Ero sivun ”Ulkomitta” versioiden välillä
[arvioimaton versio] | [arvioimaton versio] |
Poistettu sisältö Lisätty sisältö
p fix |
Ei muokkausyhteenvetoa |
||
Rivi 4:
Olkoon <math>X</math> joukko. Kuvaus <math>\mu^*: \mathcal{P}(X) \rightarrow [0,\infty]</math> on '''ulkomitta''' jos ja vain jos se toteuttaa seuraavat kolme ehtoa:
# [[Tyhjä joukko|Tyhjälle joukolle]] pätee <math>\mu^* (\emptyset) = 0</math>
# Jos <math>A \subset B \subset X</math>, niin <math>\mu^*(A) \leq \mu^*(B)</math>
# Jos <math>A_i \subset X</math> kaikilla <math>i \in \N</math>, niin
Ehtoa (2) kutsutaan yleensä ''monotonisuudeksi'' tai ''kasvavuudeksi'' ja ehtoa (3) ''subadditiivisuudeksi''.
Rivi 12:
== Joukon mitallisuus ==
Jos <math>\mu^*\,</math> on ulkomitta <math>X</math>:ssä, niin joukkoa <math>A \subset X</math> kutsutaan <math>\mu^*\,</math>''-mitalliseksi'' jos ja vain jos kaikilla <math>E \subset X</math> pätee <center><math>{\mu}^*(E) = {\mu}^*(E \cap A) + {\mu}^*(E \cap \complement A)</math>.</center>
Tätä ehtoa kutsutaan kirjallisuudessa usein ''Carathéodoryn ehdoksi''.
Mitallisuus säilyy komplementoinnissa ja numeroituvissa yhdisteissä. Lisäksi [[tyhjä joukko]] on riippumatta ulkomitasta aina mitallinen. Näin ollen itse asiassa mielivaltaisen ulkomitan suhteen mitalliset joukot muodostavat [[sigma-algebra]]n. Tälle perheelle käytetään joissain lähteissä merkintää <center><math>\mathcal{M}_{{\mu}^*}(X) = \lbrace A \subset X \mid A \mbox{ on } {\mu}^*\mbox{-mitallinen} \rbrace ,</math> </center> missä ''X'' ilmaisee perusjoukon ja <math>\mu^*\,</math> joukossa annetun ulkomitan.
== Ulkomitan ominaisuuksia ==
Jos <math>B_1 \subset B_2 \subset ...</math> ovat <math>\mu^*\,</math>-mitallisia joukkoja, niin <center><math>\mu^* \left( \bigcup_{i = 1}^\infty B_i \right) = \lim_{n \rightarrow \infty} \mu^* (B_n)</math>.</center>
Jos <math>C_1 \supset C_2 \supset ...</math> ovat <math>\mu^*\,</math>-mitallisia joukkoja ja <math>\mu^* (C_1) < \infty</math>, niin <center><math>\mu^* \left( \bigcap_{i = 1}^\infty C_i \right) = \lim_{n \rightarrow \infty} \mu^* (C_n)</math>.</center>
Jos joukot <math>A_i</math>, <math>i \in \N</math>, ovat <math>\mu^*\,</math>-mitallisia ja erillisiä, niin <center><math>\mu^* \left( \bigcup_{i \in \N} A_i \right) = \sum_{i \in \N} \mu^* (A_i)</math>.</center>
Viimeisimmästä ominaisuudesta seuraa
Rivi 35:
* Ulkomittaa sanotaan ''täydelliseksi'' jos ja vain jos jokaisen nollamittaisen joukon osajoukko on mitallinen tämän ulkomitan suhteen. Voidaan osoittaa, että jokainen ulkomitta voidaan täydellistää täydelliseksi ulkomitaksi.
* Ulkomitta <math>\mu^*\,</math> on ''säännöllinen'' jos ja vain jos jokaisella <math>A \subset X</math> on olemassa <math>\mu^*\,</math>-mitallinen joukko <math>B</math> s.e. <math>A \subset B</math> ja <math>\mu^* (A) = \mu^* (B)\,</math>. Jos vielä <math>\mu^* (X) < \infty</math>, niin voidaan osoittaa, että säännöllisellä ulkomitalla edellä mainittu mitallisuuskriteeri suppenee muotoon: joukko <math>A \subset X</math> on <math>\mu^*\,</math>-mitallinen jos ja vain jos <center><math>\mu^* (A) + \mu^* (\complement A) = \mu^* (X)</math>.</center>
* Jos <math>(X,d)\,</math> on metrinen avaruus, niin joukon X ulkomittaa <math>\mu^*\,</math> sanotaan ''metriseksi'' jos ja vain jos ehdosta <center><math>d(A,B) > 0\,</math></center> seuraa ominaisuus <center><math>\mu^* (A \cup B) = \mu^* (A) + \mu^* (B)</math></center> kaikilla <math>A,B \subset X\,</math>.
Tärkeimpiä esimerkkejä säännöllisistä metrisistä ulkomitoista ovat mm. [[Hausdorffin mitta|Hausdorffin mitan]] ja [[Lebesguen mitta|Lebesguen mitan]]
== Funktion mitallisuus ==
Jos <math>\mu^*\,</math> on ulkomitta joukossa X ja <math>A \subset X\,</math>, niin funktio <math>f: A \rightarrow \mathbb{R} \cup \{ -\infty \} \cup \{ +\infty \}</math> on ''<math>\mu^*\,</math>-mitallinen'' jos ja vain jos avointen joukkojen alkukuvat kuvauksessa ''f'' ovat <math>\mu^*\,</math>-mitallisia. Toisin sanoen joukot <math>f^{-1} (G)\,</math>, <math>f^{-1} (\{ -\infty \} )\,</math> ja <math>f^{-1} (\{ +\infty \} )\,</math> ovat <math>\mu^*\,</math>-mitallisia kaikilla [[Avoin joukko|avoimilla joukoilla]] <math>G \subset \mathbb{R}</math>.
Funktion mitallisuus voidaan myös karakterisoida seuraavasti: funktio f on <math>\mu^*\,</math>-mitallinen jos ja vain jos joukko <center><math>\lbrace x \in A : f(x) > c \rbrace</math></center> on <math>\mu^*\,</math>-mitallinen kaikilla <math>c \in \mathbb{R}</math>.
== Katso myös ==
|