ルベーグ可測関数

ルベーグ集合上に定義された関数によるボレル集合の逆像がルベーグ可測であることが保証される場合、そのような関数をルベーグ可測関数と呼びます。代表的な可測関数について、その性質を解説します。

学習内容

ルベーグ可測関数

ルベーグ可測関数やボレル可測関数などの概念を定義します。

ルベーグ可測関数の定義

ルベーグ集合上に定義された関数によるボレル集合の逆像がルベーグ可測であることが保証される場合、そのような関数はルベーグ可測であると言います。

拡大実数値ルベーグ可測関数の定義

ルベーグ集合上に定義された拡大実数値関数によるボレル集合の逆像がルベーグ可測であることが保証される場合、そのような関数はルベーグ可測であると言います。

ボレル可測関数の定義

ボレル集合上に定義された関数によるボレル集合の逆像がボレル可測であることが保証される場合、そのような関数はボレル可測であると言います。

拡大実数値ボレル可測関数の定義

ボレル集合上に定義された拡大実数値関数によるボレル集合の逆像がボレル可測であることが保証される場合、そのような関数はボレル可測であると言います。

可測関数の基本性質

可測関数の基本的な性質について解説します。

ルベーグ可測関数とほとんど至るところで等しい関数

ルベーグ測度空間は完備です。つまり、零集合であるようなルベーグ可測集合を任意に選んだとき、その任意の部分集合がルベーグ可測になります。したがって、ルベーグ可測関数とほとんどいたるところで等しい関数もまたルベーグ可測になります。

連続関数はルベーグ可測関数

ルベーグ可測集合上に定義された連続な実数値関数や拡大実数値関数はルベーグ可測です。また、ボレル集合上に定義された連続な実数値関数や拡大実数値関数はボレル可測です。

ルベーグ可測関数と連続関数の合成関数はルベーグ可測関数

ルベーグ可測関数とボレル可測関数の合成関数はルベーグ可測です。また、ボレル可測関数どうしの合成関数はボレル可測です。さらに、可測関数と連続関数の合成関数は可測関数です。

単調関数はルベーグ可測関数

ルベーグ可測集合上に定義された単調関数はルベーグ可測関数です。また、ボレル集合上に定義された単調関数はボレル可測関数です。

ルベーグ可測関数の定数倍はルベーグ可測関数

ルベーグ可測関数の定数倍として定義される関数はルベーグ可測関数です。また、ボレル可測関数の定数倍として定義される関数はボレル可測関数です。

ルベーグ可測関数どうしの和はルベーグ可測関数

ルベーグ可測関数どうしの和として定義される関数はルベーグ可測関数です。また、ボレル可測関数どうしの和として定義される関数はボレル可測関数です。

ルベーグ可測関数どうしの差はルベーグ可測関数

ルベーグ可測関数どうしの差として定義される関数はルベーグ可測関数です。また、ボレル可測関数どうしの差として定義される関数はボレル可測関数です。

ルベーグ可測関数どうしの積はルベーグ可測関数

ルベーグ可測関数どうしの積として定義される関数はルベーグ可測関数です。また、ボレル可測関数どうしの積として定義される関数はボレル可測関数です。

ルベーグ可測関数どうしの商はルベーグ可測関数

ルベーグ可測関数どうしの商として定義される関数はルベーグ可測関数です。また、ボレル可測関数どうしの商として定義される関数はボレル可測関数です。

ルベーグ可測関数の最大値関数と最小値関数はルベーグ可測関数

有限個のルベーグ可測関数から定義される最大値関数と最小値関数はルベーグ可測です。また、有限個のボレル可測関数から定義される最大値関数と最小値関数はボレル可測です。

ルベーグ可測関数列の上限関数と下限関数はルベーグ可測関数

可算個の可測関数の値の上限や下限を値として定める写像は可測関数ないし拡大実数値可測関数です。また、可算個の拡大実数値可測関数の値の上限や下限を値として定める写像は拡大実数値可測関数です。

ルベーグ可測関数列の上極限関数と下極限関数はルベーグ可測関数

可測関数列が定める値からなる数列の上極限や下極限や極限を与える写像は可測関数です。また、拡大実数値可測関数列が定める値からなる拡大実数列の上極限や下極限や極限を与える写像は拡大実数値可測関数です。

ルベーグ可測関数列の各点極限はルベーグ可測関数

ルベーグ可測関数列の各点極限もまたルベーグ可測関数です。特に、ルベーグ測度空間は完備であるため、ほとんどいたるところで各点収束するルベーグ可測関数列の極限もまたルベーグ可測関数になります。

ルベーグ可測関数列の一様極限はルベーグ可測関数

可測関数列の一様極限もまた可測関数です。つまり、可測関数列が何らかの関数へ一様収束する場合、その極限もまた可測関数になります。

カントール関数(カントール・ルベーグ関数)

カントール集合の要素はいずれも小数点以下が0または2であるような3進数として一意的に表現されますが、それを2進数に変換する関数をカントール関数と呼びます。カントール関数は全射かつ単調増加かつ連続です。

単関数

単関数と呼ばれるクラスの可測関数について解説します。単関数はルベーグ積分を定義する際に重要な役割を果たします。

確認テスト

ルベーグ可測関数に関する確認テストです。

学習ガイド

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ユークリッド空間の部分集合を測定対象とするルベーグ測度について解説します。

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多変数のルベーグ可測関数のルベーグ積分について解説します。

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