实数集有界集A,B⊂R:μ(A+B)=μ(A)+μ(B)是否成立?含勒贝格外测度情形
Hey there, let's break down these two questions one by one:
问题1:对于实数集ℝ中的有界集合A、B,一般外测度μ下,等式μ(A+B)=μ(A)+μ(B)是否成立?
答案是不成立。外测度的核心性质是次可加性(即μ(A+B) ≤ μ(A) + μ(B)),但等号并不具备普遍成立的保证。举个简单直观的例子:
- 取μ为计数外测度(对集合S,μ(S)表示S中元素的个数,无限集则为∞)。
- 令A = {0},B = {0},那么A+B = {0+0} = {0}。
- 此时μ(A)=1,μ(B)=1,但μ(A+B)=1,显然1≠1+1,等式不成立。
问题2:当μ为勒贝格外测度μ*时,上述等式是否成立?
答案依然是不成立,哪怕A、B是有界集,甚至是勒贝格可测的有界集,也存在经典反例:
- 用康托尔集(Cantor Set)来构造:康托尔集C是[0,1]内的勒贝格可测集,其勒贝格测度μ*(C)=0。
- 计算它的Minkowski和C+C = {x+y | x∈C, y∈C},可以证明这个集合恰好是[0,2],对应的勒贝格外测度μ*(C+C)=2。
- 但μ*(C)+μ*(C)=0+0=0,显然2≠0,等式不成立。
当然也存在特殊情况等式成立,比如当A和B都是区间时:假设A=[a,b],B=[c,d],那么A+B=[a+c, b+d],μ*(A+B)=(b-a)+(d-c)=μ*(A)+μ*(B),这时候等式成立,但这只是特例,并非普遍规律。
内容的提问来源于stack exchange,提问作者ibnAbu
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