" in some sense, and the integral should be just the same
  42. as the integral from 0 to 1 of the constant function 1 -- namely, 1!
  43.  
  44. Lebesgue integration is a way to make this precise.  In particular,
  45. when you learn Lebesgue integration you learn the technical sense in
  46. which the above function is equal to 1 "almost everywhere", and equal
  47. to 0 only a set of "measure zero".  
  48.  
  49. Very roughly, the way Lebesgue integration works is to slice the graph of 
  50. the function *horizontally* rather than *vertically*.  But this only
  51. half of the story - the easy half.  When you do the slicing, you can
  52. get some rather nasty-shaped slices if you're dealing with a nasty
  53. discontinuous function.  To figure out how long these slices are you
  54. need to develop the notion of Lebesgue measure.  For example, we say
  55. that the set of irrational numbers between 0 and 1 has Lebesgue
  56. measure 1, while the set of rationals has Lebesgure measure 0.
  57.  
  58. I hope this whets your curiosity to learn Lebesgue integration, and
  59. gives you some of the intuition about it that you need in order to
  60. work your way through the rather technical details.  The first math
  61. course I really loved was the course on real analysis in which I
  62. learned Lebesgue integration.  It was the teacher (Robin Graham) who
  63. did it, as much as the material.  As a result I became something of an
  64. analyst - until recently, when forced to pigeonhole myself as a
  65. mathematician, I would say "functional analyst" - though I usually
  66. thought of myself as a mathematical physicist, which means practically
  67. whatever you want it to mean, as long as you know F = ma.  :-)
  68.  
  69.  
  70. .
  71.  
  72.  
  73.