基礎:樣本空間、事件與公理

可數可加性(countable additivity)

可數可加性是柯爾莫哥洛夫公理中第三條、也是最強大的一條。它說:若你有一串事件,可能無限多個,且兩兩互斥——意思是其中任兩個不能同時發生——那麼這串清單中某個事件發生的機率,就只是它們各自機率的總和。對兩個互斥事件,這就是熟悉的 P(A 或 B) = P(A) + P(B);這條公理只是堅持同樣的相加方式對一串無盡的清單 A1, A2, A3 等等也成立。

為什麼要對無限清單而不只是有限清單要求它?因為太多自然的問題本質上就是無限的。「擲到第一個正面之前要擲幾次硬幣?」的答案是 1, 2, 3, ...,沒有上界;事件「第 n 次擲到第一個正面」彼此互斥而且有無限多個,要得到總機率 1,你就必須被允許把無限多項加總起來。光靠有限可加性太弱,無法乾淨地處理這些極限;可數可加性正是讓「對可數無窮求和」乖乖聽話所需的力度。

兩個誠實的界線。第一,這些事件必須是真正互斥的——若它們交疊,你不能單純相加,而要改用容斥原理。第二,這個詞是「可數」,不是任意:公理涵蓋你能用整數編號的清單(有限或可數無窮),但不涵蓋像「一段區間裡所有的點」這樣的不可數集合。這個限制不是缺陷;它正是讓機率保持一致的關鍵,也是機率連續性、乃至最終測度論由之生長的種子。

擲一枚公正硬幣直到出現第一個正面。P(第 n 次出現第一個正面) = (1/2)^n。這些事件互斥,所以由可數可加性,你終究會得到一個正面的機率是 (1/2) + (1/4) + (1/8) + ... = 1——這整個無窮和恰好落在「確定」上。

把無限多個互斥的機會加總是合法且必要的——這份許可正是可數可加性。

它只適用於可數的互斥事件清單;對不可數多個它可能失效,這正是為什麼連續空間裡每個單點機率為零、合起來卻填滿整個空間。

又称
sigma-additivitycountable additivity axiom可列可加性σ-可加性