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测度

测度,数学术语。数学上,测度(Measure)是一个函数,它对一个给定集合的某些子集指定一个数,这个数可以比作大小、体积、概率等等。传统的积分是在区间上进行的,后来人们希望把积分推广到任意的集合上,就发展出测度的概念,它在数学分析概率论有重要的地位。

测度论是实分析的一个分支,研究对象有σ代数、测度、可测函数和积分,其重要性在概率论和统计学中都有所体现。

定义

定义1:构造一个集函数,它能赋予实数集簇М中的每一个集合E一个非负扩充实数mE。我们将此集函数称为E的测度。

定义2:设Γ是集合X上一σ代数,是一集合函数,且ρ满足 :

(1)(非负性)对任意的,有;

(2)(规范性);

(3)(完全可加性)对任意的一列两两不交集合有

则称ρ是定义在X上的一个测度,Γ中的集合是可测集,不在Γ中的集合是不可测集。特别的,若 ,则称ρ为概率测度

性质

下面的一些性质可从测度的定义导出:

单调性

测度 的单调性:若 和 为可测集,而且 ,则 。

可数个可测集的并集的测度

若 为可测集(不必是两两不交的),则集合的并集是可测的,且有如下不等式(“次可列可加性”):

如果还满足并且对于所有的, ,则如下极限式成立:

可数个可测集的交集的测度

若 为可测集,并且对于所有的, ,则 的交集是可测的。进一步说,如果至少一个的测度有限,则有极限:

如若不假设至少一个 的测度有限,则上述性质一般不成立。例如对于每一个,令 这里,全部集合都具有无限测度,但它们的交集空集

完备性

一个可测集 称为零测集,如果 。零测集的子集称为可去集,它未必是可测的,但零测集自然是可去集。如果所有的可去集都可测,则称该测度为完备测度。

一个测度可以按如下的方式延拓为完备测度:考虑 的所有这样的子集 F,它与某个可测集 E仅差一个可去集,也就是说 E与 F的对称差包含于一个零测集中。由这些子集 F生成的σ代数,并定义 的值就等于。

例子

下列是一些测度的例子(顺序与重要性无关)。

计数测度定义为 的“元素个数”。

一维勒贝格测度是定义在 的一个含所有区间的σ代数上的、完备的、平移不变的、满足的唯一测度。

Circular angle测度是旋转不变的。

局部紧拓扑群上的哈尔测度是勒贝格测度的一种推广,而且也有类似的刻划。

恒零测度定义为,对任意的。

每一个概率空间都有一个测度,它对全空间取值为1(于是其值全部落到单位区间中)。这就是所谓概率测度。见概率论公理。

其它例子,包括:保罗·狄拉克测度、波莱尔测度、若尔当测度、遍历测度、欧拉测度、高斯测度、贝尔测度、拉东测度

参考资料