https://okwave.jp/qa/q9571473.html
の続きです。
先ず前投稿のご回答で下記のようにμ_0を定義すれば複素測度の定義を満たすとのご指摘がありましたのでそれを採用させていただく事にします。
Cは複素数体,B(C)をC上のボレルσ集合体を表すものとし,
A_C={{x+iy∈C;x∈(min(Re(α),Re(β)),max(Re(α),Re(β))],y∈(min(Im(α),Im(β)),max(Im(α),Im(β))]}∈2^C;α,β∈C}}とする。
その時,μ_0:A_C→C;A_C∋∀{x+iy∈C;x∈(min(Re(α),Re(β)),max(Re(α),Re(β))],y∈(min(Im(α),Im(β)),max(Im(α),Im(β))]}
→μ_0({x+iy∈C;x∈(min(Re(α),Re(β)),max(Re(α),Re(β))],y∈(min(Im(α),Im(β)),max(Im(α),Im(β))]})
:=|Re(α)-Re(β)|+i|Im(α)-Im(β)|
と定義すると,μ|_{A_C}=μ_0となるような複素測度μ:B(C)→Cが一意的に存在する。
この時,Reμ:A→R;A∋∀{x+iy∈C;x∈(min(Re(α),Re(β)),max(Re(α),Re(β))],y∈(min(Im(α),Im(β)),max(Im(α),Im(β))]}
→(Reμ)({x+iy∈C;x∈(min(Re(α),Re(β)),max(Re(α),Re(β))],y∈(min(Im(α),Im(β)),max(Im(α),Im(β))]})
:=Reμ{x+iy∈C;x∈(min(Re(α),Re(β)),max(Re(α),Re(β))],y∈(min(Im(α),Im(β)),max(Im(α),Im(β))]}
同様に
Imμ:A→RもImμ{x+iy∈C;x∈(min(Re(α),Re(β)),max(Re(α),Re(β))],y∈(min(Im(α),Im(β)),max(Im(α),Im(β))]}
と定義すると,Reμ,Imμとも明らかに複素測度の定義を満たします。
J':[a,b]→C (a,b∈R, a 0,
Imμ((J^{++}(p_m), J^{++}(p_{m+1})]) = Im J^{++}(p_{m+1})-Im J^{++}(p_m) > 0
が言える。従って,
η_m^± := inf Re f^±((J^{++}(p_m}),J^{++}(p_{m+1})]),
λ_m ^± := inf Im f^±((J^{++}(p_m}),J^{++}(p_{m+1})]) (複合同順)
と置くと,
ア^{++} =
lim_{n→∞}∪_{(p_m)_{m=2}^{k(n)}∈δ^{-1}(1/n)}{農{m=1}^{k(n)} η_m^+ Reμ((J^{++}(p_m), J^{++}(p_{m+1})])
- lim_{n→∞}∪_{(p_m)_{m=2}^{k(n)}∈δ^{-1}(1/n)}{農{m=1}^{k(n)} η_m^- Reμ((J^{++}(p_m), J^{++}(p_{m+1})])
+ i (lim_{n→∞}∪_{(p_m)_{m=2}^{k(n)}∈δ^{-1}(1/n)}{農{m=1}^{k(n)} λ_m^+ Reμ((J^{++}(p_m), J^{++}(p_{m+1})])
- lim_{n→∞}∪_{(p_m)_{m=2}^{k(n)}∈δ^{-1}(1/n)}{農{m=1}^{k(n)} λ_m^- Reμ((J^{++}(p_m), J^{++}(p_{m+1})]))
+ i (lim_{n→∞}∪_{(p_m)_{m=2}^{k(n)}∈δ^{-1}(1/n)}{農{m=1}^{k(n)} η_m^+ Imμ((J^{++}(p_m), J^{++}(p_{m+1})])
- lim_{n→∞}∪_{(p_m)_{m=2}^{k(n)}∈δ^{-1}(1/n)}{農{m=1}^{k(n)} η_m^- Imμ((J^{++}(p_m), J^{++}(p_{m+1})]))
- (lim_{n→∞}∪_{(p_m)_{m=2}^{k(n)}∈δ^{-1}(1/n)}{農{m=1}^{k(n)} λ_m^+ Imμ((J^{++}(p_m), J^{++}(p_{m+1})])
- lim_{n→∞}∪_{(p_m)_{m=2}^{k(n)}∈δ^{-1}(1/n)}{農{m=1}^{k(n)} λ_m^- Imμ((J^{++}(p_m), J^{++}(p_{m+1})]))
