博雷尔集
数学领域的代数
数学中,一个博雷尔集是指在一个指定的拓扑空间中,可由其开集(或者等价地,可由其闭集)的可数次并运算交运算和(或)差运算得到的一个集合。博雷尔集是由埃米尔·博雷尔的名字命名的。
定义
拓扑空间X的开集族生成的σ代数,称为X上的博雷尔σ代数,其元为博雷尔集。
等价定义为
集合称为博雷尔集,若其特征函数为博雷尔可测函数
博雷尔代数
当X是一个度量空间时,博雷尔代数可以用如下生成的方法描述。
对于X的一族子集T(即X的幂集P(X)的任何子集),令
利用超限归纳法定义如下的序列G,其中m是一个序数
我们可以说博雷尔代数是G,其中ω1是第一不可数序数,即为ℵ1的序数集。这意味着博雷尔代数可以通过开集全体的迭代运算
至第一不可数序而生成。
为了证明这一点,首先注意到度量空间中的任何开集都是一列递增紧集的并。特别地,易知对于任何极限序数m,集合的差运算将G映射到自身;而且,当m是不可数的极限序数时,G在可数并运算下是封闭的。
注意到对于每一个博雷尔集B,存在一个可数序数αB使得B可以通过αB多次迭代后得到。但是随着B取遍所有博雷尔集,αB也会相应地取遍所有可数序数,故而要得到所有博雷尔集所需的最靠前的序数是ω1,即第一不可数序数。
例子
一个重要的例子,尤其是对于概率论而言,是实数集上的博雷尔代数。它是用来定义博雷尔测度的代数。对于概率空间上一个给定的实随机变量,其概率分布按照定义,也是一个博雷尔代数上的测度。
实直线R上的博雷尔代数是包含所有区间的最小σ-代数。
在利用超限归纳法构造时,可以证明在每一步中,集合的数量至多是连续统的幂。所有博雷尔集的总数不会多于。
非博雷尔集
下面描述了卢津给出的一个实数集上的子集不是博雷尔集的例子。与之形成对比的是,不可测集的例子是无法给出的,不过其存在性是可以证明的。
每一个无理数都有一个唯一的连分数表示
其中是一个整数,其余的都是正整数。令A为对应序列的无理数组成的集合,而且其中的元素满足下列性质:存在一个无限子序列使得序列中每一个元素都是下一个元素的因子。这个集合A不是博雷尔集。事实上,这个集合是一个解析集,进一步地,在解析集全体构成的类中是完备的。
参考资料
最新修订时间:2022-09-23 09:04
目录
概述
定义
博雷尔代数
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