有了长度为什么还要定义测度
大可数学人生工作室
2023-11-02 11:48:14

原标题:有了长度为什么还要定义测度

首先,长度一般是指一维空间,也就是某条线段的长度。

但测度相对应的概念则是n维空间:

注意上面测度的定义,是相对于n维空间的方体 I 的体积而言的。

然后以积分进行区分。

上图中,每一个积分微元里面,f(ξi)的值是固定的。也就是说,在上图定积分的思想里面,是假定每一个区间Δx,不管这个Δxi包括多少个有理数和无理数,都假设它们的函数值是相等的,都是f(ξi)。

测度概念的引入,在于狄里赫雷提出了一个特殊函数。该函数的定义是在实数轴上,当x是有理数时,f(x)等于1,当x是无理数时,f(x)等于0。

上图曲线假设是狄里赫雷函数曲线,该曲线围成的面积就没有办法按照前面积分的方法进行计算,因为任意一个区间Δx里面既有有理数也有无理数,而有理数对应的高度是1,无理数对应的高度是0(也可以是其它任意数字)。

上图中要求出曲线的面积,就可以假设有理数对应的函数值是yi,然后把x轴上所有有理数的长度相加,这个长度称为测度m(Ei),然后在两者相乘,即yi(Ei);对于无理数也一样。最后再把有理数和无理数各自围成的面积相加,就得到曲线围成的面积。

对于上图中三维空间的情形,则意味着XOY平面中,有理数和无理数对应的曲顶柱体的高度不相等,也就是曲顶柱体的高度不连续,这种情况也只能通过测度来计算曲顶柱体的体积。

但我们知道,有理数的测度始终是0,而无理数不是。

由此,测度概念的引入,似乎可以这样理解:

1:为了区分一个函数中有理数和无理数对应的函数值不相等的情形;

2:因为有理数的测度为0,通过测度计算面积或者体积的时候,实际上就是在计算无理数的测度。

来自:万物皆有源

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