دالة المجموعة

في الرياضيات، وخاصة في نظرية القياس ، دالة المجموعة هي دالة يكون مجالها عائلة من المجموعات الجزئية لمجموعة معينة، وتأخذ (عادةً) قيمها على خط الأعداد الحقيقية الممتد .R{±}،{\displaystyle \mathbb {R} \cup \{\pm \infty \},}والتي تتكون من الأعداد الحقيقيةR{\displaystyle \mathbb {R} }و±.{\displaystyle \pm \infty .}

تهدف دالة المجموعة عمومًا إلى قياس المجموعات الجزئية بطريقة ما. وتُعدّ القياسات أمثلة نموذجية على دوال المجموعة "القياسية". ولذلك، يُستخدم مصطلح "دالة المجموعة" غالبًا لتجنب الخلط بين المعنى الرياضي لكلمة "قياس" ومعناها الشائع في اللغة.

التعريفات

لوF{\displaystyle {\mathcal {F}}}هي عائلة من المجموعاتΩأوميغا(بمعنى أنF(Ω){\displaystyle {\mathcal {F}}\subseteq \wp (\Omega )}أين(Ω){\displaystyle \wp (\Omega )}تشير إلى مجموعة القوى ) ثم دالة مجموعة علىF{\displaystyle {\mathcal {F}}}هي دالةμ{\displaystyle \mu }مع النطاقF{\displaystyle {\mathcal {F}}}والمجال المشترك[-،]{\displaystyle [-\infty ,\infty ]}أو في بعض الأحيان، يكون المجال المقابل فضاءً متجهيًا ، كما هو الحال مع المقاييس المتجهة ، والمقاييس المركبة ، والمقاييس ذات القيم الإسقاطية . قد يمتلك مجال دالة المجموعة أي عدد من الخصائص؛ الخصائص الشائعة وفئات العائلات مُدرجة في الجدول أدناه.

بشكل عام، يُفترض عادةً أنμ(هـ)+μ(F){\displaystyle \mu (E)+\mu (F)}دائماً ما يكون واضحاً للجميعهـ،FF،{\displaystyle E,F\in {\mathcal {F}},}أو ما يعادل ذلك، أنμ{\displaystyle \mu }لا يتولى كلا الأمرين-{\displaystyle -\infty }و+{\displaystyle +\infty }كقيم. سيفترض هذا المقال من الآن فصاعدًا هذا؛ مع ذلك، يمكن بدلاً من ذلك تحديد جميع التعريفات أدناه بعبارات مثل "كلما تم تعريف المجموع/المتسلسلة". يتم ذلك أحيانًا بالطرح، كما هو الحال مع النتيجة التالية، والتي تتحقق كلماμ{\displaystyle \mu }هي دالة جمعية نهائية :

صيغة الفرق بين المجموعات :μ(F)-μ(هـ)=μ(Fهـ) حينما μ(F)-μ(هـ){\displaystyle \mu (F)-\mu (E)=\mu (F\setminus E){\text{ whenever }}\mu (F)-\mu (E)}يتم تعريفها بواسطةهـ،FF{\displaystyle E,F\in {\mathcal {F}}}مُرضٍهـF{\displaystyle E\subseteq F}وFهـF.{\displaystyle F\setminus E\in {\mathcal {F}}.}

مجموعات فارغة

مجموعةFF{\displaystyle F\in {\mathcal {F}}}يُطلق عليه اسممجموعة فارغة (بالنسبة إلىμ{\displaystyle \mu }) أو ببساطةلا شيء إذاμ(F)=0.{\displaystyle \mu (F)=0.} حينماμ{\displaystyle \mu }لا يساوي تمامًا أيًا منهما-{\displaystyle -\infty }أو+{\displaystyle +\infty }ثم يُفترض عادةً أيضاً ما يلي:

  • مجموعة فارغة (null) :μ()=0{\displaystyle \mu (\varnothing )=0}لوF.{\displaystyle \varnothing \in {\mathcal {F}}.}

التباين والكتلة

الالتباين الكلي لمجموعةS{\displaystyle S}يكون |μ|(S) =تعريف رشفة{|μ(F)|:FF و FS}{\displaystyle |\mu |(S)~{\stackrel {\scriptscriptstyle {\text{def}}}{=}}~\sup\{|\mu (F)|:F\in {\mathcal {F}}{\text{ and }}F\subseteq S\}} أين||{\displaystyle |\,\cdot \,|}يشير إلى القيمة المطلقة (أو بشكل أعم، يشير إلى المعيار أو شبه المعيار إذاμ{\displaystyle \mu }(متجه ذو قيم في فضاء معياري ( شبه معياري ) ). بافتراض أنF =تعريف FFFF،{\displaystyle \cup {\mathcal {F}}~{\stackrel {\scriptscriptstyle {\text{def}}}{=}}~\textstyle \bigcup \limits _{F\in {\mathcal {F}}}F\in {\mathcal {F}},}ثم|μ|(F){\displaystyle |\mu |\left(\cup {\mathcal {F}}\right)}يُطلق عليه اسمالتباين الكلي لـμ{\displaystyle \mu }وμ(F){\displaystyle \mu \left(\cup {\mathcal {F}}\right)}يُطلق عليه اسمكتلةμ.{\displaystyle \mu .}

تسمى دالة المجموعةمحدودة إذا كان لكلFF،{\displaystyle F\in {\mathcal {F}},}القيمةμ(F){\displaystyle \mu (F)}يكونمحدود (وهذا يعني بحكم التعريف أنμ(F){\displaystyle \mu (F)\neq \infty }وμ(F)-{\displaystyle \mu (F)\neq -\infty }; anالقيمة اللانهائية هي القيمة التي تساوي{\displaystyle \infty }أو-{\displaystyle -\infty }يجب أن يكون لكل دالة مجموعة منتهية كتلة منتهية .

الخصائص المشتركة لدوال المجموعات

دالة المجموعةμ{\displaystyle \mu }علىF{\displaystyle {\mathcal {F}}}يقال إنه [ 1 ]