=:イ^{++}
と書け,
η_m^±I_{(Re J^{++}(p_m), Re J^{++}(p_{m+1})]} \nearrow Re f^±,
λ_m^±I_{(Im J^{++}(p_m), Im J^{++}(p_{m+1})]} \nearrow Im f^± (複合同順)
(as n→∞) とRe f^{±}, Im f^{±}に下から近づく可測単関数なってる事が分かる(ここでIはindicator関数を表す)。
そこで,
イ^{++}=(∫_{Re J^{++}((a^{++},b^{++}])} Re f^+ d Reμ - ∫_{Re J^{++}((a^{++},b^{++}])} Re f^- d Reμ)
+i (∫_{Re J^{++}((a^{++},b^{++}])} Im f^+ d Reμ - ∫_{Re J^{++}((a^{++},b^{++}])} Im f^- d Reμ)
+i (∫_{Im J^{++}((a^{++},b^{++}])} Re f^+ d Imμ - ∫_{Im J^{++}((a^{++},b^{++}])} Re f^- d Imμ)
-(∫_{Im J^{++}((a^{++},b^{++}])} Im f^+ d Imμ - ∫_{Im J^{++}((a^{++},b^{++}])} Im f^- d Imμ)
:=∫_{J^{++}((a^{++},b^{++}])}^{++} f dμ
と(複素ルベーグ積分の形として表せ)いう記号を便宜上の理由で導入する。同様にして,ア^{-+}では実方向が単調減少なので冒頭のμ((α,β])=|Reα-Reβ|+i|Imα-Imβ|にそぐように,且つ複素リーマン積分も考慮して書き表すと,
ア^{-+}=lim_{n→∞}∪_{(p_m)_{m=2}^{k(n)}∈δ(a^{-+},b^{-+})^{-1}(1/n)}{農{m=1}^{k(n)} inf Re f^+((J^{-+}((p_m,p_{m+1}])) (Re J^{-+}(p_{m+1})-Re J^{-+}(p_m))
-lim_{n→∞}∪_{(p_m)_{m=2}^{k(n)}∈δ(a^{-+},b^{-+})^{-1}(1/n)}{農{m=1}^{k(n)} inf Re f^-((J^{-+}((p_m,p_{m+1}])) (Re J^{-+}(p_{m+1})-Re J^{-+}(p_m))
+ i (lim_{n→∞}∪_{(p_m)_{m=2}^{k(n)}∈δ(a^{-+},b^{-+})^{-1}(1/n)}{農{m=1}^{k(n)} inf Im f^+((J^{-+}((p_m,p_{m+1}])) (Re J^{-+}(p_{m+1})-Re J^{-+}(p_m))
-lim_{n→∞}∪_{(p_m)_{m=2}^{k(n)}∈δ(a^{-+},b^{-+})^{-1}(1/n)}{農{m=1}^{k(n)} inf Im f^-((J^{-+}((p_m,p_{m+1}])) (Re J^{-+}(p_{m+1})-Re J^{-+}(p_m)))
+ i (lim_{n→∞}∪_{(p_m)_{m=2}^{k(n)}∈δ(a^{-+},b^{-+})^{-1}(1/n)}{農{m=1}^{k(n)} inf Re f^+((J^{-+}((p_m,p_{m+1}])) (Im J^{-+}(p_{m+1})- Im J^{-+}(p_m))
-lim_{n→∞}∪_{(p_m)_{m=2}^{k(n)}∈δ(a^{-+},b^{-+})^{-1}(1/n)}{農{m=1}^{k(n)} inf Re f^-((J^{-+}((p_m,p_{m+1}])) (Im J^{-+}(p_{m+1})- Im J^{-+}(p_m)))
-(lim_{n→∞}∪_{(p_m)_{m=2}^{k(n)}∈δ(a^{-+},b^{-+})^{-1}(1/n)}{農{m=1}^{k(n)} inf Im f^+((J^{-+}((p_m,p_{m+1}])) (Im J^{-+}(p_{m+1})- Im J^{-+}(p_m)
-lim_{n→∞}∪_{(p_m)_{m=2}^{k(n)}∈δ(a^{-+},b^{-+})^{-1}(1/n)}{農{m=1}^{k(n)} inf Im f^-((J^{-+}((p_m,p_{m+1}])) (Im J^{-+}(p_{m+1})- Im J^{-+}(p_m)))
