Uma função mensurável (ou a valores em ) é integrável se ; então (partes positiva e negativa; partes real e imaginária no caso complexo). A integral é linear nas funções integráveis (decomponha e recombine as partes positivas; o caso complexo se reduz ao real) e satisfaz (caso real: ; caso complexo: multiplique por uma constante unimodular para tornar a integral real). Uma propriedade vale quase em toda parte (q.t.p.) se falha apenas em um conjunto -nulo; modificar em um conjunto nulo não altera integral alguma (a diferença é dominada por , de integral ).
Exemplos
Exemplo 10.13
não é contínua em ponto algum: não é Riemann-integrável — mas é trivial para Lebesgue: . A função de Thomae ( nos racionais e nos demais pontos) é contínua exatamente nos irracionais: é Riemann-integrável com integral . E as integrais de Riemann impróprias são uma noção diferente: converge como limite de (o problema de fim de semana a calcula: ), mas : a integral absoluta diverge como a série harmônica (Exercício 10.6). A teoria de Lebesgue troca a convergência condicional por teoremas de limite robustos.
Exemplo 10.16 (A função Gama)
Para , ponha
A integral converge: perto de , é integrável (); no infinito, . A integração por partes (em e, depois, passando ao limite por convergência monótona) dá a equação funcional , donde : o fatorial interpolado. Em todo , é dominada por , integrável: é e, por indução, , com . O valor é a integral gaussiana disfarçada (Problema 10.1).