测度论
测度
测度是一种为集合精确指派“大小”——长度、面积、体积、概率——的方法,并且这种指派要符合大小本应有的性质。若把一块区域切成互不重叠的若干片,这些片的大小之和应当等于整体的大小。测度正是完成这件事的数学机器,而关键在于,它对无穷多片也照样成立。
形式地说,固定一个集合 X 与 X 的子集构成的一个西格玛代数 A(即“可测”集族)。测度是从 A 到扩充非负实数 [0, +无穷] 的一个函数 mu,满足 mu(空集) = 0,且具有可数可加性:对任意一列两两不相交的集合 A_1, A_2, ...(均属于 A),有 mu(诸 A_n 之并) = sum mu(A_n)。三元组 (X, A, mu) 称为测度空间。
可数可加性是问题的核心,正是它使测度论比朴素的面积概念更为强大。它严格强于有限可加性:确实存在有限可加但非可数可加的集函数,但它们太弱,无法支撑一套良好的积分理论。还须注意,测度允许取值 +无穷(整条实直线在勒贝格测度下即如此),且两个不同的可测集可以有相同的测度。
在配有勒贝格测度 m 的实直线上,区间 [0, 1] 的测度 m([0,1]) = 1,单点集 {3} 的测度 m({3}) = 0,整条直线 m(R) = +无穷。将 [0, 2] 分成 [0, 1) 与 [1, 2],得 1 + 1 = 2,正合可加性的要求。
测度在互不相交的片上相加——即便有无穷多片。
由可数可加性可免费推出若干基本性质:单调性、有限可加性,以及自下连续性与(在有限性条件下)自上连续性。这些是本学科日常使用的工具。
又称
另见