stringtranslate.com

Установить функцию

В математике, особенно в теории меры , функция множества — это функция , областью определения которой является семейство подмножеств некоторого заданного множества и которая (обычно) принимает свои значения в расширенной строке действительных чисел , состоящей из действительных чисел и

Функция множества обычно предназначена для измерения подмножеств тем или иным способом. Меры являются типичными примерами «измерения» функций множества. Поэтому термин «функция множества» часто используется, чтобы избежать путаницы между математическим значением слова «мера» и его общеязыковым значением.

Определения

Если это семейство множеств над (это означает, что где обозначает набор степеней ), то функция множества on — это функция с областью определения и кодоменом или, иногда, кодоменом вместо этого является некоторое векторное пространство , как в случае с векторными мерами , комплексными мерами и проекциями . ценные меры . Область определения функции множества может иметь любые числовые свойства; Часто встречающиеся свойства и категории семейств перечислены в таблице ниже.

В общем, обычно предполагается, что оно всегда четко определено для всех или, что эквивалентно, что не принимает оба значения и . В этой статье впредь это будет предполагаться; хотя в качестве альтернативы все приведенные ниже определения могут быть уточнены такими утверждениями, как «всякий раз, когда определяется сумма/ряд». Иногда это делается с помощью вычитания, например, с помощью следующего результата, который верен всякий раз, когда является конечно аддитивным:

Формула разницы наборов :определяется с помощьюудовлетворяющихи

Нулевые наборы

Набор называетсянулевой набор (относительно) или простоnull , если Wheneverне равно тождественно ни одному из них,илитогда обычно также предполагается, что:

Вариация и масса

The Полная вариация набора равна

абсолютное значениенормуполунормуполунормированном пространствеПолнаямасса

Функция множества называетсяконечно, если для каждогозначениеравноконечный (что по определению означает, чтои;бесконечное значение – это значение, равноеили). Каждая функция конечного множества должна иметь конечную массу.

Общие свойства функций множеств

Функция множества на называется [1]

Произвольные суммы

Как описано в разделе этой статьи, посвященном обобщенным рядам , для любого семейства действительных чисел , индексированного произвольным набором индексов , можно определить их сумму как предел сети конечных частичных сумм , где область определения направлена . Всякий раз, когда эта сеть сходится, тогда ее предел обозначается символами, а если вместо этого эта сеть расходится к, то это можно указать, написав Любая сумма по пустому множеству определяется как ноль; то есть если то по определению.

Например, если для каждого то И можно показать, что Если то обобщенный ряд сходится тогда и только тогда, когда сходится безусловно (или, что то же самое, сходится абсолютно ) в обычном смысле. Если обобщенный ряд сходится в то и то, и другое сходится к элементам и множество обязательно счетно (т. е. либо конечно, либо счетно бесконечно ); это остается верным , если заменить его любым нормированным пространством . [доказательство 1] Отсюда следует, что для того, чтобы обобщенный ряд сходился в или необходимо, чтобы все, кроме не более чем счетного числа, были равны, что означает, что это сумма не более чем счетного числа ненулевых членов. Другими словами, если несчетно, то обобщенный ряд не сходится.

Таким образом, из-за природы действительных чисел и их топологии каждый сходящийся обобщенный ряд действительных чисел (индексированный произвольным набором) может быть сведен к обычному абсолютно сходящемуся ряду из счетного числа действительных чисел. Таким образом, в контексте теории меры рассмотрение бесчисленного множества множеств и обобщенных рядов дает мало пользы. В частности, именно поэтому определение «счетно-аддитивного» редко расширяется от счетного числа множеств в (и обычного счетного ряда ) до произвольного числа множеств (и обобщенного ряда ).

Внутренние меры, внешние меры и другие свойства

Говорят, что функция множества / удовлетворяет [1]

Если определена бинарная операция , то говорят, что функция множества

Определения, связанные с топологией

Если топология включена, то говорят, что функция множества :

Отношения между функциями множества

Если и являются двумя заданными функциями, то:

Примеры

Примеры функций набора включают в себя:

Жорданова мера on — это функция множества, определенная на множестве всех ее измеримых по Жордану подмножеств, которая переводит измеримое по Жордану множество в его жорданову меру.

Мера Лебега

Мера Лебега on — это функция множества, которая ставит в соответствие неотрицательное действительное число каждому набору действительных чисел, принадлежащему -алгебре Лебега . [5]

Его определение начинается с набора всех интервалов действительных чисел, который является полуалгеброй на . Функция, которая присваивает каждому интервалу его, является конечно-аддитивной функцией множества (явно, если имеет конечные точки , то ). Эту функцию множества можно расширить до внешней меры Лебега, на которой находится трансляционно-инвариантная функция множества , которая отправляет подмножество в нижнюю границу .

