อ่าน 3 นาที
การวัดที่สมบูรณ์
ในทางคณิตศาสตร์การวัดที่สมบูรณ์ (หรือกล่าวให้แม่นยำยิ่งขึ้นคือปริภูมิการวัดที่สมบูรณ์ ) คือปริภูมิการวัดที่เซตย่อยทุกเซตของเซตว่าง ทุกเซต สามารถวัดได้ (มีการวัดเป็นศูนย์ )...
การวัดที่สมบูรณ์
ในทางคณิตศาสตร์การวัดที่สมบูรณ์ (หรือกล่าวให้แม่นยำยิ่งขึ้นคือปริภูมิการวัดที่สมบูรณ์ ) คือปริภูมิการวัดที่เซตย่อยทุกเซตของเซตว่าง ทุกเซต สามารถวัดได้ (มีการวัดเป็นศูนย์ ) กล่าวอย่างเป็นทางการมากขึ้น ปริภูมิการวัด ( X , Σ, μ ) จะสมบูรณ์ก็ต่อเมื่อ[ 1 ] [ 2 ]
แรงจูงใจ
ความจำเป็นในการพิจารณาประเด็นเรื่องความครบถ้วนสมบูรณ์สามารถแสดงให้เห็นได้โดยการพิจารณาปัญหาเรื่องพื้นที่ของผลิตภัณฑ์
สมมติว่าเราได้สร้างมาตรวัดเลเบสบนเส้นจำนวนจริงแล้ว : ให้ แทนปริภูมิมาตรวัดนี้ด้วยตอนนี้เราต้องการสร้างมาตรวัดเลเบสสองมิติบนระนาบเป็นมาตรวัดผลคูณโดยทั่วไปแล้ว เราจะถือว่าพีชคณิต 𝜎บนเป็นพีชคณิต 𝜎 ที่เล็กที่สุดที่บรรจุ "สี่เหลี่ยมผืนผ้า" ที่วัดได้ทั้งหมดสำหรับ
แม้ว่าแนวทางนี้จะกำหนดปริภูมิการวัดได้แต่ก็มีข้อบกพร่อง เนื่องจาก เซต ที่มีสมาชิกเพียงตัวเดียว ทุก เซตจะมีมาตรวัดเลเบสแบบหนึ่งมิติเป็นศูนย์ ดังนั้น สำหรับเซตย่อยใดๆของอย่างไรก็ตาม สมมติว่าเป็นเซตย่อยที่ไม่สามารถวัดได้ของเส้นจำนวนจริง เช่นเซตวิทาลีมาตรวัด -มิติของจะไม่ถูกกำหนด แต่ และเซตที่ใหญ่กว่านี้จะมีค่ามาตรวัด -มิติเป็นศูนย์ ดังนั้น "มาตรวัดเลเบสแบบสองมิติ" ที่เพิ่งกำหนดขึ้นนี้จึงไม่สมบูรณ์ และจำเป็นต้องมีกระบวนการเติมเต็มบางอย่าง
การก่อสร้างมาตรการที่สมบูรณ์
เมื่อกำหนดปริภูมิการวัด ( X , Σ, μ ) (ซึ่งอาจไม่สมบูรณ์) จะมีส่วนขยาย ( X , Σ 0 , μ 0 ) ของปริภูมิการวัดนี้ที่สมบูรณ์[ 3 ] ส่วนขยายดังกล่าวที่เล็กที่สุด (เช่น σ -algebra Σ 0ที่เล็กที่สุด) เรียกว่าการ ทำให้ ปริภูมิการวัด สมบูรณ์
การก่อสร้างแล้วเสร็จสามารถดำเนินการได้ดังนี้:
- ให้Zเป็นเซตของเซตย่อยทั้งหมดของเซตย่อยของX ที่มี μ เป็นศูนย์ (โดยสัญชาตญาณแล้ว สมาชิกของZที่ไม่ได้อยู่ใน Σ อยู่แล้ว คือสมาชิกที่ขัดขวางไม่ให้ความสมบูรณ์เป็นจริง)
- ให้ Σ 0เป็น พีชคณิต σที่สร้างขึ้นโดย Σ และZ (กล่าวคือ พีชคณิต σ ที่เล็กที่สุด ที่ประกอบด้วยทุกองค์ประกอบของ Σ และของZ )
- μมีส่วนขยายμ 0ไปยัง Σ 0 (ซึ่งมีเพียงหนึ่งเดียวหากμเป็นσ- finite ) เรียกว่ามาตรภายนอกของμซึ่งกำหนดโดยค่าต่ำสุด
