测度

测度简述

数学上，测度(Measure)是一个函数，它对一个给定集合的某些子集指定一个数，这个数可以比作大小、体积、几率等等。传统的积分是在区间上执行的，后来民众期望把积分推广到任意的集合上，就发展出测度的概念，它在数学分析和几率论有重要的地位。

测度论是实分析的一个分支，研究对象有σ代数、测度、可测函数和积分，其重要性在几率论和统计学中有所体现的。

测度的定义

形式上表达，一个测度（详细的说法是可列可加的正测度）是个函数。设是集合上的一个σ代数，在上定义，于扩充区间中取值，而且满足够下性质：

空集的测度为零： 。 可数可加性，或称σ可加性：若为中可多个两两不交的集合的序列，则所有的并集的测度，等于每个的测度之总和： 。

如此的三元组称为一个测度空间，而中的元素称为这个空间中的可测集。

测度的性质

下面的一部分性质可从测度的定义导出：

单调性

测度的单调性：

若和为可测集，而且，则 。

可多个可测集的并集的测度

若 为可测集（不必是两两不交的），而且对于所有的，?，则集合的并集是可测的，且有如下不等式（「次可列可加性」）：

以及如下极限：

可多个可测集的交集的测度

若 为可测集，而且对于所有的，?，则的交集是可测的。更深一步说，假使起码一个的测度有限，则有极限：

如若不如果起码一个的测度有限，则上述性质一般不成立。比如对于每一个，令

是一个有限实数（并非是），则测度空间称为有限测度空间。假使可以表明为可多个可测集的并集，而且这些可测集的测度均有限，则该测度空间称为σ有限测度空间。称测度空间中的一个集合具有σ有限测度，假使可以表明为可多个可测集的并集，而且这些可测集的测度均有限。

作为例子，实数集赋以标准勒贝格测度是σ有限的，但不是有限的。为表明之，只要考虑闭区间族，k 取遍所有的整数；如此的区域共有可数多个，每一个的测度为1，而且并起来就是整个实数集。作为其他例子，取实数集上的计数测度，即对实数集的每个有限子集，都把元素个数作为它的测度，至于无限子集的测度则令为。如此的测度空间就不是σ有限的，由于任何有限测度集只含有有限个点，进而，覆盖整个实数轴需要不可多个有限测度集。σ有限的测度空间有些很好的性质；从这点上表达，σ有限性可以类比于拓扑空间的可分性。

完备性

一个可测集称为零测集，假使。零测集的子集称为可去集，它未必是可测的，但零测集自然是可去集。假使所有的可去集都可测，则称该测度为完备测度。

一个测度可以按如下的方式延拓为完备测度：考虑的所有如此的子集，它与某个可测集仅差一个可去集，也就是说与的对称差包含于一个零测集中。由这些子集生成的σ代数，并定义的值就等于。

例子

下列是一部分测度的例子（重要性与顺序无关）。

计数测度定义为的‘元素个数’。 一维勒贝格测度 是定义在的一个含所有区间的σ代数上的、完备的、平移不变的、满足的唯一测度。 Circular angle 测度 是旋转不变的。 局部紧拓扑群上的哈尔测度是勒贝格测度的一种推广，而且也有相似的刻划。 恆零测度 定义为，对任意的。 每一个几率空间都有一个测度，它对全空间取值为1（于是其值全部落到单位区间中）。这就是所谓几率测度。其它例子，包含：狄拉克测度、波莱尔测度、若尔当测度、遍历测度、欧拉测度、高斯测度、贝尔测度、拉东测度。