Analysis II für Mathematiker

Dann ist die Funktion g auf I l Riemann-integrierbar, und es gilt∫ ∫ ( ∫ )f(x,y)d(x,y) = f(x,y)dx dy. (13.1)II l I kBeweis Die Existenz des iterierten Integrals sowie die Identität (13.1) folgen ausdem Satz über iterierte Grenzwerte von Doppelfolgen (= Satz 9.17). Wir sehenuns einige Details des Beweises an.eine Zerlegung des Intervalles I k und ξ (m)k= (ξ (m)k,i ) eineine Zerlegung von I l mit= (ξ (n)l,j ). Dann definiert Z(m,n) := Z (m)k×Z (n)leine Zerlegungvon I, und ξ (m,n) := (ξ (m)k,ξ (n)l) ist ein zugehöriger Zwischenvektor. Wir erhaltenFür m ∈ N sei Z (m)kzugehöriger Zwischenvektor, und für n ∈ N sei Z (n)lZwischenvektor ξ (n)lS(Z (m,n) ,ξ (m,n) ,f) := ∑ (i,j)= ∑ (∑jSeien nun die Zerlegungsfolgen ( Z (m)kf(ξ (m)k,i ,ξ(n) l,j )|I(m) k,i ||I(n) l,i |if ( ξ (m)k,i , ) )ξ(n) (m)l,j |Ik,i |)m≥0 , ( Z (n)l)n≥0|I (n)l,i|. (13.2)so beschaffen, dass |Z(m)k|→ 0 und |Z (n)l| → 0 für m → ∞ bzw. n → ∞. Für die Produktzerlegung Z (m,n)gilt dann offenbar |Z (m,n) | → 0 für (m,n) → ∞. Da f auf I Riemann-integrierbarist, konvergiert die linke Seite von (13.2) für (m,n) → ∞ gegen ∫ I f(x,y)d(x,y).Außerdem wissen wir aus der Voraussetzung, dass für m → ∞ für jedes feste ξ (n)l,jder Klammerterm auf der rechten Seite von (13.2) konvergiert:limm→∞∑i∫f(ξ (m)k,i ,ξ(n) l,j )|I(m) k,i | =f(x,ξ (n)l,jI k)dx = g(ξ(n)l,j ).Nach dem erwähnten Satz 9.17 existiert dann auch der iterierte Grenzwert∑∫ (lim g(ξ (n)n→∞l,j )|I(n) l,j∫I ∫ )| = g(y)dy = g(x,y)dx dyl I l I kund stimmt mitüberein.j∫lim(m,n)→∞ S(Z(m,n) ,ξ (m,n) ,f) = f(x,y)d(x,y)IFolgerung 13.16 (Satz über Vertauschung der Integrationsreihenfolge)Die Bezeichnungen seien wie in Satz 13.15. Ist f auf I = I k × I l Riemannintegrierbar,und existieren die Integrale∫∫f(x,y)dx für jedes y ∈ I l und f(x,y)dy für jedes x ∈ I k ,I k I l250