=lim_{n→∞}∪_{(p_m)_{m=2}^{k(n)}∈δ(a^{-+},b^{-+})^{-1}(1/n)}{農{m=1}^{k(n)} inf Re f^+((J^{-+}((p_m,p_{m+1}])) (-|Re J^{-+}(p_{m+1})-Re J^{-+}(p_m)|)
-lim_{n→∞}∪_{(p_m)_{m=2}^{k(n)}∈δ(a^{-+},b^{-+})^{-1}(1/n)}{農{m=1}^{k(n)} inf Re f^-((J^{-+}((p_m,p_{m+1}])) (-|Re J^{-+}(p_{m+1})-Re J^{-+}(p_m)|)
+ i (lim_{n→∞}∪_{(p_m)_{m=2}^{k(n)}∈δ(a^{-+},b^{-+})^{-1}(1/n)}{農{m=1}^{k(n)} inf Im f^+((J^{-+}((p_m,p_{m+1}])) (-|Re J^{-+}(p_{m+1})-Re J^{-+}(p_m)|)
-lim_{n→∞}∪_{(p_m)_{m=2}^{k(n)}∈δ(a^{-+},b^{-+})^{-1}(1/n)}{農{m=1}^{k(n)} inf Im f^-((J^{-+}((p_m,p_{m+1}])) (-|Re J^{-+}(p_{m+1})-Re J^{-+}(p_m)|))
+ i (lim_{n→∞}∪_{(p_m)_{m=2}^{k(n)}∈δ(a^{-+},b^{-+})^{-1}(1/n)}{農{m=1}^{k(n)} inf Re f^+((J^{-+}((p_m,p_{m+1}])) (Im J^{-+}(p_{m+1})- Im J^{-+}(p_m))
-lim_{n→∞}∪_{(p_m)_{m=2}^{k(n)}∈δ(a^{-+},b^{-+})^{-1}(1/n)}{農{m=1}^{k(n)} inf Re f^-((J^{-+}((p_m,p_{m+1}])) (Im J^{-+}(p_{m+1})- Im J^{-+}(p_m)))
-(lim_{n→∞}∪_{(p_m)_{m=2}^{k(n)}∈δ(a^{-+},b^{-+})^{-1}(1/n)}{農{m=1}^{k(n)} inf Im f^+((J^{-+}((p_m,p_{m+1}])) (Im J^{-+}(p_{m+1})- Im J^{-+}(p_m)
-lim_{n→∞}∪_{(p_m)_{m=2}^{k(n)}∈δ(a^{-+},b^{-+})^{-1}(1/n)}{農{m=1}^{k(n)} inf Im f^-((J^{-+}((p_m,p_{m+1}])) (Im J^{-+}(p_{m+1})- Im J^{-+}(p_m)))
(∵Re J^{-+}(p_{m+1})-Re J^{-+}(p_m)|<0)
=lim_{n→∞}∪_{(p_m)_{m=2}^{k(n)}∈δ(a^{-+},b^{-+})^{-1}(1/n)}{農{m=1}^{k(n)} inf Re f^+((J^{-+}((p_m,p_{m+1}])) (-Reμ(J^{-+}(p_m), J^{-+}(p_{m+1})))
-lim_{n→∞}∪_{(p_m)_{m=2}^{k(n)}∈δ(a^{-+},b^{-+})^{-1}(1/n)}{農{m=1}^{k(n)} inf Re f^-((J^{-+}((p_m,p_{m+1}])) (-Reμ(J^{-+}(p_m), J^{-+}(p_{m+1})))
+ i (lim_{n→∞}∪_{(p_m)_{m=2}^{k(n)}∈δ(a^{-+},b^{-+})^{-1}(1/n)}{農{m=1}^{k(n)} inf Im f^+((J^{-+}((p_m,p_{m+1}])) (-Reμ(J^{-+}(p_m), J^{-+}(p_{m+1})))
-lim_{n→∞}∪_{(p_m)_{m=2}^{k(n)}∈δ(a^{-+},b^{-+})^{-1}(1/n)}{農{m=1}^{k(n)} inf Im f^-((J^{-+}((p_m,p_{m+1}])) (-Reμ(J^{-+}(p_m), J^{-+}(p_{m+1}))))
+ i (lim_{n→∞}∪_{(p_m)_{m=2}^{k(n)}∈δ(a^{-+},b^{-+})^{-1}(1/n)}{農{m=1}^{k(n)} inf Re f^+((J^{-+}((p_m,p_{m+1}])) Imμ(J^{-+}(p_m), J^{-+}(p_{m+1}))
-lim_{n→∞}∪_{(p_m)_{m=2}^{k(n)}∈δ(a^{-+},b^{-+})^{-1}(1/n)}{農{m=1}^{k(n)} inf Re f^-((J^{-+}((p_m,p_{m+1}])) Imμ(J^{-+}(p_m), J^{-+}(p_{m+1})))
