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证明:可数点集是勒贝格可测集,并求其测度 证明无理数集是可测集

证明:可数点集是勒贝格可测集,并求其测度证明无理数集是可测集

勒贝格测度的性质

R上的勒贝格测度有如下的性质

如果A表示的是区间I1 ×I2 × ... ×In的笛卡尔积,那么A是勒贝格可测的,并且 其中 |I| 表示区间I的长度。 如果A是有限个或可数个两两互不相交的勒贝格可测集的并,那么A也是勒贝格可测的,并且λ(A) 就是这些可测集的测度的和(或无穷级数的和)。 如果A勒贝格可测的,那么它的补集(相对于R)也是可测的。 对于每个勒贝格可测集A,λ(A) ≥ 0 。 如果A与B是勒贝格可测的,且A是B的子集,那么λ(A) ≤ λ(B)。 (由 2, 3 及 4可得。) 可数多个是勒贝格可测集的交或者并仍然是勒贝格可测的。 (由2,3 可得)。 如果A是一个开集或闭集,且是R(甚至Borel集,见度量空间,待补)的子集,那么A是勒贝格可测的。 如果A是一个勒贝格可测集,并有 λ(A) = 0 ,则A的任何一个子集B的勒贝格测度λ(B)=0。 如果A是勒贝格可测的,x是R中的一个元素,A关于x的平移(定义为A+x= {a+x:a∈A})也是勒贝格可测的,并且测度等于A. 如果A是勒贝格可测的,δ > 0,则A关于δ的扩张(定义为)也是勒贝格可测的,其测度为。 更广泛地说,设T是一个线性变换,A是一个R的勒贝格可测子集,则T(A)也是勒贝格可测的,其测度为。 如果A是R的勒贝格可测子集,f是一个A到R上的连续单射函数,则f(A)也是勒贝格可测的。

简要地说,R的勒贝格可测子集组成一个含所有区间及其笛卡尔积的σ代数,且λ是其上唯一的完备的、平移不变的、满足的测度。

勒贝格测度是σ有限测度。

证明:可数点集的外测度为零

任取ε>0,对点集的第n个点,用长度为ε/2^n的区间去覆盖,那么这个点集可以被测度为2ε的集合覆盖。

证明解析数集是可测集。

解析数是代数数吧。

这个不难,任何一个代数数都是整系数多项式方程的根。

当最高次为n 的整系数多项式方程是可数的。由于一个方程仅有n个跟,那么这些根组成的集合为An。显然An是可数多个。

显然所有的代数数就是A1到An。。。。这些可数集合的并。

那么代数数是可数多个。测度为0,当然是可测集。

证明函数可测

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不妨只考虑 对x1 的偏导。称对x1的偏导为g(x).

我们只需证明: 任给 实数a, {x 属于Rn | g(x) <= a} 是可测集即可。

显然 f 连续,而且g(x) 存在。

设 Vij = { x=(x1,...,xn) 属于Rn | (f(x1 + 1/j, x2,...,xn) - f(x1,...,xn))/(1/j) < a + 1/i }; i,j = 1,2,....

Vij 是开集在连续函数下的逆像,所以是开集。

令 Ui = Vij对j=1,2,... 的并集。 则 Ui 仍是开集。

而根据导数的定义,我们得到:

{x 属于Rn | g(x) <= a} = Ui对i=1,2,... 的交集。

所以{x 属于Rn | g(x) <= a}是可测集。于是f关于X1的偏导数是Rn上的可测函数.