奇异测度 (Singular measure)

定义和概念

两个测度 μ 和 ν 是奇异的,记作 μ ⊥ ν,如果存在可测集合 A 和 B,满足以下条件:

  • A ∪ B = X(其中 X 是整个可测空间)
  • A ∩ B = ∅(A 和 B 不相交)
  • μ(A) = 0
  • ν(B) = 0

直观地说,这意味着μ的支撑集合(即μ不为零的集合)和ν的支撑集合在某种意义上是不相交的。 奇异性是测度论中一个重要的概念,它描述了测度之间的一种“不相容性”。

奇异测度的例子

1. 狄拉克测度: 考虑狄拉克测度 δa,它将质量集中在单个点 a 上。如果 ν 是在 a 点之外处处为零的测度,那么 δa 和 ν 是奇异的。例如,如果 ν 是勒贝格测度(在 R 上),则 δ0 ⊥ 勒贝格测度。狄拉克测度在概率论和物理学中非常重要,它常用于描述理想化的点质量或点电荷。

2. Cantor 测度: Cantor 测度是一个在 Cantor 集上定义的测度。 Cantor 测度是一个奇异的测度,因为它与勒贝格测度奇异,但它并没有在 Cantor 集的补集上集中质量。

奇异测度的重要性

奇异性在测度论中起着至关重要的作用,尤其是在分解定理中。勒贝格分解定理是测度论中一个核心的定理,它指出,任何一个测度都可以分解成两个部分:一个绝对连续部分和一个奇异部分。这个分解对于分析测度性质,特别是分析它们的导数,是至关重要的。它允许我们将测度分解成更容易处理的部分,从而简化了许多分析问题。

奇异测度在许多不同的数学领域都有应用,包括概率论、泛函分析和偏微分方程。例如,在概率论中,奇异测度可以用来描述离散随机变量。在泛函分析中,奇异测度可以用来定义广义函数,例如狄拉克δ函数。在偏微分方程中,奇异测度可以用来描述奇点,比如冲击波等现象。

结论

奇异测度是测度论中一个重要的概念,它描述了测度之间的不相容性。它们在勒贝格分解定理中起着关键作用,并将一个测度分解成绝对连续和奇异两部分。奇异测度在数学的各个领域都有重要的应用,是理解复杂数学现象和解决问题的关键工具。

参考资料