Lᵖ 空间与积分理论
拉东—尼科迪姆定理
拉东—尼科迪姆定理回答了一个貌似简单的问题:何时一个测度能表示为另一个测度「以某密度加权」?若测度 nu 从不在参照测度 mu 一无所见之处指派质量,则该定理许诺存在单个函数——一个密度——逐点告诉你每单位 mu 之物上坐落着多少 nu 之物。它是概率密度、变量替换与条件期望的严格基础。
确切地:设 mu 为 sigma 有限,nu 为关于 mu 绝对连续的 sigma 有限(或带符号)测度,即 nu << mu。则存在可测函数 f(当 nu 为测度时非负),使对每个可测集 E 有 nu(E) = f dmu 在 E 上的积分。此 f 在关于 mu 几乎处处相等的意义下唯一,称作拉东—尼科迪姆导数,记作 dnu/dmu。
前提至关紧要。绝对连续是必要的——点质量无法表为关于勒贝格测度的密度——而 sigma 有限性也不能径直舍去:相对于不可数集上的计数测度,一个勒贝格型的绝对连续测度未必有密度。当所有前提成立时,该导数在复合下表现得像普通导数:链式法则 d(lambda)/d(mu) = (d lambda/d nu)(d nu/d mu) 几乎处处成立。
设 mu 为 [0, 1] 上的勒贝格测度,nu(E) = 2x dx 在 E 上的积分。则 nu << mu,且拉东—尼科迪姆导数为 dnu/dmu = 2x:例如 nu([0, 1/2]) = 2x 在 [0, 1/2] 上的积分 = 1/4。
密度 2x 即从 mu 还原出 nu 的拉东—尼科迪姆导数。
在概率论中,拉东—尼科迪姆导数无处不在:概率密度函数就是 dP/d(勒贝格),似然比就是 dQ/dP,而条件期望被定义为一个测度限制到子 sigma 代数上的拉东—尼科迪姆导数。
另见