𝜎-алгебрукритерию Каратеодори
мерой ЛебегаМножества Виталинеизмеримых множеств

Бесконечномерное пространство

Как подробно описано в статье о бесконечномерной мере Лебега , единственной локально конечной и трансляционно-инвариантной борелевской мерой в бесконечномерном сепарабельном нормированном пространстве является тривиальная мера . Однако можно определить гауссовы меры на бесконечномерных топологических векторных пространствах . Структурная теорема для гауссовских мер показывает, что абстрактная конструкция винеровского пространства — по существу единственный способ получить строго положительную гауссову меру в сепарабельном банаховом пространстве .

Конечно-аддитивные трансляционно-инвариантные функции множества

Единственная трансляционно-инвариантная мера на области , которая конечна на каждом компактном подмножестве, - это тривиальная функция множества , которая тождественно равна (т. е. переводит каждую в ) [6] . Однако, если счетная аддитивность ослаблена до конечной аддитивности, то нетривиальная функция множества с этими свойствами действительно существует, и более того, некоторые из них даже оценены в. Фактически, такие нетривиальные функции множества будут существовать, даже если ее заменить любой другой абелевой группой [7]

Теорема [8]  —  Если есть какая-либо абелева группа , то существует конечно-аддитивная и трансляционно-инвариантная [примечание 1] функция множества массы

Расширение функций набора

Переход от полуалгебр к алгебрам

Предположим, что это функция множества на полуалгебре над и пусть

алгебройалгеброй
[9]

Если оно конечно аддитивно, то оно имеет уникальное расширение до функции множества, определяемой путем отправки (где указывает, что они попарно не пересекаются ) в: [9]

[9]

Если, кроме того, расширено вещественнозначно и монотонно (что, в частности, будет иметь место, если оно неотрицательно), то оно будет монотонным и конечно субаддитивным: для любого такого, что [9]

Расширение от колец до σ-алгебр.

Если является предмерой на кольце множеств (например, алгебре множеств ) над then , имеет расширение до меры на σ-алгебре, порожденной формулой. Если σ-конечно, то это расширение уникально.

Чтобы определить это расширение, сначала расширьте его до внешней меры на

измеримыми по Каратеодори множествами

Ограничение внешних мер

Если это внешняя мера на множестве, где (по определению) область определения обязательно является степенным множеством , то подмножество называется –измеримым или измеримым по Каратеодори , если оно удовлетворяет следующему критерию Каратеодори :

_

Семейство всех –измеримых подмножеств является σ-алгеброй и ограничение внешней меры на это семейство есть мера .

Смотрите также

Примечания

  1. ^ ab Durrett 2019, стр. 1–37, 455–470.
  2. ^ Дарретт 2019, стр. 466–470.
  3. ^ Ройден и Фитцпатрик 2010, с. 30.
  4. ^ Калленберг, Олав (2017). Случайные меры, теория и приложения . Швейцария: Шпрингер. п. 21. дои : 10.1007/978-3-319-41598-7. ISBN 978-3-319-41596-3.
  5. ^ Колмогоров и Фомин 1975 г.
  6. ^ Рудин 1991, с. 139.
  7. ^ Рудин 1991, стр. 139–140.
  8. ^ Рудин 1991, стр. 141–142.
  9. ^ abcd Durrett 2019, стр. 1–9.
  1. ^ Функция , инвариантная к трансляции, означает, что для каждого подмножества

Доказательства

  1. ^ Предположим, что сеть сходится к некоторой точке метризуемого топологического векторного пространства (например, или нормированного пространства ), где напомним, что областью определения этой сети является направленное множество. Как и любая сходящаяся сеть, эта сходящаяся сеть частичных сумм является сетью Коши , которая для этой конкретной сети означает (по определению), что для каждой окрестности начала координат в существует конечное подмножество такое , что для всех конечных надмножеств это означает, что для каждого (взяв и ). Поскольку метризуема, она имеет счетную окрестную базу в начале координат, пересечение которой обязательно (поскольку является хаусдорфовой ТВС). Для каждого положительного целого числа выберите конечное подмножество такое, что для каждого если принадлежит то принадлежит к Таким образом, для каждого индекса , который не принадлежит счетному множеству

Рекомендации

дальнейшее чтение