  • غير سالب إذا تم تقييمه في[0،].{\displaystyle [0,\infty ].}
  • خاصية الجمع المحدود إذاأنا=1نμ(Fأنا)=μ(أنا=1نFأنا){\displaystyle \textstyle \sum \limits _{i=1}^{n}\mu \left(F_{i}\right)=\mu \left(\textstyle \bigcup \limits _{i=1}^{n}F_{i}\right)}لجميع المتتابعات المنتهية المنفصلة مثنى مثنىF1،...،FنF{\displaystyle F_{1},\ldots ,F_{n}\in {\mathcal {F}}}بحيثأنا=1نFأناF.{\displaystyle \textstyle \bigcup \limits _{i=1}^{n}F_{i}\in {\mathcal {F}}.}
    • لوF{\displaystyle {\mathcal {F}}}إذا كانت مغلقة في ظل الاتحادات الثنائيةμ{\displaystyle \mu }تكون جمعية منتهية إذا وفقط إذاμ(هـF)=μ(هـ)+μ(F){\displaystyle \mu (E\cup F)=\mu (E)+\mu (F)}لجميع الأزواج المنفصلةهـ،FF.{\displaystyle E,F\in {\mathcal {F}}.}
    • لوμ{\displaystyle \mu }هي دالة جمعية نهائية، وإذاF{\displaystyle \varnothing \in {\mathcal {F}}}ثم أخذهـ:=F:={\displaystyle E:=F:=\varnothing }يُظهر ذلك أنμ()=μ()+μ(){\displaystyle \mu (\varnothing )=\mu (\varnothing )+\mu (\varnothing )}وهذا لا يكون ممكناً إلا إذاμ()=0{\displaystyle \mu (\varnothing )=0}أوμ()=±،{\displaystyle \mu (\varnothing )=\pm \infty ,}أما في الحالة الأخيرة،μ(هـ)=μ(هـ)=μ(هـ)+μ()=μ(هـ)+(±)=±{\displaystyle \mu (E)=\mu (E\cup \varnothing )=\mu (E)+\mu (\varnothing )=\mu (E)+(\pm \infty )=\pm \infty }لكلهـF{\displaystyle E\in {\mathcal {F}}}(لذا فقط في هذه الحالة)μ()=0{\displaystyle \mu (\varnothing )=0}مفيد).
  • مادة مضافة قابلة للعد أوσ-جمعي [ 2 ] إذا كان بالإضافة إلى كونه جمعيًا بشكل محدود، لجميعالمتتالياتالمنفصلة زوجيًاF1،F2،...{\displaystyle F_{1},F_{2},\ldots \,}فيF{\displaystyle {\mathcal {F}}}بحيثأنا=1FأناF،{\displaystyle \textstyle \bigcup \limits _{i=1}^{\infty }F_{i}\in {\mathcal {F}},}جميع ما يلي ينطبق:
    1. أنا=1μ(Fأنا)=μ(أنا=1Fأنا){\displaystyle \textstyle \sum \limits _{i=1}^{\infty }\mu \left(F_{i}\right)=\mu \left(\textstyle \bigcup \limits _{i=1}^{\infty }F_{i}\right)}
      • تُعرَّف المتسلسلة على الجانب الأيسر بالطريقة المعتادة على أنها النهايةأنا=1μ(Fأنا) =تعريف ليمنμ(F1)++μ(Fن).{\displaystyle \textstyle \sum \limits _{i=1}^{\infty }\mu \left(F_{i}\right)~{\stackrel {\scriptscriptstyle {\text{def}}}{=}}~{\displaystyle \lim _{n\to \infty }}\mu \left(F_{1}\right)+\cdots +\mu \left(F_{n}\right).}
      • ونتيجة لذلك، إذاρ:شمالشمال{\displaystyle \rho إذا كان `:\mathbb {N} \to \mathbb {N}` أي تبديل / تقابل، فإنأنا=1μ(Fأنا)=أنا=1μ(Fρ(أنا));{\displaystyle \textstyle \sum \limits _{i=1}^{\infty }\mu \left(F_{i}\right)=\textstyle \sum \limits _{i=1}^{\infty }\mu \left(F_{\rho (i)}\right);}وذلك لأنأنا=1Fأنا=أنا=1Fρ(أنا){\displaystyle \textstyle \bigcup \limits _{i=1}^{\infty }F_{i}=\textstyle \bigcup \limits _{i=1}^{\infty }F_{\rho (i)}}ويضمن تطبيق هذا الشرط (أ) مرتين أن كلاأنا=1μ(Fأنا)=μ(أنا=1Fأنا){\displaystyle \textstyle \sum \limits _{i=1}^{\infty }\mu \left(F_{i}\right)=\mu \left(\textstyle \bigcup \limits _{i=1}^{\infty }F_{i}\right)}وμ(أنا=1Fρ(أنا))=أنا=1μ(Fρ(أنا)){\displaystyle \mu \left(\textstyle \bigcup \limits _{i=1}^{\infty }F_{\rho (i)}\right)=\textstyle \sum \limits _{i=1}^{\infty }\mu \left(F_{\rho (i)}\right)}يُقال، بحسب التعريف، إن المتسلسلة المتقاربة التي تتمتع بهذه الخاصية متقاربة بلا شروط . بعبارة أخرى ، هذا يعني أنه بإعادة ترتيب/إعادة تسمية المجموعاتF1،F2،...{\displaystyle F_{1},F_{2},\ldots }إلى النظام الجديدFρ(1)،Fρ(2)،...{\displaystyle F_{\rho (1)},F_{\rho (2)},\ldots }لا يؤثر ذلك على مجموع مقاييسهم. وهذا أمر مرغوب فيه، لأنه تمامًا كما هو الحال في الاتحادF =تعريف أناشمالFأنا{\displaystyle F~{\stackrel {\scriptscriptstyle {\text{def}}}{=}}~\textstyle \bigcup \limits _{i\in \mathbb {N} }F_{i}}لا يعتمد ذلك على ترتيب هذه المجموعات، وينبغي أن ينطبق الأمر نفسه على المجاميع.μ(F)=μ(F1)+μ(F2)+{\displaystyle \mu (F)=\mu \left(F_{1}\right)+\mu \left(F_{2}\right)+\cdots }وμ(F)=μ(Fρ(1))+μ(Fρ(2))+.{\displaystyle \mu (F)=\mu \left(F_{\rho (1)}\right)+\mu \left(F_{\rho (2)}\right)+\cdots \,.}
    2. لوμ(أنا=1Fأنا){\displaystyle \mu \left(\textstyle \bigcup \limits _{i=1}^{\infty }F_{i}\right)}إذا لم تكن هذه السلسلة لانهائية، فإن هذه السلسلةأنا=1μ(Fأنا){\displaystyle \textstyle \sum \limits _{i=1}^{\infty }\mu \left(F_{i}\right)}يجب أن تتقارب أيضاً تقارباً مطلقاً ، وهو ما يعني بحكم التعريف أنأنا=1|μ(Fأنا)|{\displaystyle \textstyle \sum \limits _{i=1}^{\infty }\left|\mu \left(F_{i}\right)\right|}يجب أن تكون محدودة. هذا صحيح تلقائيًا إذاμ{\displaystyle \mu }غير سالب (أو حتى يتم تقييمه فقط في الأعداد الحقيقية الموسعة).
      • كما هو الحال مع أي متسلسلة متقاربة من الأعداد الحقيقية، وبحسب نظرية ريمان للمتسلسلات ، فإن المتسلسلةأنا=1μ(Fأنا)=ليمشمالμ(F1)+μ(F2)++μ(Fشمال){\displaystyle \textstyle \sum \limits _{i=1}^{\infty }\mu \left(F_{i}\right)={\displaystyle \lim _{N\to \infty }}\mu \left(F_{1}\right)+\mu \left(F_{2}\right)+\cdots +\mu \left(F_{N}\right)}يتقارب تقاربًا مطلقًا إذا وفقط إذا كان مجموعه لا يعتمد على ترتيب حدوده (وهي خاصية تُعرف بالتقارب غير المشروط ). وبما أن التقارب غير المشروط مضمون بموجب (أ) أعلاه، فإن هذا الشرط يكون صحيحًا تلقائيًا إذاμ{\displaystyle \mu }تُقدّر قيمتها في[-،].{\displaystyle [-\infty ,\infty ].}
    3. لوμ(أنا=1Fأنا)=أنا=1μ(Fأنا){\displaystyle \mu \left(\textstyle \bigcup \limits _{i=1}^{\infty }F_{i}\right)=\textstyle \sum \limits _{i=1}^{\infty }\mu \left(F_{i}\right)}إذا كانت السلسلة لانهائية، فإنه يشترط أيضًا أن تكون قيمة واحدة على الأقل من عناصرهاμ(Fأنا)>0أناشمالμ(Fأنا) و μ(Fأنا)<0أناشمالμ(Fأنا){\displaystyle \textstyle \sum \limits _{\stackrel {i\in \mathbb {N} }{\mu \left(F_{i}\right)>0}}\mu \left(F_{i}\right)\;{\text{ and }}\;\textstyle \sum \limits _{\stackrel {i\in \mathbb {N} }{\mu \left(F_{i}\right)<0}}\mu \left(F_{i}\right)\;}يجب أن تكون محدودة (بحيث يكون مجموع قيمها مُعرَّفًا جيدًا). ​​وهذا صحيح تلقائيًا إذاμ{\displaystyle \mu }غير سالب .
  • أالقياس المسبق إذا كانغير سالب،وقابل للعد الجمعي(بما في ذلكالجمعي المحدود)، ولهمجموعة فارغة فارغة.
  • أيُعرَّف المقياس بأنهدالة مجموعة قابلة للعد والجمع غير سالبة على جبر سيجما، ويكونمجالهاجبرمجموعة فارغة.
  • أمقياس الاحتمالية إذا كان مقياسًا لهكتلةمن1.{\displaystyle 1.}
  • أنالمقياس الخارجي إذا كان غير سالب،وقابلًا للعد، ولهمجموعة فارغة، ولهمجموعة القوى(Ω){\displaystyle \wp (\Omega )}باعتبارها مجالها.
  • أالمقياس الموقّع إذا كان قابلاً للعد الجمعي، ولهمجموعة فارغة، وμ{\displaystyle \mu }لا يتولى كلا الأمرين-{\displaystyle -\infty }و+{\displaystyle +\infty }كقيم.
  • تكتمل إذا كانت كل مجموعة جزئية من كلمجموعة فارغةفارغة؛ وهذا يعني تحديدًا: كلماFF يرضي μ(F)=0{\displaystyle F\in {\mathcal {F}}{\text{ satisfies }}\mu (F)=0}وشمالF{\displaystyle N\subseteq F}هي أي مجموعة جزئية منF{\displaystyle F}ثمشمالF{\displaystyle N\in {\mathcal {F}}}وμ(شمال)=0.{\displaystyle \mu (N)=0.}
    • بخلاف العديد من الخصائص الأخرى، فإن الاكتمال يفرض متطلبات على المجموعةاِختِصاصμ=F{\displaystyle \operatorname {domain} \mu ={\mathcal {F}}}(وليس فقط علىμ{\displaystyle \mu }قيم 's).
  • تكون المجموعة منتهية من النوع 𝜎 إذا وُجدت متتاليةF1،F2،F3،...{\displaystyle F_{1},F_{2},F_{3},\ldots \,}فيF{\displaystyle {\mathcal {F}}}بحيثμ(Fأنا){\displaystyle \mu \left(F_{i}\right)}تكون محدودة لكل فهرسأنا،{\displaystyle i,}وأيضًان=1Fن=FFF.{\displaystyle \textstyle \bigcup \limits _{n=1}^{\infty }F_{n}=\textstyle \bigcup \limits _{F\in {\mathcal {F}}}F.}
  • قابلة للتحليل إذا وُجدت عائلة فرعيةPF{\displaystyle {\mathcal {P}}\subseteq {\mathcal {F}}}من المجموعات المنفصلة مثنى مثنى بحيثμ(P){\displaystyle \mu (P)}محدود لكلPP{\displaystyle P\in {\mathcal {P}}}وأيضًاPPP=FFF{\displaystyle \textstyle \bigcup \limits _{P\in {\mathcal {P}}}\,P=\textstyle \bigcup \limits _{F\in {\mathcal {F}}}F}(أينF=اِختِصاصμ{\displaystyle {\mathcal {F}}=\operatorname {domain} \mu }).
    • كل دالة لمجموعة منتهية من الرتبة 𝜎 قابلة للتحليل، ولكن ليس العكس. على سبيل المثال، مقياس العد علىR{\displaystyle \mathbb {R} }(الذي نطاقه(R){\displaystyle \wp (\mathbb {R} )}) قابلة للتحليل ولكنها ليست منتهية بالنسبة لـ 𝜎 .
  • أقياس متجه إذا كانت دالة مجموعة قابلة للعد والجمعμ:FX{\displaystyle \mu {\mathcal {F}}\to X} ذات قيم في فضاء متجهي طوبولوجيX{\displaystyle X}(مثل الفضاء المعياري ) الذي يكون نطاقه عبارة عن جبر سيجما .
    • لوμ{\displaystyle \mu }يتم تقييمها في فضاء معياري(X،){\displaystyle (X,\|\cdot \|)}إذن، تكون قابلة للعد والإضافة إذا وفقط إذا كان لأي متتالية منفصلة مثنى مثنىF1،F2،...{\displaystyle F_{1},F_{2},\ldots \,}فيF،{\displaystyle {\mathcal {F}},}ليمنμ(F1)++μ(Fن)-μ(أنا=1Fأنا)=0.{\displaystyle \lim _{n\to \infty }\left\|\mu \left(F_{1}\right)+\cdots +\mu \left(F_{n}\right)-\mu \left(\textstyle \bigcup \limits _{i=1}^{\infty }F_{i}\right)\right\|=0.}لوμ{\displaystyle \mu }إذا كانت المتتالية ذات خاصية الجمع المحدود وقيمتها في فضاء باناخ، فإنها تكون قابلة للعد الجمعي إذا وفقط إذا كان لأي متتالية منفصلة مثنى مثنىF1،F2،...{\displaystyle F_{1},F_{2},\ldots \,}فيF،{\displaystyle {\mathcal {F}},}ليمنμ(FنFن+1Fن+2)=0.{\displaystyle \lim _{n\to \infty }\left\|\mu \left(F_{n}\cup F_{n+1}\cup F_{n+2}\cup \cdots \right)\right\|=0.}
  • أمقياس مركب إذا كاندالة مجموعة ذات قيممركبةμ:Fج{\displaystyle \mu :{\mathcal {F}}\to \mathbb {C} } الذي مجاله هو جبر سيجما .
    • بحكم التعريف، لا يأخذ المقياس المعقد أبدًا±{\displaystyle \pm \infty }كقيمة، وبالتالي فإن لها مجموعة فارغة فارغة .
  • أمقياس عشوائي إذا كانعنصرًا عشوائيًا.

