普通(數值的)積分在向量值上的推廣。在分析數學的各分支中,因不同的要求,需要種種或是向量值函數的積分或是關於向量值測度的積分。向量值函數的積分有黎曼-斯蒂爾傑斯型積分和勒貝格型積分。

  黎曼-斯蒂爾傑斯型積分 常用的一種向量值積分。如果ft)是定義在[αb]上,但取“值”於拓撲線性空間L的函數,則稱f(t)是[αb]上向量值函數。設f(t)和g(t)分別是[αb]上向量值和數值函數。任取[αb]上分點組D

,作和式

其中

如果極限 存在,則稱 f關於 g在[ αb]上R-S可積,又稱 f關於 g的黎曼-斯蒂爾傑斯積分,簡稱R-S積分,記為 。類似地,也可以引入 。向量值R-S積分有許多類似於數值函數的R-S積分的性質。特別,有分部積分公式:如果 中有一個存在,則另一個必存在,且

  下面幾種向量值積分都屬於勒貝格型的。

  博赫納積分 設(x,φ,μ)是全σ有限測度空間(見測度論),φ(x)是定義在x上,取值於巴拿赫空間B的向量值函數。如果存在(x,φ)的有限個互不相交的可測集A1A2,…,An,使φAi(i=1,2,…,n)上的值恒為向量ei,而

上的值恒為0,則稱 φ是(向量值)簡單函數。如果存在 x上的一列簡單函數 { φ n( x)},使得‖ φ n( x)- f( x)‖關於 μ幾乎處處收斂於0,則稱 f( x)是 x上(取值於 B)的強可測函數。強可測函數 f( x)的范數‖ f( x)‖必是 x上的(數值)可測函數。如果 φ是簡單函數並且 μ( A i)<∞,那麼稱 φ的博赫納積分,記為 。設 f( x)是 x上向量值函數,如果存在一個可積的簡單函數列{ φ n},使得 ,就稱 fx上博赫納可積的,並稱 fx上的博赫納積分,記為 ,可以證明:對於博赫納可積函數 f,它的積分值(是向量)不依賴於{ φ n}的選取; fx上是博赫納可積的,當且僅當 f是強可測的而且‖ f( x)‖是 x上的數值可積函數。博赫納積分具有一般測度論中積分的性質。

  伯克霍夫積分 設(x,φ,μ)是全σ有限測度空間,{Ai}是x的一列互不相交的可測集,

並且 ,稱{ A i}是 x的可列剖分。設 f( x)是 x上取值於巴拿赫空間 B的向量值函數,Δ={ A i}是 x的可列剖分,如果 f在每個 A i上有界,並且

是無條件收斂的,則稱集 的凸閉包是 f( x)關於Δ的積分值域,記為 J( f,Δ)。如果對任何 ε>0,存在可列剖分Δ( ε),使集 J( f,Δ( ε))的直徑小於 ε,則稱 fx上伯克霍夫可積,並稱由一切可列剖分Δ所得的 J( f,Δ)的交集(隻有一個向量)為 fx上的伯克霍夫積分,記為 。這種積分除富比尼定理外,具有通常勒貝格積分所具有的線性、可列可加性、絕對連續性等性質。博赫納可積必然伯克霍夫可積(逆命題並不成立),並且兩個積分相等。

  更一般地,還可定義取值於具有某種拓撲結構半群上的積分,當取不同拓撲時,它可包含伯克霍夫積分和下面的積分。

  蓋爾范德意義下的弱*積分 設(x,φ,μ)是全σ有限測度空間,f(x)是定義在x上取值於巴拿赫空間B的向量值函數。如果對每個gB*(B*B的共軛空間),g(f(x))是可測函數,則稱f(x)在x上是弱可測的。在空間B是可分情況下,弱可測和強可測一致。如果對每個

x上是可積的,則必存在 f **B,使得 ,稱 f **f( x)在 X上的蓋爾范德意義下的弱 *積分,記為

  佩蒂斯積分 或稱弱積分。另一種常用的向量值積分。設(x,φ,μ)是全σ有限測度空間,f(x)是x上取值於巴拿赫空間B的弱可測函數,如果存在b)∈B使得對一切gB*成立

,則稱 fx上是佩蒂斯可積的, b)是 f的佩蒂斯積分,記 b)為 。博赫納可積必然佩蒂斯可積,並且積分相等。除去富比尼定理外,勒貝格積分的其他性質對於佩蒂斯積分也成立。

  向量值測度和積分 設(x,φ)是可測空間,如果E是定義在φ上取值於巴拿赫空間B的滿足下列條件的向量值集函數:①E(ø)=0(ø是空集);②可列可加性,對φ中任何一列互不相交的集{Ai},

則稱 E是φ上向量值測度。例如,如果( x,φ, μ)是全 σ有限測度空間, fx上取值於巴拿赫空間 B的博赫納可積函數,對任何 A∈φ,定義 ,則 E便是φ上取值於 B的向量值測度。特別,當 B是某個巴拿赫空間(或希爾伯特空間)上的有界線性算子全體按算子范數所成的巴拿赫空間時,就稱 E為φ上的算子值測度(見 譜論、 譜算子)。此外,和數值測度一樣,也可引入一個向量值測度關於另一個數值測度絕對連續的概念。但一般說來沒有拉東-尼科迪姆定理。但如果空間 B或是自反,或是希爾伯特空間,或 B的共軛空間 B *是可分的,這時就有拉東-尼科迪姆定理。(見 測度論)