外測度和內(nèi)測度
?般集合的外測度、內(nèi)測度
整個測度論,不管是約當(dāng)測度、L測度還是B測度,都源于開集的測度。開集測度都是這些測度的參照物。
開集的測度就是直接拿?尺對開集進(jìn)?量度。?開集的構(gòu)造可以認(rèn)為由有限或者?限個構(gòu)成區(qū)間構(gòu)成,所謂構(gòu)成區(qū)間可以理解為?個不可再分的開集,各個構(gòu)成區(qū)間是不交的,將各個構(gòu)成區(qū)間量出其長度,再?一求和,就得到了開集的總長度,這就是開集的測度。
開集測度的定義:
設(shè)G為非空開集,則有結(jié)構(gòu)表示

其中?是G的構(gòu)成區(qū)間。規(guī)定開集G的測度為它的一切構(gòu)成區(qū)間長度的和,記為mG:

閉集測度的定義:
設(shè)F為非空閉集,任取一個包含F的開區(qū)間(a,b),令G=(a,b)-F?,則G為開集,定義閉集F的測度為
mF?=b-a-mG
也就是說,閉集的測度也必須通過開集的測度來定義。
外側(cè)度定義:
設(shè)E為有界集
E的外測度定義為一切包含E的開集的測度的下確界,記為

內(nèi)測度定義:
E的內(nèi)測度定義為一切含于E中閉集的測度的上確界,記為

外測度就是從外?測這個集合,當(dāng)然??個最?的集合來套它,從內(nèi)部測它,當(dāng)然??個最?的集合來頂死它。?論內(nèi)外?求嚴(yán)絲密縫。
以上定義除了對半開半閉集合適?,對前?的開集、閉集同樣適?。以開集為例,從外?找?個開集來套她,沒有什么?她??更合?了,所以,外測度?然就是她??。?從??找?閉集套頂它,有定理證明??閉集的最?者的測度與其測度相等,于是,開集的外測度=內(nèi)測度=??的測度。同理,閉集的內(nèi)外測度=??的測度。
對于?般集合,以外測為例,在以上的定義中,是??個?她?的開集來測量她,?在?她?的集合中取其最?值,所以這是?個極限值。?極限值與真正值往往差了?個?限?ε。因此內(nèi)測和外測就差了?個?限?ε,這個?限?ε在積累的過程中如果不產(chǎn)?質(zhì)變,則保持?限?,可以視為0。于是,絕?部分集合都是內(nèi)測=外測的。
那么,外測度為什么用一個開集而不是閉集來套那個待測集合呢?
假設(shè)(a,[e],f)代表一個開集,則從a到e左邊的中括號 [ (e也可以是開集)之間,可以劃分為無數(shù)個開集,從而符合測度是以開集來定義的這個原則。
那內(nèi)測度為什么用一個閉集而不是開集來頂那個待測集合呢?
這是因為存在如下定理:

上面定理的意思就是,對于任意一個集合,它都包含一個最大的開集,那么,超過這個開集以后,就沒有辦法更進(jìn)一步去逼近這個集合 E 了。