ดังนั้น ( X , Σ 0 , μ 0 ) จึงเป็นปริภูมิการวัดที่สมบูรณ์ และเป็นการเติมเต็มของ ( X , Σ, μ )
จากโครงสร้างข้างต้น สามารถแสดงได้ว่า สมาชิกทุกตัวของ Σ 0มีรูปแบบA ∪ BสำหรับบางA ∈ Σ และบางB ∈ Zและ
ตัวอย่าง
- การวัดแบบบอเรล (Borel measure)ที่นิยามไว้บนพีชคณิตบอเรลσที่สร้างขึ้นจากช่วงเปิด ของเส้นจำนวนจริงนั้นไม่สมบูรณ์ ดังนั้นจึงต้องใช้วิธีการทำให้สมบูรณ์ข้างต้นเพื่อนิยามการวัดแบบเลเบส (Lebesgue measure) ที่สมบูรณ์ สิ่งนี้แสดงให้เห็นได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าเซตของเซตบอเรลทั้งหมดบนจำนวนจริงมีขนาดเท่ากับจำนวนจริง ในขณะที่เซตแคนเตอร์ (Cantor set)เป็นเซตบอเรล มีการวัดเป็นศูนย์ และเซตกำลังของมันมีขนาดมากกว่าจำนวนจริงอย่างชัดเจน ดังนั้นจึงมีเซตย่อยของเซตแคนเตอร์ที่ไม่รวมอยู่ในเซตบอเรล ด้วยเหตุนี้ การวัดแบบบอเรลจึงไม่สมบูรณ์
- การวัดแบบเลเบสในมิติ nคือส่วนเติมเต็มของ ผลคูณ nเท่าของปริภูมิเลเบสในมิติเดียว และยังเป็นส่วนเติมเต็มของการวัดแบบโบเรลเช่นเดียวกับในกรณีมิติเดียวด้วย
คุณสมบัติ
ทฤษฎีบทของมาฮารัมกล่าวว่า ปริภูมิการวัดที่สมบูรณ์ทุกปริภูมิสามารถแยกย่อยได้เป็นการวัดบนคอนทินิวอาและการวัดการนับ แบบจำกัดหรือนับ ได้
ดูเพิ่มเติม
- การวัดภายใน
- เซตที่วัดได้ของเลเบส – นิยามที่กว้างที่สุดของขนาดในปริภูมิที่มีมิติเป็นจำนวนเต็ม
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ การวัดที่สมบูรณ์
ในทางคณิตศาสตร์การวัดที่สมบูรณ์ (หรือกล่าวให้แม่นยำยิ่งขึ้นคือปริภูมิการวัดที่สมบูรณ์ ) คือปริภูมิการวัดที่เซตย่อยทุกเซตของเซตว่าง ทุกเซต สามารถวัดได้ (มีการวัดเป็นศูนย์ )...
แรงจูงใจ
ความจำเป็นในการพิจารณาประเด็นเรื่องความครบถ้วนสมบูรณ์สามารถแสดงให้เห็นได้โดยการพิจารณาปัญหาเรื่องพื้นที่ของผลิตภัณฑ์
การก่อสร้างมาตรการที่สมบูรณ์
เมื่อกำหนดปริภูมิการวัด ( X , Σ, μ ) (ซึ่งอาจไม่สมบูรณ์) จะมีส่วนขยาย ( X , Σ 0 , μ 0 ) ของปริภูมิการวัดนี้ที่สมบูรณ์ [ 3 ] ส่วนขยายดังกล่าวที่เล็กที่สุด (เช่น σ -algebra Σ 0 ที่เล็กที่สุด) เรียกว่าการ ทำให้ ปริภูมิการวัด สมบูรณ์
ตัวอย่าง
การวัดแบบบอเรล (Borel measure) ที่นิยามไว้บนพีชคณิตบอเรล σ ที่สร้างขึ้นจาก ช่วง เปิด ของเส้นจำนวนจริงนั้นไม่สมบูรณ์ ดังนั้นจึงต้องใช้วิธีการทำให้สมบูรณ์ข้างต้นเพื่อนิยามการวัดแบบเลเบส (Lebesgue measure) ที่สมบูรณ์...