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测度论的

编辑:chaxungu时间:2022-09-28 08:27:35分类:数理化学

测度理论是实变函数论的基础。

所谓测度,通俗的讲就是测量几何区域的尺度。我们知道直线上的闭区间的测度就是通常的线段长度;平面上一个闭圆盘的测度就是它的面积。

对于更一般的集合,我们能不能定义测度呢?比如直线上所有有理数构成的集合,它的测度怎么衡量呢?

一个简单的办法,就是先在每个有理点上找一个开区间覆盖它,就好比给它带个“帽子”。因为有理数集是可列集(就是可以排像自然一样排好队,一个个数出来,也叫可数集,见集合论),所以我们可以让第n个有理数上盖的开区间长度是第一个有理数(比方是1)上盖的开区间长度的2^n分之一。这样所有那些开区间的长度之和是个有限值(就是1上的开区间长度的2倍)。

现在我们让1上的开区间逐渐缩小趋向于一个点,那么所有区间的总长度也相应缩小,趋向于长度0。这样我们就说有理数集的测度是0。用上面这种方法定义的测度也叫外测度。

一个几何区域有了测度,我们就可以定义上面的函数的积分,这是推广的黎曼积分。

比如实数上的狄利克雷函数d(x)=1(如果x是有理数),0(如果x是无理数)。如果按照通常的理解,我们发现狄利克雷函数在整个数轴上的定积分不存在;但是按照上面讲的有理数的测度,我们就可以求出它的定积分是0。



实直线上的测度如下给出:



设e是实数集,考虑可数个区间(aj,bj)满足对任何x∈e,都有某个j,使得x∈(aj,bj);考虑所有情形下和(b1-a1)+(b2-a2)+..的下确界称为e的外测度



如果对任何集合f都有e∩f和f\e的外测度之和等于f的外测度,称e可测,定义其测度等于外测度



直观含义上面的朋友已经解释过了
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测度的相关数学定义:
集函数:设Ψ是上的非空集合类。若对于每个一个a∈Ψ,都有一个实数或者±∞之一与之对应(为确定起见,下面假定只取+∞),记为φ(a),且至少有一个a∈Ψ,使得φ(a)取有限值,称φ(a)为定义在Ψ上的集函数。
(1)若对任意的正整数n以及任意的ai∈Ψ,i=1,2……,n,ai∩aj=ø(i≠j),且(a1∪a2∪…ai∪…an)∈Ψ,有
φ(a1∪a2∪…ai∪…an)=∑[φ(a1)∪φ(a2)∪…φ(ai)∪…φ(an)],
则称φ在Ψ上具有有限可加性,也称φ是Ψ上的有限可加集函数。
(2)若对可列集的ai∈Ψ,i=1,2……,n,ai∩aj=ø(i≠j),且(a1∪a2∪…ai∪…a∞)∈Ψ,有
φ(a1∪a2∪…ai∪…a∞)=∑[φ(a1)∪φ(a2)∪…φ(ai)∪…φ(a∞)],
则称φ在Ψ上具有完全可加性或者б-可加性,也称φ是Ψ上的б-可加集函数或者广义测度。
(3)若对每一个a∈Ψ,φ(a)都取有限值,则称φ为上的有限集函数。如果对每一个a∈Ψ,存在一个集合序列⊂Ψ,使得
a⊂(a1∪a2∪…ai∪…a∞),φ(an)<+∞,n=1,2,……
则称φ是Ψ上的б-有限集函数。
(4)若集函数为有限可加且只取非负值则称为有限可加测度。若集函数为б-可加,且只取非负值,则称为测度,用μ或ν表示。具有性质Ω∈Ψ且ν(Ω)=1的测度,称为概率测度或者简称概率,一般用p表示。

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