مبالغ عشوائية

كما هو موضح في قسم المتسلسلات المعممة في هذه المقالة ، لأي عائلة(رأنا)أناأنا{\displaystyle \left(r_{i}\right)_{i\in I}}من الأعداد الحقيقية المفهرسة بواسطة مجموعة فهرسة عشوائيةأنا،{\displaystyle I,}من الممكن تحديد مجموعهاأناأنارأنا{\displaystyle \textstyle \sum \limits _{i\in I}r_{i}}باعتبارها نهاية محصلة المجاميع الجزئية المحدودةFالمجموعات الجزئية المحدودة(أنا)أناFرأنا{\displaystyle F\in \operatorname {FiniteSubsets} (I)\mapsto \textstyle \sum \limits _{i\in F}r_{i}}حيث المجالالمجموعات الجزئية المحدودة(أنا){\displaystyle \operatorname {FiniteSubsets} (I)}من إخراج.{\displaystyle \,\subseteq .\,} عندما تتقارب هذه الشبكة ، يُشار إلى نهايتها بالرموز التالية:أناأنارأنا{\displaystyle \textstyle \sum \limits _{i\in I}r_{i}}أما إذا تباعدت هذه الشبكة بدلاً من ذلك إلى±{\displaystyle \pm \infty }ويمكن الإشارة إلى ذلك عن طريق الكتابةأناأنارأنا=±.{\displaystyle \textstyle \sum \limits _{i\in I}r_{i}=\pm \infty .} أي مجموع على المجموعة الفارغة يُعرَّف بأنه يساوي صفرًا؛ أي، إذاأنا={\displaystyle I=\varnothing }ثمأنارأنا=0{\displaystyle \textstyle \sum \limits _{i\in \varnothing }r_{i}=0}بحسب التعريف.

