Lᵖ 空間與積分理論
乘積測度
乘積測度是當你已知如何沿每條軸量度「長度」之後,用以量度「面積」的方法。若一個空間量度水平方向的延展,另一個量度豎直方向的延展,乘積測度便把一個矩形的測度定為其寬與高之積,再把這條規則一致地推廣到合併空間中遠為複雜的區域。它是二重積分背後的抽象引擎。
給定兩個 sigma 有限測度空間 (X, A, mu) 與 (Y, B, nu),乘積 sigma 代數 A ⊗ B 由可測矩形 A × B(A 屬於 A、B 屬於 B)生成。在該 sigma 代數上存在唯一的測度 mu × nu,對所有這類矩形滿足 (mu × nu)(A × B) = mu(A) 乘以 nu(B)。唯一性需要 sigma 有限性;缺之則構造可能不唯一。R^2 上的勒貝格測度正是這樣作為 R 上勒貝格測度兩份副本的乘積而生(再行完備化)。
如此小心地構造該測度,意在使逐個變量地在乘積上積分成為合法。一般集合的測度透過切片計算:固定 x,在 Y 中量度切片,再把這些切片測度對 X 積分——而富比尼—托內利定理確證以另一順序進行會給出同樣的答案。一個微妙處:兩個完備測度之乘積(如勒貝格 × 勒貝格)未必完備,故通常事後再作完備化。
在 X = Y = [0, 1] 上配勒貝格測度,三角形 T = {(x, y) : 0 <= y <= x <= 1} 的乘積測度透過切片計算:對固定的 x,切片長度為 x,故 (mu × nu)(T) = 在 [0,1] 上對 x dx 的積分 = 1/2——即該三角形的面積。
切片把一個二維測度化為嵌套的一維積分。
另見