测度
在数学中,测度是一种将几何空间的度量(长度、面积、体积)和其他常见概念(如大小、质量和事件的概率)广义化后产生的概念。传统的黎曼积分是在区间上进行的,为了把积分推广到更一般的集合上,人们就发展出测度的概念。一个特别重要的例子是勒贝格测度,它从 维欧式空间 出发,概括了传统长度、面积和体积等等的概念。
研究测度的学问被统称为测度论,因为指定的数值通常是非负实数,所以测度论通常会被视为实分析的一个分支,它在数学分析和概率论有重要的地位。
正式定义
直观上,测度是「体积」的推广;因为空集合的「体积」当然为零,而且互相独立的一群(可数个)物体,总「体积」当然要是所有物体「体积」直接加总(的极限)。而要定义「体积」,必须先要决定怎样的一群子集合,是「可以测量的」,详细请见σ-代数。
如果将 的值域扩展到复数,也就是说 ,那 会被进一步称为复数测度。[1]
定义的分歧
若照着上述定义,根据可数可加性,不少母集合本身的测度值会变成无穷大(如对 本身取勒贝格测度),所以实际上不存在。但某些书籍[2]会形式上将无穷大视为一个数,而容许测度取值为无穷大;这样定义的书籍,会把只容许有限实数值的测度称为(非负)有限测度。但这样"定义",会造成可数可加性与数列收敛的定义产生矛盾。
所以要延续体积是一种"度量"的这种直观概念(也就是严谨的定义勒贝格测度),那就必须把σ-代数换成条件比较宽松的半集合环,然后以此为基础去定义一个对应到"体积"的前测度。
更进一步的,如果对测度空间 来说,母集合 可表示为 内的某可测集合串行 的并集:
且 只容许取有限值,则 会被进一步的称为(非负)σ-有限测度。
性质
单调性
测度的单调性: 若和为可测集,而且,则。
完备性
定义 —
是测度空间,若 且 ,则 被称为零测集(null set )。
若所有零测集的子集都可测,则 称为完备的(complete)。
直观上,因为测度的单调性,只要包含于零测集的集合,也「应该」是零测集,完备测度的定义体现了这个直观的想法。更进一步的,任意测度可以按如下的定理扩展为完备测度:[3]
证明 |
---|
例子
下列是一些测度的例子(顺序与重要性无关)。
相关条目
参考文献
- Rudin, Walter. . McGRAW-HILL. 1984: 124–124.
- Rudin, Walter. . McGRAW-HILL. 1984: 17–17.
- Rudin, Walter. . McGRAW-HILL. 1974: 29-29. ISBN 0070542333.
- R. M. Dudley, 2002. Real Analysis and Probability. Cambridge University Press.
- D. H. Fremlin, 2000. Measure Theory. Torres Fremlin.
- Paul Halmos, 1950. Measure theory. Van Nostrand and Co.
- M. E. Munroe, 1953. Introduction to Measure and Integration. Addison Wesley.
- Shilov, G. E., and Gurevich, B. L., 1978. Integral, Measure, and Derivative: A Unified Approach, Richard A. Silverman, trans. Dover Publications. ISBN 0-486-63519-8. Emphasizes the Daniell integral.
外部链接
- Hazewinkel, Michiel (编), , , Springer, 2001, ISBN 978-1-55608-010-4
- Tutorial: Measure Theory for Dummies(为初学者准备的测度论教学) (页面存档备份,存于)