على سبيل المثال، إذاzأنا=0{\displaystyle z_{i}=0}لكلأناأنا{\displaystyle i\in I}ثمأناأناzأنا=0.{\displaystyle \textstyle \sum \limits _{i\in I}z_{i}=0.} ويمكن إثبات ذلكأناأنارأنا=رأنا=0أناأنا،رأنا+رأنا0أناأنا،رأنا=0+رأنا0أناأنا،رأنا=رأنا0أناأنا،رأنا.{\displaystyle \textstyle \sum \limits _{i\in I}r_{i}=\textstyle \sum \limits _{\stackrel {i\in I,}{r_{i}=0}}r_{i}+\textstyle \sum \limits _{\stackrel {i\in I,}{r_{i}\neq 0}}r_{i}=0+\textstyle \sum \limits _{\stackrel {i\in I,}{r_{i}\neq 0}}r_{i}=\textstyle \sum \limits _{\stackrel {i\in I,}{r_{i}\neq 0}}r_{i}.} لوأنا=شمال{\displaystyle I=\mathbb {N} }ثم السلسلة المعممةأناأنارأنا{\displaystyle \textstyle \sum \limits _{i\in I}r_{i}}يتقارب فيR{\displaystyle \mathbb {R} }إذا وفقط إذاأنا=1رأنا{\displaystyle \textstyle \sum \limits _{i=1}^{\infty }r_{i}}تتقارب بشكل غير مشروط (أو ما يعادله، تتقارب بشكل مطلق ) بالمعنى المعتاد. إذا كانت متسلسلة معممةأناأنارأنا{\displaystyle \textstyle \sum \limits _{i\in I}r_{i}}يتقارب فيR{\displaystyle \mathbb {R} }ثم كلاهمارأنا>0أناأنارأنا{\displaystyle \textstyle \sum \limits _{\stackrel {i\in I}{r_{i}>0}}r_{i}}ورأنا<0أناأنارأنا{\displaystyle \textstyle \sum \limits _{\stackrel {i\in I}{r_{i}<0}}r_{i}}كما أنها تتقارب مع عناصر منR{\displaystyle \mathbb {R} }والمجموعة{أناأنا:رأنا0}{\displaystyle \left\{i\in I:r_{i}\neq 0\right\}}هو بالضرورة قابل للعد (أي إما محدود أو غير محدود قابل للعدويبقى هذا صحيحًا إذاR{\displaystyle \mathbb {R} }يُستبدل بأي فضاء معياري . [ البرهان 1 ] ويترتب على ذلك أنه لكي تكون متسلسلة معممةأناأنارأنا{\displaystyle \textstyle \sum \limits _{i\in I}r_{i}}للتقارب فيR{\displaystyle \mathbb {R} }أوج،{\displaystyle \mathbb {C} ,}من الضروري أن يكون جميعهم، باستثناء عدد قليل منهم على الأكثررأنا{\displaystyle r_{i}}سيكون مساوياً لـ0،{\displaystyle 0,}وهذا يعني أنأناأنارأنا = رأنا0أناأنارأنا{\displaystyle \textstyle \sum \limits _{i\in I}r_{i}~=~\textstyle \sum \limits _{\stackrel {i\in I}{r_{i}\neq 0}}r_{i}}هو مجموع عدد لا نهائي من الحدود غير الصفرية. بعبارة أخرى، إذا{أناأنا:رأنا0}{\displaystyle \left\{i\in I:r_{i}\neq 0\right\}}إذا كانت غير قابلة للعد، فإن السلسلة المعممةأناأنارأنا{\displaystyle \textstyle \sum \limits _{i\in I}r_{i}}لا تتقارب.

باختصار، نظرًا لطبيعة الأعداد الحقيقية وطوبولوجيتها، يمكن اختزال أي متسلسلة معممة من الأعداد الحقيقية (مفهرسة بمجموعة اختيارية) متقاربة إلى متسلسلة عادية متقاربة مطلقًا من عدد معدود من الأعداد الحقيقية. لذا، في سياق نظرية القياس، لا يُستفاد كثيرًا من دراسة عدد غير معدود من المجموعات والمتسلسلات المعممة. ولهذا السبب تحديدًا، نادرًا ما يُعمم تعريف " الجمع المعدود " من نطاق المجموعات المعدودة.F1،F2،...{\displaystyle F_{1},F_{2},\ldots \,}فيF{\displaystyle {\mathcal {F}}}(وسلسلة العدّ المعتادة)أنا=1μ(Fأنا){\displaystyle \textstyle \sum \limits _{i=1}^{\infty }\mu \left(F_{i}\right)}) إلى العديد من المجموعات بشكل تعسفي(Fأنا)أناأنا{\displaystyle \left(F_{i}\right)_{i\in I}}(والمتسلسلة المعممة)أناأناμ(Fأنا){\displaystyle \textstyle \sum \limits _{i\in I}\mu \left(F_{i}\right)}).

القياسات الداخلية، والقياسات الخارجية، وغيرها من الخصائص

دالة المجموعةμ{\displaystyle \mu }يقال إنه يفي بـ [ 1 ]

