مقياس العد

في الرياضيات ، وتحديداً في نظرية القياس ، يُعدّ قياس العدّ طريقة بديهية لوضع قياس على أي مجموعة – يُعتبر "حجم" المجموعة الجزئية هو عدد العناصر في المجموعة الجزئية إذا كانت المجموعة الجزئية تحتوي على عدد محدود من العناصر، و "اللانهاية"{\displaystyle \infty }إذا كانت المجموعة الجزئية لانهائية . [ 1 ]

يمكن تعريف مقياس العد على أي فضاء قابل للقياس (أي أي مجموعة).X{\displaystyle X}إلى جانب جبر سيجما) ولكنه يُستخدم في الغالب على المجموعات القابلة للعد . [ 1 ]

في الترميز الرسمي، يمكننا تحويل أي مجموعةX{\displaystyle X}إلى مساحة قابلة للقياس عن طريق أخذ مجموعة القوى الخاصة بـX{\displaystyle X}كجبر سيجماΣ؛{\displaystyle \Sigma أي جميع المجموعات الفرعية منX{\displaystyle X}هي مجموعات قابلة للقياس. ثم يكون مقياس العدμ{\displaystyle \mu }في هذه المساحة القابلة للقياس(X،Σ){\displaystyle (X,\Sigma )}هو المقياس الإيجابيΣ[0،+]{\displaystyle \Sigma \to [0,+\infty ]}محدد بواسطة μ(أ)={|أ|لو أ محدود+لو أ لا نهائي{\displaystyle \mu (A)={\begin{cases}\vert A\vert &{\text{إذا كانت }}A{\text{ محدودة}}\\+\infty &{\text{إذا كانت }}A{\text{ لانهائية}}\end{cases}}} للجميعأΣ،{\displaystyle A\in \Sigma ,}أين|أ|{\displaystyle \vert A\vert }يشير إلى عدد عناصر المجموعةأ.{\displaystyle A.}[ 2 ]

مقياس العد على(X،Σ){\displaystyle (X,\Sigma )}تكون الفضاءات منتهية من النوع σ إذا وفقط إذاX{\displaystyle X}قابل للعد . [ 3 ]

التكامل على مجموعة الأعداد الطبيعية ذات القياس العددي

خذ مساحة القياس(شمال،2شمال،μ){\displaystyle (\mathbb {N} ,2^{\mathbb {N} },\mu )}، أين2شمال{\displaystyle 2^{\mathbb {N} }}هي مجموعة جميع المجموعات الجزئية من الأعداد الطبيعية وμ{\displaystyle \mu }مقياس العد. خذ أي شيء قابل للقياسو:شمال[0،]{\displaystyle f:\mathbb {N} \to [0,\infty ]}كما هو مُعرَّف فيشمال{\displaystyle \mathbb {N} }،و{\displaystyle f}يمكن تمثيلها نقطيًا على النحو التالي:و(x)=ن=1و(ن)1{ن}(x)=ليمم ن=1مو(ن)1{ن}(x) ϕم(x)=ليممϕم(x){\displaystyle f(x)=\sum _{n=1}^{\infty }f(n)1_{\{n\}}(x)=\lim _{M\to \infty }\underbrace {\ \sum _{n=1}^{M}f(n)1_{\{n\}}(x)\ } _{\phi _{M}(x)}=\lim _{M\to \infty }\phi _{M}(x)}

كلϕم{\displaystyle \phi _{M}}قابل للقياس. علاوة على ذلكϕم+1(x)=ϕم(x)+و(م+1)1{م+1}(x)ϕم(x){\displaystyle \phi _{M+1}(x)=\phi _{M}(x)+f(M+1)\cdot 1_{\{M+1\}}(x)\geq \phi _{M}(x)}. بل وأكثر من ذلك، كما هو الحال مع كلϕم{\displaystyle \phi _{M}}هي دالة بسيطةشمالϕمدμ=شمال(ن=1مو(ن)1{ن}(x))دμ=ن=1مو(ن)μ({ن})=ن=1مو(ن)1=ن=1مو(ن)// _ {n=1}^{M}f(n)\cdot 1=\sum _{n=1}^{M}f(n)}وبالتالي، وفقًا لنظرية التقارب الرتيب شمالودμ=ليممشمالϕمدμ=ليممن=1مو(ن)=ن=1و(ن){\displaystyle \int _{\mathbb {N} }fd\mu =\lim _{M\to \infty }\int _{\mathbb {N} }\phi _{M}d\mu =\lim _{M\to \infty }\sum _{n=1}^{M}f(n)=\sum _{n=1}^{\infty }f(n)}

مناقشة

يُعدّ مقياس العدّ حالة خاصة من بنية أكثر عمومية. وباستخدام الترميز المذكور أعلاه، فإن أي دالةو:X[0،){\displaystyle f:X\to [0,\infty )}يُعرّف مقياسًاμ{\displaystyle \mu }على(X،Σ){\displaystyle (X,\Sigma )}عبر μ(أ):=أأو(أ) للجميع أX،{\displaystyle \mu (A):=\sum _{a\in A}f(a)\quad {\text{ لجميع }}A\subseteq X,} حيث يُعرَّف المجموع الذي قد يكون غير قابل للعد للأعداد الحقيقية بأنه القيمة العليا للمجاميع على جميع المجموعات الجزئية المنتهية، أي yY Ry := رشفةFY،|F|<{yFy}.{\displaystyle \sum _{y\,\in \,Y\!\ \subseteq \,\mathbb {R} }y\ := \sup _{F\subseteq Y,\,|F|<\infty }\left\{\sum _{y\in F}y\right\}.} مع أخذو(x)=1{\displaystyle f(x)=1}للجميعxX{\displaystyle x\in X}يعطي مقياس العد.

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 قياس العد في PlanetMath .
  2. ^ شيلينغ، رينيه ل. (2005). التدابير، لا يتجزأ ومارتينجال . مطبعة جامعة كامبريدج. ص.  27. رقم ISBN 0-521-61525-9.
  3. هانسن، إرنست (2009). نظرية القياس ( الطبعة الرابعة). قسم العلوم الرياضية، جامعة كوبنهاغن. ص 47. ISBN   978-87-91927-44-7.