集合関数の例1 リーマン積分

設定

 R : 実数の全体の集合、
 E : 互いに素な有限個の左半開区間の直和として表される集合(区間塊)の一つ。
     ※有限個の左半開区間の直和(区間塊)は、Rの部分集合となっている。
  : 集合E(区間塊)として考えられ得るもの全てを集めてきた集合系(族)。
     ※有限個の左半開区間の直和は、Rの部分集合だから、はRの部分集合系(族)となっている。 
     ※以上のように、E,を定義するとき、 E⊂R かつ E ∈  は満たされている。  
 f (x): R上の実数値関数(つまり、f: R→R)、R上連続(定理より、連続だから任意の閉区間で可積分)で、
     R上すなわち(−∞,+∞)でf (x)の広義積分が絶対収束する(絶対可積である)もの。
      なお、(−∞,+∞)で絶対収束(絶対可積)とは、

∫
|f(x)|dx = ∫ +∞
|f(x)|dx =
lim
∫ a'
|f(x)|dx + lim ∫ a |f(x)|dx






R -∞ a'→+∞
a
a'→-∞ a'











      が、有限な極限値に収束する(∞に発散しない)ことをいう。 
     ※このとき、(−∞,+∞)でf (x)の広義積分は収束し(∵)、
       (−∞,+∞)に含まれる任意の区間でも広義積分は収束する(∵)。

本題


Φ(E)= ∫
 f(x) dx  (E ∈ )



E





Φ(φ)= 0
   は、実数値 -集合関数となる。

[文献]

 ・伊藤『ルベーグ積分』I予備概念§3点関数と集合関数:例1(p.13)

※一般化:集合関数 
※ほかの集合関数の具体例:区間の長さ、矩形の面積、直方体の体積、Rn区間のn次元体積、
               R上区間塊の長さ、R2上区間塊の面積、R3上区間塊の体積、Rn上区間塊のn次元体積 


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reference

日本数学会編集『岩波数学事典(第三版)』 岩波書店、1985年。項目162A(pp428-429), 163 (p.432)
伊藤清三『ルベーグ積分』I予備概念§3点関数と集合関数(p.11-3)
高橋一『経済学とファイナンスのための数学』新世社、1999年。 pp.1-4.
Cramer, Harald,1946 Mathematical Methods of Statistics, Princeton UP.
=クラメール『統計学の数学的方法:第1巻』東京図書、1973年、6.2集合関数と点関数(pp.47-48)。