  • رتيب إذاμ(هـ)μ(F){\displaystyle \mu (E)\leq \mu (F)}حينماهـ،FF{\displaystyle E,F\in {\mathcal {F}}}مُرضٍهـF.{\displaystyle E\subseteq F.}
  • تكون الوحدة نمطية إذا استوفت الشرط التالي، المعروف باسمالنمطية:μ(هـF)+μ(هـF)=μ(هـ)+μ(F){\displaystyle \mu (E\cup F)+\mu (E\cap F)=\mu (E)+\mu (F)}للجميعهـ،FF{\displaystyle E,F\in {\mathcal {F}}}بحيثهـF،هـFF.{\displaystyle E\cup F,E\cap F\in {\mathcal {F}}.}
  • شبه معياري إذاμ(هـF)+μ(هـF)μ(هـ)+μ(F){\displaystyle \mu (E\cup F)+\mu (E\cap F)\leq \mu (E)+\mu (F)}للجميعهـ،FF{\displaystyle E,F\in {\mathcal {F}}}بحيثهـF،هـFF.{\displaystyle E\cup F,E\cap F\in {\mathcal {F}}.}
  • شبه جمعية نهائية إذا|μ(F)|أنا=1ن|μ(Fأنا)|{\displaystyle |\mu (F)|\leq \textstyle \sum \limits _{i=1}^{n}\left|\mu \left(F_{i}\right)\right|}لجميع المتتابعات المنتهيةF،F1،...،FنF{\displaystyle F,F_{1},\ldots ,F_{n}\in {\mathcal {F}}}ذلك يرضيFأنا=1نFأنا.{\displaystyle F\;\subseteq \;\textstyle \bigcup \limits _{i=1}^{n}F_{i}.}
  • قابل للعد الفرعي الجمعي أوشبه جمعي σ إذا|μ(F)|أنا=1|μ(Fأنا)|{\displaystyle |\mu (F)|\leq \textstyle \sum \limits _{i=1}^{\infty }\left|\mu \left(F_{i}\right)\right|}لجميع التسلسلاتF،F1،F2،F3،...{\displaystyle F,F_{1},F_{2},F_{3},\ldots \,}فيF{\displaystyle {\mathcal {F}}}ذلك يرضيFأنا=1Fأنا.{\displaystyle F\;\subseteq \;\textstyle \bigcup \limits _{i=1}^{\infty }F_{i}.}
    • لوF{\displaystyle {\mathcal {F}}}إذا كانت المجموعة مغلقة تحت الاتحادات المنتهية، فإن هذا الشرط يتحقق إذا وفقط إذا|μ(Fجي)||μ(F)|+|μ(جي)|{\displaystyle |\mu (F\cup G)|\leq |\mu (F)|+|\mu (G)|}للجميعF،جيF.{\displaystyle F,G\in {\mathcal {F}}.}لوμ{\displaystyle \mu }إذا كانت القيمة غير سالبة، فيمكن حذف القيم المطلقة.
    • لوμ{\displaystyle \mu }إذا كان مقياسًا، فإن هذا الشرط يتحقق إذا وفقط إذاμ(أنا=1Fأنا)أنا=1μ(Fأنا){\displaystyle \mu \left(\textstyle \bigcup \limits _{i=1}^{\infty }F_{i}\right)\leq \textstyle \sum \limits _{i=1}^{\infty }\mu \left(F_{i}\right)}للجميعF1،F2،F3،...{\displaystyle F_{1},F_{2},F_{3},\ldots \,}فيF.{\displaystyle {\mathcal {F}}.}[ 3 ] إذاμ{\displaystyle \mu }إذا كان مقياس احتمالية ، فإن هذه المتباينة هي متباينة بول .
    • لوμ{\displaystyle \mu }هي قابلة للعد الفرعي الجمعي وF{\displaystyle \varnothing \in {\mathcal {F}}}معμ()=0{\displaystyle \mu (\varnothing )=0}ثمμ{\displaystyle \mu }هي دالة فرعية محدودة .
  • مضاف فائق إذاμ(هـ)+μ(F)μ(هـF){\displaystyle \mu (E)+\mu (F)\leq \mu (E\cup F)}حينماهـ،FF{\displaystyle E,F\in {\mathcal {F}}}منفصلة عنهـFF.{\displaystyle E\cup F\in {\mathcal {F}}.}
  • مستمر من الأعلى إذاليمنμ(Fأنا)=μ(أنا=1Fأنا){\displaystyle \lim _{n\to \infty }\mu \left(F_{i}\right)=\mu \left(\textstyle \bigcap \limits _{i=1}^{\infty }F_{i}\right)}لجميع المتتاليات غير المتزايدة من المجموعاتF1F2F3{\displaystyle F_{1}\supseteq F_{2}\supseteq F_{3}\cdots \,}فيF{\displaystyle {\mathcal {F}}}بحيثأنا=1FأناF{\displaystyle \textstyle \bigcap \limits _{i=1}^{\infty }F_{i}\in {\mathcal {F}}}معμ(أنا=1Fأنا){\displaystyle \mu \left(\textstyle \bigcap \limits _{i=1}^{\infty }F_{i}\right)}وكل شيءμ(Fأنا){\displaystyle \mu \left(F_{i}\right)}محدود.
    • مقياس ليبيغλ{\displaystyle \lambda }تكون متصلة من الأعلى، ولكنها لن تكون كذلك إذا افترضنا أن جميعμ(Fأنا){\displaystyle \mu \left(F_{i}\right)}تم حذف عبارة "محدود في النهاية" من التعريف، كما يوضح هذا المثال: لكل عدد صحيحأنا،{\displaystyle i,}يتركFأنا{\displaystyle F_{i}}ليكن الفاصل الزمني المفتوح(أنا،){\displaystyle (i,\infty )}لهذا السبب.ليمنλ(Fأنا)=ليمن=0=λ()=λ(أنا=1Fأنا){\displaystyle \lim _{n\to \infty }\lambda \left(F_{i}\right)=\lim _{n\to \infty }\infty =\infty \neq 0=\lambda (\varnothing )=\lambda \left(\textstyle \bigcap \limits _{i=1}^{\infty }F_{i}\right)}أينأنا=1Fأنا=.{\displaystyle \textstyle \bigcap \limits _{i=1}^{\infty }F_{i}=\varnothing .}
  • مستمر من الأسفل إذاليمنμ(Fأنا)=μ(أنا=1Fأنا){\displaystyle \lim _{n\to \infty }\mu \left(F_{i}\right)=\mu \left(\textstyle \bigcup \limits _{i=1}^{\infty }F_{i}\right)}لجميع المتتاليات غير المتناقصة من المجموعاتF1F2F3{\displaystyle F_{1}\subseteq F_{2}\subseteq F_{3}\cdots \,}فيF{\displaystyle {\mathcal {F}}}بحيثأنا=1FأناF.{\displaystyle \textstyle \bigcup \limits _{i=1}^{\infty }F_{i}\in {\mathcal {F}}.}
  • يتم الاقتراب من اللانهاية من الأسفل إذا كان كلماFF{\displaystyle F\in {\mathcal {F}}}يرضيμ(F)={\displaystyle \mu (F)=\infty }ثم لكل حقيقير>0،{\displaystyle r>0,}يوجد بعضFرF{\displaystyle F_{r}\in {\mathcal {F}}}بحيثFرF{\displaystyle F_{r}\subseteq F}ورμ(Fر)<.{\displaystyle r\leq \mu \left(F_{r}\right)<\infty .}
  • مقياس خارجي إذاμ{\displaystyle \mu }هي غير سالبة، قابلة للعد ، ولها مجموعة فارغة ، ولها مجموعة القوى(Ω){\displaystyle \wp (\Omega )}باعتبارها مجالها.
  • أنالمقياس الداخلي إذاμ{\displaystyle \mu }غير سالبة، وفوق الجمعية ، ومتصلة من الأعلى ، ولها مجموعة فارغة ، ولها مجموعة القوى(Ω){\displaystyle \wp (\Omega )}باعتبارها مجالها، و+{\displaystyle +\infty }يتم الاقتراب منه من الأسفل .
  • ذري إذا كانت كل مجموعة قابلة للقياس ذات قياس موجب تحتوي على ذرة .

إذا كانت عملية ثنائية+{\displaystyle \,+\,}إذا تم تعريفها، فإن دالة المجموعةμ{\displaystyle \mu }يقال إنه

  • ثابت تحت الإزاحة إذاμ(ω+F)=μ(F){\displaystyle \mu (\omega +F)=\mu (F)}للجميعωΩ{\displaystyle \omega \in \Omega }وFF{\displaystyle F\in {\mathcal {F}}}بحيثω+FF.{\displaystyle \omega +F\in {\mathcal {F}}.}

لوτ{\displaystyle \tau }هي طوبولوجيا علىΩ{\displaystyle \Omega }ثم دالة المجموعةμ{\displaystyle \mu }يقال إنه:

  • أمقياس بوريل إذا كان مقياسًا معرفًا على جبر سيجما لجميعمجموعات بوريل، وهو أصغر جبر سيجما يحتوي على جميع المجموعات الفرعية المفتوحة (أي التي تحتوي علىτ{\displaystyle \tau }).
  • أمقياس باير إذا كان مقياسًا معرفًا على الجبر σ لجميعمجموعات باير.
  • تكون محدودة محليًا إذا كان لكل نقطةωΩ{\displaystyle \omega \in \Omega }يوجد بعض الأحياءيوFτ{\displaystyle U\in {\mathcal {F}}\cap \tau }من هذه النقطة بحيثμ(يو){\displaystyle \mu (U)}محدود.
    • لوμ{\displaystyle \mu }إذا كانت دالة جمعية منتهية، ورتيبة، ومحدودة محليًا،μ(ك){\displaystyle \mu (K)}تكون بالضرورة محدودة لكل مجموعة جزئية مدمجة قابلة للقياسك.{\displaystyle K.}
  • τ{\displaystyle \tau }-إضافي إذاμ(د)=رشفةددμ(د){\displaystyle \mu \left({\textstyle \bigcup }\,{\mathcal {D}}\right)=\sup _{D\in {\mathcal {D}}}\mu (D)}حينمادτF{\displaystyle {\mathcal {D}}\subseteq \tau \cap {\mathcal {F}}}موجه فيما يتعلق بـ{\displaystyle \,\subseteq \,}ويرضيد =تعريف دددF.{\displaystyle {\textstyle \bigcup }\,{\mathcal {D}}~{\stackrel {\scriptscriptstyle {\text{def}}}{=}}~\textstyle \bigcup \limits _{D\in {\mathcal {D}}}D\in {\mathcal {F}}.}
    • د{\displaystyle {\mathcal {D}}}موجه فيما يتعلق بـ{\displaystyle \,\subseteq \,}إذا وفقط إذا لم تكن فارغة ولجميعأ،بد{\displaystyle A,B\in {\mathcal {D}}}يوجد بعضجد{\displaystyle C\in {\mathcal {D}}}بحيثأج{\displaystyle A\subseteq C}وبج.{\displaystyle B\subseteq C.}
  • منتظم داخلي أوضيق إذا كان لكلFF،{\displaystyle F\in {\mathcal {F}},}μ(F)=رشفة{μ(ك):Fك مع كF مجموعة فرعية مضغوطة من (Ω،τ)}.{\displaystyle \mu (F)=\sup\{\mu (K):F\supseteq K{\text{ with }}K\in {\mathcal {F}}{\text{ a compact subset of }}(\Omega ,\tau )\}.}
  • منتظم خارجي إذا كان لكلFF،{\displaystyle F\in {\mathcal {F}},}μ(F)=معلومات{μ(يو):Fيو و يوFτ}.{\displaystyle \mu (F)=\inf\{\mu (U):F\subseteq U{\text{ and }}U\in {\mathcal {F}}\cap \tau \}.}
  • منتظم إذا كان منتظمًا داخليًا ومنتظمًا خارجيًا.
  • أمقياس بوريل العادي إذا كان مقياس بوريل عاديًاأيضًا.
  • أمقياس رادون إذا كان مقياسًا منتظمًا ومحدودًا محليًا.
  • موجب تمامًا إذا كان لكل مجموعة فرعية مفتوحة غير فارغة مقياس موجب (بشكل صارم).
  • أالتقييم إذا كان غير سالب،ورتيب،ونمطي، ولهمجموعة فارغة، وله مجالτ.{\displaystyle \tau .}