-(lim_{n→∞}∪_{(p_m)_{m=2}^{k(n)}∈δ(a^{-+},b^{-+})^{-1}(1/n)}{農{m=1}^{k(n)} inf Im f^+((J^{-+}((p_m,p_{m+1}])) Imμ(J^{-+}(p_m), J^{-+}(p_{m+1}))
-lim_{n→∞}∪_{(p_m)_{m=2}^{k(n)}∈δ(a^{-+},b^{-+})^{-1}(1/n)}{農{m=1}^{k(n)} inf Im f^-((J^{-+}((p_m,p_{m+1}])) Imμ(J^{-+}(p_m), J^{-+}(p_{m+1})))
=-(∫_{Re J^{-+}((a^{-+},b^{-+}])} Re f^+ d Reμ - ∫_{Re J^{-+}((a^{-+},b^{-+}])} Re f^- d Reμ)
-i (∫_{Re J^{-+}((a^{-+},b^{-+}])} Im f^+ d Reμ - ∫_{Re J^{-+}((a^{-+},b^{-+}])} Im f^- d Reμ)
+i (∫_{Im J^{-+}((a^{-+},b^{-+}])} Re f^+ d Imμ - ∫_{Im J^{-+}((a^{-+},b^{-+}])} Re f^- d Imμ)
-(∫_{Im J^{-+}((a^{-+},b^{-+}])} Im f^+ d Imμ - ∫_{Im J^{-+}((a^{-+},b^{-+}])} Im f^- d Imμ)
= ∫_{J^{-+}((a^{-+},b^{-+}])}^{-+} f dμ.
更に同じ要領でJ^{--},J^{+-}についても
∫_{J^{--}((a^{--},b^{--}])}^{--} f dμ=-∫_{J^{--}((a^{--},b^{--}])}^{++} f dμ
∫_{J^{+-}((a^{+-},b^{+-}])}^{+-} f dμ=-∫_{J^{+-}((a^{+-},b^{+-}])}^{-+} f dμ
と書き表せれる事が分かる。
最後に一般のジョルダン曲線J':[a,b]→Cには4種類の部分ジョルダン曲線J^{++},J^{-+},J^{--},J^{+-}の高々可算個で表せれる事から,
J((a,b]):=J'|_{(a,b]}
= J^{++}(∪'_{k=1}^∞(a_k^{++},b_k^{++}])
∪'J^{-+}(∪'_{k=1}^∞(a_k^{-+},b_k^{-+}])
∪'J^{--}(∪'_{k=1}^∞(a_k^{--},b_k^{--}])
∪'J^{+-}(∪'_{k=1}^∞(a_k^{+-},b_k^{+-}])
⊂dom f
(但し,記号∪'は素集合同士の和集合を表す)
且つ
(a,b]=∪'_{k=1}^∞(a_k^{++},bkb_k^{++}]∪'∪'_{k=1}^∞(a_k^{-+},bkb_k^{-+}]∪'∪'_{k=1}^∞(a_k^{--},bkb_k^{--}]∪'∪'_{k=1}^∞(a_k^{+-},bkb_k^{+-}]
なるa_k^{++},bkb_k^{++},a_k^{-+},bkb_k^{-+},a_k^{--},bkb_k^{--},a_k^{+-},bkb_k^{+-}∈[a,b]が存在する時,
∫_{J'([a,b])} f(z) dz :=
農{k=1}^∞∫_{J^{++}((a_k^{++},b_k^{++}])}^{++} f dμ
+ 農{k=1}^∞∫_{J^{-+}((a_k^{-+},b_k^{-+}])}^{-+} f dμ
+ 農{k=1}^∞∫_{J^{--}((a_k^{--},b_k^{--}])}^{--} f dμ
+ 農{k=1}^∞∫_{J^{+-}((a_k^{+-},b_k^{+-}])}^{+-} f dμ∈C
の時, fはJ'[a,b]上で複素リーマン積分可能といい,∫_{J'([a,b])} f(z) dzはfはJ'[a,b]上で複素リーマン積分と呼ぶ。
これなら,実リーマン積分にて
∫_a^bf(x)dx =∫_{|a-b|} f dμ if a≦b、-∫_{|a-b|} f dμ if a>b,
と実ルベーグ積分に'向き'を導入して定義できる事と同様に,
ジョルダン曲線の逆向きの複素リーマン積分∫_{-J'([a,b])} f(z) dzは-∫_{J'([a,b])} f(z) dz
と書けることが分かり辻褄が合うと思いますが如何でしょうか?