测度论
可测函数
可测函数是与测量机制相容的函数:每当你问“哪些输入使输出落在这块区域里?”,答案总是一个你被允许测量的集合。换言之,该函数绝不会把一个好的目标集拉回成一团不可测的乱麻。正是这种相容性,恰是积分这个函数所需的条件。
形式地说,设 (X, A) 与 (Y, B) 为可测空间。函数 f 从 X 到 Y 称为可测,若 B 中每个集合的原像都落在 A 中:对一切 B 属于 B,f 的逆像 f-inverse(B) 属于 A。对实值函数,取 B 为博雷尔西格玛代数,一个便捷的等价检验是:{x : f(x) 大于 a} 对每个实数 a 都可测。R 上的连续函数自动是博雷尔可测的。
可测性远比连续性弱——剧烈不连续的函数仍可能可测——但它在分析运算下稳健:可测函数的和、积、上确界、下确界、上极限、下极限以及逐点极限仍是可测的。这种对逐点极限的封闭性(连续性恰恰严重欠缺),正是可测函数成为积分与极限定理之恰当类别的原因。
任一可测集 E 的特征函数(在 E 上取 1、E 外取 0)是可测的,因为 {x : 1_E(x) 大于 a} 依 a 的不同恰为空集、E 或整个 X 之一。同样,逐点收敛的可测函数列之极限仍可测。
可测函数对逐点极限封闭——这与连续函数不同。
“可测集的原像可测”这一日常口号,呼应了连续性的拓扑定义(“开集的原像是开集”)。可测性之于西格玛代数,正如连续性之于拓扑。
另见