العلاقات بين الدوال الجماعية

لوμ{\displaystyle \mu }وν{\displaystyle \nu }هما دالتان للمجموعات علىΩ،{\displaystyle \Omega ,}ثم:

  • μ{\displaystyle \mu }يقال إنهبشكل مستمر تماماً فيما يتعلق بـν{\displaystyle \nu }أو يهيمن عليهاν{\displaystyle \nu }، مكتوبμν،{\displaystyle \mu \ll \nu ,}إذا كان لكل مجموعةF{\displaystyle F}ذلك ينتمي إلى مجال كليهماμ{\displaystyle \mu }وν،{\displaystyle \nu ,}لوν(F)=0{\displaystyle \nu (F)=0}ثمμ(F)=0.{\displaystyle \mu (F)=0.}
    • لوμ{\displaystyle \mu }وν{\displaystyle \nu }نكونσ{\displaystyle \sigma }- قياسات محدودة على نفس الفضاء القابل للقياس، وإذاμν،{\displaystyle \mu \ll \nu ,}ثم مشتق رادون-نيكوديمدμدν{\displaystyle {\frac {d\mu }{d\nu }}}موجود ولكل قابل للقياسF،{\displaystyle F,}μ(F)=Fدμدνدν.{\displaystyle \mu (F)=\int _{F}{\frac {d\mu }{d\nu }}d\nu .}
  • μ{\displaystyle \mu }وν{\displaystyle \nu }نكونمفرد ، مكتوبμν،{\displaystyle \mu \perp \nu ,}إذا وُجدت مجموعات منفصلةم{\displaystyle M}وشمال{\displaystyle N}في مجالاتμ{\displaystyle \mu }وν{\displaystyle \nu }بحيثمشمال=Ω،{\displaystyle M\cup N=\Omega ,}μ(F)=0{\displaystyle \mu (F)=0}للجميعFم{\displaystyle F\subseteq M}في مجالμ،{\displaystyle \mu ,}وν(F)=0{\displaystyle \nu (F)=0}للجميعFشمال{\displaystyle F\subseteq N}في مجالν.{\displaystyle \nu .}

أمثلة

تتضمن أمثلة دوال المجموعات ما يلي:

مقياس الأردن بشأنRن{\displaystyle \mathbb {R} ^{n}}هي دالة مجموعة معرفة على مجموعة جميع المجموعات الجزئية القابلة للقياس وفقًا لجوردان منRن;{\displaystyle \mathbb {R} ^{n};}يرسل مجموعة قياسات جوردان إلى جهاز قياس جوردان الخاص به.

مقياس ليبيغ

مقياس ليبيغ بشأنR{\displaystyle \mathbb {R} }هي دالة مجموعة تُسند عددًا حقيقيًا غير سالب لكل مجموعة من الأعداد الحقيقية التي تنتمي إلى مجموعة لوبيغ.σ{\displaystyle \sigma }-الجبر. [ 5 ]

يبدأ تعريفها بالمجموعةالفترات(R){\displaystyle \operatorname {Intervals} (\mathbb {R} )}من جميع فترات الأعداد الحقيقية، وهو شبه جبر علىR.{\displaystyle \mathbb {R} .} الدالة التي تُسند إلى كل فترةأنا{\displaystyle I}إنهطول(أنا){\displaystyle \operatorname {length} (I)}هي دالة مجموعة جمعية منتهية (بشكل صريح، إذاأنا{\displaystyle I}يحتوي على نقاط نهايةأب{\displaystyle a\leq b}ثمطول(أنا)=ب-أ{\displaystyle \operatorname {length} (I)=b-a}يمكن توسيع دالة المجموعة هذه لتشمل مقياس ليبيغ الخارجي علىR،{\displaystyle \mathbb {R} ,}وهي دالة المجموعة الثابتة تحت الإزاحةλ*:(R)[0،]{\displaystyle \lambda ^{\!*\!}:\wp (\mathbb {R} )\to [0,\infty ]}يرسل ذلك مجموعة فرعيةهـR{\displaystyle E\subseteq \mathbb {R} }إلى أدنى حدλ*(هـ)=معلومات{ك=1طول(أناك):(أناك)كشمال هي سلسلة من الفترات المفتوحة مع هـك=1أناك}.{\displaystyle \lambda ^{\!*\!}(E)=\inf \left\{\sum _{k=1}^{\infty }\operatorname {length} (I_{k}):{(I_{k})_{k\in \mathbb {N} }}{\text{ is a sequence of open intervals with }}E\subseteq \bigcup _{k=1}^{\infty }I_{k}\right\}.} مقياس ليبيغ الخارجي ليس قابلاً للعد الجمعي (وبالتالي فهو ليس مقياسًا) على الرغم من تقييده على جبر 𝜎 لجميع المجموعات الجزئيةمR{\displaystyle M\subseteq \mathbb {R} }التي تستوفي معيار كاراثيودوري : λ*(م)=λ*(مهـ)+λ*(مهـج) لكل SR{\displaystyle \lambda ^{\!*\!}(M)=\lambda ^{\!*\!}(M\cap E)+\lambda ^{\!*\!}(M\cap E^{c})\quad {\text{ for every }}S\subseteq \mathbb {R} } هو مقياس يُسمى مقياس ليبيغ . مجموعات فيتالي هي أمثلة على مجموعات الأعداد الحقيقية غير القابلة للقياس .

الفضاء اللانهائي الأبعاد

كما هو موضح بالتفصيل في مقال مقياس ليبيغ اللانهائي الأبعاد ، فإن مقياس بوريل الوحيد المحدود محليًا والمتناظر تحت الإزاحة على فضاء معياري قابل للفصل لانهائي الأبعاد هو المقياس التافه . مع ذلك، من الممكن تعريف مقاييس غاوسية على فضاءات متجهة طوبولوجية لانهائية الأبعاد . تُظهر نظرية البنية للمقاييس الغاوسية أن بناء فضاء وينر المجرد هو أساسًا الطريقة الوحيدة للحصول على مقياس غاوسي موجب تمامًا على فضاء باناخ قابل للفصل .

