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关于Folland实分析定理2.44证明的疑问:勒贝格可测集的测度变换推导

关于Folland实分析定理2.44证明的疑问:勒贝格可测集的测度变换推导

嗨,你已经把问题拆解到关键节点啦,我来帮你把最后一步的推导补全:

你已经明确勒贝格可测集可以写成 ( E = B \cup N ),其中 ( B \in \mathcal{B}{\mathbb{R}^n} )(Borel集),( N \subset F ),( F \in \mathcal{B}{\mathbb{R}^n} ) 且 ( m(F)=0 ),调整后 ( B \cap N = \emptyset ),同时 ( m(E)=m(B) ),也知道对Borel集有 ( m(T(B))=|\det T|m(B) )。接下来只需要解决两个核心点:

  • 可逆线性变换保持零测集性质
    因为 ( T \in GL(n,\mathbb{R}) ),它是可逆的,所以逆变换 ( T^{-1} ) 也属于 ( GL(n,\mathbb{R}) )。对于Borel零测集 ( F ),直接套用Borel集的测度变换结论,可得 ( m(T(F))=|\det T|m(F)=0 )。而 ( T(N) \subset T(F) ),根据勒贝格测度的单调性,子集的测度不会超过母集的测度,因此 ( m(T(N)) \leq m(T(F))=0 ),自然 ( m(T(N))=0 )。

  • 用测度可加性合并结果
    可逆变换是双射,所以 ( T(B) ) 和 ( T(N) ) 也是不交的。根据测度的有限可加性:
    $$
    m(T(E))=m(T(B \cup N))=m(T(B) \cup T(N))=m(T(B))+m(T(N))
    $$
    代入已知结论:( m(T(B))=|\det T|m(B) ),( m(T(N))=0 ),再结合 ( m(E)=m(B) ),就能得到:
    $$
    m(T(E))=|\det T|m(B)+0=|\det T|m(E)
    $$

书里写得比较简洁,是因为这部分本质上是用Borel集的结论,结合勒贝格测度的单调性、可加性这些基本性质来推广,核心就是可逆线性变换能把零测集映射成零测集——这也是勒贝格可测集能继承Borel集测度变换结论的关键原因。

备注:内容来源于stack exchange,提问作者sam2018

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