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Si una medida exterior añade más de dos $\mu^*$-finito de conjuntos, agrega a través de subconjuntos de los conjuntos?

Esta pregunta se me ocurrió cuando estaba leyendo la definición de una métrica externa de la medida, pero yo no podía pensar en una respuesta.

Deje $X$ ser un conjunto y deje $\mu^* : \mathcal{P}(X) \to [0,\infty]$ ser una medida exterior en $X$. Supongamos que $E,F \subset X$ son conjuntos finitos exterior de medida (Editado, a la luz de la discusión en los comentarios) tal que $\mu^*(E \cup F) = \mu^*(E) + \mu^*(F)$. Si $E' \subset E$ e $F' \subset F$, no se sigue que la $\mu^*(E' \cup F') = \mu^*(E') + \mu^*(F')$? Lo que si me $E$ e $F$ a ser distinto?

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PhoemueX Puntos 19354

No sé la respuesta en el caso de un general exterior de la medida. Pero más razonable exterior medidas surgir como en la construcción de Caratheodory (cf. https://en.wikipedia.org/wiki/Pre-measure y https://en.wikipedia.org/wiki/Carath\%C3\%A9odory\%27s_criterion), es decir, tenemos un (semi)anillo de $R$ de los subconjuntos de $X$ y un premeasure $\mu_{0}:R\to\left[0,\infty\right]$ de manera tal que el exterior de medida $\mu^{\ast}$ está dada por $$ \mu^{\ast}\left(E\right)=\inf\left\{ \sum_{n}\mu\left(A_{n}\right)\,\medio|\, A_{n}\R\text{ con }E\subconjunto\bigcup_{n}A_{n}\right\} . $$ El teorema de Caratheodory, a continuación, establece que cada uno de los conjuntos en $R$ es $\mu^{\ast}$-medible. Por lo tanto, utilizando la definición de $\mu^{\ast}$, no es difícil ver que para cualquier $E\subset X$ con $\mu^{\ast}\left(E\right)<\infty$, hay un $\mu^{\ast}$medible de establecer $E^{\ast}\subset X$ con $E\subset E^{\ast}$ e $\mu^{\ast}\left(E\right)=\mu^{\ast}\left(E^{\ast}\right)$. De hecho, podemos tomar $E^{\ast}$ a ser una contables intersección de contables de los sindicatos de conjuntos en $R$.

Ahora, tenemos \begin{eqnarray*} \mu^{\ast}\left(E\right)+\mu^{\ast}\left(F\right) & \overset{\text{assumption}}{=} & \mu^{\ast}\left(E\cup F\right)\\ & \overset{E\cup F\subset E^{\ast}\cup F^{\ast}}{\leq} & \mu^{\ast}\left(E^{\ast}\cup F^{\ast}\right)\\ & \leq & \mu^{\ast}\left(E^{\ast}\right)+\mu^{\ast}\left(F^{\ast}\right)\\ & = & \mu^{\ast}\left(E\right)+\mu^{\ast}\left(F\right). \end{eqnarray*} Desde el primer y el último término de coincidir (y son finitos!), debemos la igualdad en cada paso. Por lo tanto, $\mu^{\ast}\left(E^{\ast}\right)+\mu^{\ast}\left(F^{\ast}\right)=\mu^{\ast}\left(E^{\ast}\cup F^{\ast}\right)$.

Ahora, $E'\subset E\subset E^{\ast}$ e $F'\subset F\subset F^{\ast}$, por lo que podemos suponer $E,F$ ser medibles, para empezar. Porque de $$ \mu^{\ast}\left(E\ \ derecho)+\mu^{\ast}\left(F\right)=\mu^{\ast}\left(E\taza de F\right)=\mu^{\ast}\left(E\ \ derecho)+\mu^{\ast}\left(F\right)-\mu^{\ast}\left(E\cap F\right), $$ así vemos que $\mu^{\ast}\left(E\cap F\right)=0$ (tenga en cuenta que el anteriormente sólo se sostiene desde $E,F$ son medibles finito de medida). Por lo tanto, cambiando $E,E'$ e $F,F'$ por null-conjuntos, se puede asumir que el $E,F$ son disjuntas.

Ahora, por definición de $\mu^{\ast}$medibles conjuntos, obtenemos \begin{eqnarray*} \mu^{\ast}\left(E'\cup F'\right) & = & \mu^{\ast}\left(\left[E'\cup F'\right]\cap E\right)+\mu^{\ast}\left(\left[E'\cup F'\right]\cap E^{c}\right)\\ & = & \mu^{\ast}\left(E'\right)+\mu^{\ast}\left(F'\right), \end{eqnarray*} donde el último paso se utiliza el disjointness de $E,F$, lo que implica $F'\subset F\subset E^{c}$ e $E'\subset E\subset F^{c}$.

Como se señaló anteriormente, yo soy (como el OP) sigue siendo muy interesado y seguro sobre el caso general de exterior medidas que no provienen de un premeasure.

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aetaur Puntos 11

Creo que tengo un contraejemplo para general exterior de medidas. Deje $X$ ser un conjunto con al menos 3 elementos $x,y,z$. Uno puede usar $X = \{x,y,z\}$. Definir un número finito exterior de medida $\mu^* : \mathcal{P}(X) \to [0,\infty]$ por $$ \mu^*(E) = \begin{cases} 0 & \text{ if } E = \varnothing \\ 1 & \text{ if } |E| =1 \text{ or } 2 \\ 2 & \text{ if } |E| \geq 3 \\ \end{casos}.$$

Obviamente $\mu^*$ es monótona, así que lo principal es ver que $\mu^*(\bigcup A_n) \leq \sum \mu^* (A_n)$ mantiene. Si el lado derecho es $\geq 2$, entonces este es trivial. Si el lado derecho es $0$, entonces todas las $A_n$ están vacías, por lo que el lado izquierdo es $0$ también. Si el lado derecho es $1$, entonces exactamente una de las $A_n$ ha $\mu^*(A_n) =1$, y el resto están vacías, por lo que el lado izquierdo es igual a $1$ así.

Deje $E = \{x,y\}$ e $F= \{z\}$. Observar que $\mu^*(E \cup F) = 2 = 1+1 = \mu^*(E) + \mu^*(F)$. Por otro lado, teniendo en $A=\{x\}$ e $B = \{z\}$, uno ha $\mu^*(A \cup B) = 1$ e $\mu^*(A) + \mu^*(B) = 1+1 =2$.


Añadido: Relativas a PhoemueX la respuesta, tenga en cuenta que este exterior de medida $\mu^*$ es patológico en el siguiente sentido: existen conjuntos de $E \subset X$ tal que $$ \mu^*(E) \neq \inf \{ \mu^*(F) : F \supseteq E, F \text{ is } \mu^*\text{-measurable} \}.$$

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