دوال المجموعة الثابتة تحت التحويلات ذات الإضافة المحدودة

المقياس الوحيد غير المتغير مع الإزاحة علىΩ=R{\displaystyle \Omega =\mathbb {R} }مع النطاق(R){\displaystyle \wp (\mathbb {R} )}وهي محدودة على كل مجموعة جزئية مضغوطة منR{\displaystyle \mathbb {R} }دالة المجموعة التافهة(R)[0،]{\displaystyle \wp (\mathbb {R} )\to [0,\infty ]}وهو يساوي تمامًا0{\displaystyle 0}(أي أنه يرسل كلSR{\displaystyle S\subseteq \mathbb {R} }ل0{\displaystyle 0}[ 6 ] مع ذلك، إذا تم إضعاف خاصية الجمع المعدود إلى خاصية الجمع المحدود ، فإن دالة مجموعة غير تافهة بهذه الخصائص موجودة بالفعل، بل إن بعضها له قيم في[0،1].{\displaystyle [0,1].}في الواقع، ستوجد مثل هذه الدوال الجماعية غير التافهة حتى لوR{\displaystyle \mathbb {R} }يتم استبدالها بأي مجموعة أبيلية أخرىجي.{\displaystyle G.}[ 7 ]

النظرية [ 8 ] إذا(جي،+){\displaystyle (G,+)}إذا كانت أي زمرة تبديلية، فإنه يوجد دالة مجموعة جمعية منتهية وثابتة تحت الإزاحة [ ملاحظة 1 ]μ:(جي)[0،1]{\displaystyle \mu :\wp (G)\to [0,1]} من الكتلةμ(جي)=1.{\displaystyle \mu (G)=1.}

توسيع دوال المجموعات

التوسع من أنصاف الجبر إلى الجبر الكامل

لنفترض أنμ{\displaystyle \mu }هي دالة مجموعة على شبه جبرF{\displaystyle {\mathcal {F}}}زيادةΩ{\displaystyle \Omega }ودع الجبر(F):={F1Fن:نشمال و F1،...،FنF هي منفصلة بشكل ثنائي }،{\displaystyle \operatorname {algebra} ({\mathcal {F}}):=\left\{F_{1}\sqcup \cdots \sqcup F_{n}:n\in \mathbb {N} {\text{ and }}F_{1},\ldots ,F_{n}\in {\mathcal {F}}{\text{ are pairwise disjoint }}\right\},} وهو الجبر علىΩ{\displaystyle \Omega }تم إنشاؤه بواسطةF.{\displaystyle {\mathcal {F}}.} المثال النموذجي للجبر شبه الذي ليس جبرًا هو عائلة Sد:={}{(أ1،ب1]××(أ1،ب1] : -أأنا<بأنا للجميع أنا=1،...،د}{\displaystyle {\mathcal {S}}_{d}:=\{\varnothing \}\cup \left\{\left(a_{1},b_{1}\right]\times \cdots \times \left(a_{1},b_{1}\right]~:~-\infty \leq a_{i}<b_{i}\leq \infty {\text{ for all }}i=1,\ldots ,d\right\}} علىΩ:=Rد{\displaystyle \Omega :=\mathbb {R} ^{d}} حيث(أ،ب]:={xR:أ<xب}{\displaystyle (a,b]:=\{x\in \mathbb {R} :a<x\leq b\}}للجميع-أ<ب.{\displaystyle -\infty \leq a<b\leq \infty .}[ 9 ] والأهم من ذلك، أن المتباينتين غير الصارمتين{\displaystyle \,\leq \,}في-أأنا<بأنا{\displaystyle -\infty \leq a_{i}<b_{i}\leq \infty }لا يمكن استبدالها بتفاوتات صارمة<{\displaystyle \,<\,}بما أن الجبر الجزئي يجب أن يحتوي على المجموعة الأساسية بأكملهاRد;{\displaystyle \mathbb {R} ^{d};}إنه،RدSد{\displaystyle \mathbb {R} ^{d}\in {\mathcal {S}}_{d}}يُعدّ شرطًا من شروط الجبر الجزئي (كما هو الحال)Sد{\displaystyle \varnothing \in {\mathcal {S}}_{d}}).

لوμ{\displaystyle \mu }إذا كانت الدالة جمعية منتهية، فإن لها امتدادًا فريدًا إلى دالة مجموعة.μ¯{\displaystyle {\overline {\mu }}}علىالجبر(F){\displaystyle \operatorname {algebra} ({\mathcal {F}})}يتم تحديده عن طريق الإرسالF1Fنالجبر(F){\displaystyle F_{1}\sqcup \cdots \sqcup F_{n}\in \operatorname {algebra} ({\mathcal {F}})}(أين{\displaystyle \,\sqcup \,}يشير هذا إلى أن هذهFأناF{\displaystyle F_{i}\in {\mathcal {F}}}( منفصلة زوجياً ) إلى: [ 9 ]μ¯(F1Fن):=μ(F1)++μ(Fن).{\displaystyle {\overline {\mu }}\left(F_{1}\sqcup \cdots \sqcup F_{n}\right):=\mu \left(F_{1}\right)+\cdots +\mu \left(F_{n}\right).} هذا الامتدادμ¯{\displaystyle {\overline {\mu }}}ستكون أيضًا قابلة للجمع بشكل نهائي: لأي أزواج منفصلةأ1،...،أنالجبر(F)،{\displaystyle A_{1},\ldots ,A_{n}\in \operatorname {algebra} ({\mathcal {F}}),}[ 9 ]μ¯(أ1أن)=μ¯(أ1)++μ¯(أن).{\displaystyle {\overline {\mu }}\left(A_{1}\cup \cdots \cup A_{n}\right)={\overline {\mu }}\left(A_{1}\right)+\cdots +{\overline {\mu }}\left(A_{n}\right).}

بالإضافة إلى ذلكμ{\displaystyle \mu }هي دالة حقيقية القيمة ممتدة ورتيبة (وهو ما سيكون عليه الحال على وجه الخصوص إذاμ{\displaystyle \mu }إذا كانت غير سالبة )μ¯{\displaystyle {\overline {\mu }}}سيكون رتيبًا وذو خاصية الجمع الجزئي المحدود : لأيأ،أ1،...،أنالجبر(F){\displaystyle A,A_{1},\ldots ,A_{n}\in \operatorname {algebra} ({\mathcal {F}})}بحيثأأ1أن،{\displaystyle A\subseteq A_{1}\cup \cdots \cup A_{n},}[ 9 ]μ¯(أ)μ¯(أ1)++μ¯(أن).{\displaystyle {\overline {\mu }}\left(A\right)\leq {\overline {\mu }}\left(A_{1}\right)+\cdots +{\overline {\mu }}\left(A_{n}\right).}

الامتداد من الحلقات إلى الجبر سيجما

لوμ:F[0،]{\displaystyle \mu :{\mathcal {F}}\to [0,\infty ]} هو مقياس مسبق على حلقة من المجموعات (مثل جبر المجموعات )F{\displaystyle {\mathcal {F}}}زيادةΩ{\displaystyle \Omega }ثمμ{\displaystyle \mu }له امتداد للمقياسμ¯:σ(F)[0،]{\displaystyle {\overline {\mu }}:\sigma ({\mathcal {F}})\to [0,\infty ]}في الجبر سيجماσ(F){\displaystyle \sigma ({\mathcal {F}})}تم إنشاؤه بواسطةF.{\displaystyle {\mathcal {F}}.}لوμ{\displaystyle \mu }إذا كانت σ-finite فإن هذا الامتداد فريد.

