关于光滑函数零测Borel集原像正测度是否蕴含存在正测度水平集的技术问询
关于光滑函数零测Borel集原像正测度是否蕴含存在正测度水平集的技术问询
各位实分析方向的同仁们,我最近遇到了一个值得探讨的问题,想和大家交流一下:
设 $f:\mathbb{R}\to\mathbb{R}$ 是光滑函数(个人觉得 $C^1$ 光滑性应该就足够支撑讨论,但如果能给出 $C^\infty$ 情形下的答案,我也完全接受)。
假设存在一个Lebesgue零测度的Borel集 $A\subset\mathbb{R}$,它的原像 $f^{-1}(A):={x\in\mathbb{R}:f(x)\in A}$ 具有正Lebesgue测度。
我的问题是:这种情况下,是否一定存在某个点 $a\in\mathbb{R}$,使得它的原像 $f^{-1}({a})$ 具有正测度?
另外补充两个相关的观察:
- 我们的条件其实已经能推出 ${x\in\mathbb{R}:f'(x)=0}$ 是正测度集——不然的话,我们可以直接排除掉这类集合 $A$ 的存在性,相关的推理逻辑相信大家都接触过类似的场景。
- 不过要注意,确实存在光滑的严格递增函数,满足 ${x\in\mathbb{R}:f'(x)=0}$ 是一个正测度的Cantor集(这类构造类似“魔鬼阶梯”),但这类函数的每个水平集都是单点集,测度为零,这也说明光有导数零点集正测度还不足以直接推出我们想要的结论。
备注:内容来源于stack exchange,提问作者Joel Moreira
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