لتعريف هذا الامتداد، قم أولاً بالتمديدμ{\displaystyle \mu }إلى مقياس خارجيμ*{\displaystyle \mu ^{*}}على2Ω=(Ω){\displaystyle 2^{\Omega }=\wp (\Omega )}بواسطة μ*(تي)=معلومات{نμ(Sن):تينSن مع S1،S2،...F}{\displaystyle \mu ^{*}(T)=\inf \left\{\sum _{n}\mu \left(S_{n}\right):T\subseteq \cup _{n}S_{n}{\text{ with }}S_{1},S_{2},\ldots \in {\mathcal {F}}\right\}} ثم قم بتقييدها على المجموعةFم{\displaystyle {\mathcal {F}}_{M}}لμ*{\displaystyle \mu ^{*}}المجموعات القابلة للقياس (أي المجموعات القابلة للقياس وفقًا لكاراثيودوري )، وهي مجموعة جميعمΩ{\displaystyle M\subseteq \Omega }بحيث μ*(S)=μ*(Sم)+μ*(Sمج) لكل مجموعة جزئية SΩ.{\displaystyle \mu ^{*}(S)=\mu ^{*}(S\cap M)+\mu ^{*}(S\cap M^{\mathrm {c} })\quad {\text{ for every subset }}S\subseteq \Omega .}إنهσ{\displaystyle \sigma }الجبر وμ*{\displaystyle \mu ^{*}}وهي مضافة سيجما عليها، وفقًا لفرضية كاراثيودوري.

تقييد التدابير الخارجية

لوμ*:(Ω)[0،]{\displaystyle \mu ^{*}:\wp (\Omega )\to [0,\infty ]}هو مقياس خارجي على مجموعةΩ،{\displaystyle \Omega ,}حيث أن المجال (بحكم التعريف) هو بالضرورة مجموعة القوى(Ω){\displaystyle \wp (\Omega )}لΩ،{\displaystyle \Omega ,}ثم مجموعة فرعيةمΩ{\displaystyle M\subseteq \Omega }يُطلق عليه اسمμ*{\displaystyle \mu ^{*}}–قابل للقياس أو قابل للقياس وفقًا لمعيار كاراثيودوري إذا استوفى معيار كاراثيودوري التالي : μ*(S)=μ*(Sم)+μ*(Sمج) لكل مجموعة جزئية SΩ،{\displaystyle \mu ^{*}(S)=\mu ^{*}(S\cap M)+\mu ^{*}(S\cap M^{\mathrm {c} })\quad {\text{ for every subset }}S\subseteq \Omega ,} أينمج:=Ωم{\displaystyle M^{\mathrm {c} }:=\Omega \setminus M}هو مكمل لـم.{\displaystyle M.}

عائلة الجميعμ*{\displaystyle \mu ^{*}}المجموعات الجزئية القابلة للقياس هي جبر سيجما وتقييد القياس الخارجيμ*{\displaystyle \mu ^{*}}بالنسبة لهذه العائلة، هناك مقياس .

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. 1 2 Durrett 2019 ، ص. 1–37، 455–470.
  2. دوريت 2019 ، ص 466-470.
  3. ^ رويدن وفيتزباتريك 2010 ، ص. 30.
  4. كالينبيرغ، أولاف (2017). المقاييس العشوائية: النظرية والتطبيقات . نظرية الاحتمالات والنمذجة العشوائية. المجلد  77. سويسرا: سبرينغر. ص  21. doi : 10.1007/978-3-319-41598-7 . ISBN 978-3-319-41596-3.
  5. كولموغوروف وفومين 1975
  6. رودين 1991 ، ص 139.
  7. ^ رودين 1991 ، ص 139 – 140.
  8. ^ رودين 1991 ، ص 141 – 142.
  9. 1 2 3 4 دوريت 2019 ، ص 1-9.
  1. الوظيفةμ{\displaystyle \mu }كونها ثابتة تحت الترجمة يعني أنμ(S)=μ(ز+S){\displaystyle \mu (S)=\mu (g+S)}لكلزجي{\displaystyle g\in G}وكل مجموعة فرعيةSجي.{\displaystyle S\subseteq G.}

البراهين

  1. لنفترض الشبكةأناأنارأنا =تعريف ليمأمحدود(أنا) أناأرأنا=ليم{أناأرأنا:أأنا،أ محدود }{\textstyle \textstyle \sum \limits _{i\in I}r_{i}~{\stackrel {\scriptscriptstyle {\text{def}}}{=}}~{\textstyle \lim \limits _{A\in \operatorname {Finite} (I)}}\ \textstyle \sum \limits _{i\in A}r_{i}=\lim \left\{\textstyle \sum \limits _{i\in A}r_{i}\,:A\subseteq I,A{\text{ finite }}\right\}}يتقارب إلى نقطة ما في فضاء متجهي طوبولوجي قابل للقياسX{\displaystyle X}(مثلR،{\displaystyle \mathbb {R} ,}ج،{\displaystyle \mathbb {C} ,}أو فضاء معياري )، حيث تذكر أن مجال هذه الشبكة هو المجموعة الموجهة(محدود(أنا)،).{\displaystyle (\operatorname {Finite} (I),\subseteq ).} مثل أي شبكة متقاربة، فإن هذه الشبكة المتقاربة من المجاميع الجزئيةأأناأرأنا{\displaystyle A\mapsto \textstyle \sum \limits _{i\in A}r_{i}}هي شبكة كوشي ، وهو ما يعني بالنسبة لهذه الشبكة تحديدًا (بحسب التعريف) أنه لكل حيدبليو{\displaystyle W}من أصل فيX،{\displaystyle X,}توجد مجموعة جزئية منتهيةأ0{\displaystyle A_{0}}لأنا{\displaystyle I}بحيث أنابرأنا-أناجرأنادبليو{\textstyle \textstyle \sum \limits _{i\in B}r_{i}-\textstyle \sum \limits _{i\in C}r_{i}\in W}لجميع المجموعات الفائقة المنتهيةب،جأ0;{\displaystyle B,C\supseteq A_{0};} وهذا يعني أنرأنادبليو{\displaystyle r_{i}\in W}لكلأناأناأ0{\displaystyle i\in I\setminus A_{0}}(عن طريق أخذب:=أ0{أنا}{\displaystyle B:=A_{0}\cup \{i\}}وج:=أ0{\displaystyle C:=A_{0}}). منذX{\displaystyle X}قابلة للقياس، ولها أساس حي قابل للعديو1،يو2،...{\displaystyle U_{1},U_{2},\ldots }عند نقطة الأصل، التي يكون تقاطعها بالضرورةيو1يو2={0}{\displaystyle U_{1}\cap U_{2}\cap \cdots =\{0\}}(منذX{\displaystyle X}هو جهاز تلفزيون ذكي من نوع هاوسدورف). لكل عدد صحيح موجبنشمال،{\displaystyle n\in \mathbb {N} ,}اختر مجموعة جزئية منتهيةأنأنا{\displaystyle A_{n}\subseteq I}بحيثرأنايون{\displaystyle r_{i}\in U_{n}}لكلأناأناأن.{\displaystyle i\in I\setminus A_{n}.} لوأنا{\displaystyle i}ينتمي إلى(أناأ1)(أناأ2)=أنا(أ1أ2){\displaystyle (I\setminus A_{1})\cap (I\setminus A_{2})\cap \cdots =I\setminus \left(A_{1}\cup A_{2}\cup \cdots \right)}ثمرأنا{\displaystyle r_{i}}ينتمي إلىيو1يو2={0}.{\displaystyle U_{1}\cap U_{2}\cap \cdots =\{0\}.} هكذارأنا=0{\displaystyle r_{i}=0}لكل فهرسأناأنا{\displaystyle i\in I}ذلك لا ينتمي إلى المجموعة القابلة للعدأ1أ2.{\displaystyle A_{1}\cup A_{2}\cup \cdots .}{\displaystyle \blacksquare }

مراجع

للمزيد من القراءة