www.wikidata.de-de.nina.az
Der Begriff des absolut stetigen Masses setzt in der Masstheorie die Nullmengen verschiedener Masse in Beziehung Absolut stetige Masse sind eng verwandt mit den absolut stetigen Funktionen der Analysis und den absolut stetigen Verteilungen der Wahrscheinlichkeitstheorie Inhaltsverzeichnis 1 Definition 2 Beispiele 3 Charakterisierungen 4 Aquivalenz von Massen 5 s endliche Masse 5 1 Satz von Radon Nikodym 5 2 Zerlegungssatz von Lebesgue 6 LiteraturDefinition BearbeitenEs sei X A displaystyle X mathcal A nbsp ein Messraum und m displaystyle mu nbsp und n displaystyle nu nbsp zwei signierte komplexe oder positive Masse auf A displaystyle mathcal A nbsp Das Mass n displaystyle nu nbsp heisst absolut stetig bezuglich m displaystyle mu nbsp auch m displaystyle mu nbsp stetig in Zeichen n m displaystyle nu ll mu nbsp wenn jede m displaystyle mu nbsp Nullmenge auch eine n displaystyle nu nbsp Nullmenge ist Fur jede messbare Menge A A displaystyle A in mathcal A nbsp folgt also aus m A 0 displaystyle mu A 0 nbsp auch n A 0 displaystyle nu A 0 nbsp Umgekehrt sagt man dann dass m displaystyle mu nbsp das Mass n displaystyle nu nbsp dominiert Durch displaystyle ll nbsp ist eine Quasiordnung auf der Menge aller Masse auf X displaystyle X nbsp erklart Beispiele BearbeitenDas Nullmass das jeder Menge das Mass 0 displaystyle 0 nbsp zuordnet wird naturgemass von jedem Mass dominiert Sei m displaystyle mu nbsp das Zahlmass auf den naturlichen Zahlen genauer auf dem Messraum N P N displaystyle mathbb N mathcal P mathbb N nbsp Dann ist jedes Mass auf N displaystyle mathbb N nbsp bzgl m displaystyle mu nbsp absolut stetig denn die einzige m displaystyle mu nbsp Nullmenge ist die leere Menge displaystyle emptyset nbsp Das Wahrscheinlichkeitsmass P displaystyle P nbsp der Standardnormalverteilung besitzt eine Wahrscheinlichkeitsdichte bzgl des Lebesgue Mass l displaystyle lambda nbsp denn fur jede Lebesgue messbare Menge A R displaystyle A subseteq mathbb R nbsp gilt P A A 1 2 p e x 2 2 d l x displaystyle P A int A frac 1 sqrt 2 pi e frac x 2 2 mathrm d lambda x nbsp Daraus folgt dass jeder Lebesgue Nullmenge von P displaystyle P nbsp auch die Wahrscheinlichkeit 0 displaystyle 0 nbsp zugewiesen wird also P l displaystyle P ll lambda nbsp Zum Beispiel ist P Q 0 displaystyle P mathbb Q 0 nbsp Das letzte Beispiel lasst sich verallgemeinern Angenommen ein Mass n displaystyle nu nbsp lasse sich durch eine Dichtefunktion f n X R displaystyle f nu colon X to mathbb R nbsp bzgl eines anderen Masses m displaystyle mu nbsp darstellen es gelte also n A A f n d m displaystyle textstyle nu A int A f nu mathrm d mu nbsp fur jede Menge A displaystyle A nbsp aus der s Algebra A displaystyle mathcal A nbsp Dann ist n m displaystyle nu ll mu nbsp denn das Integral uber eine Nullmenge ist immer 0 displaystyle 0 nbsp Die Umkehrung gilt im Allgemeinen nicht So ist das Lebesgue Mass bzgl des Zahlmasses auf R displaystyle mathbb R nbsp zwar absolut stetig besitzt aber keine Dichte Fur bestimmte Spezialfalle lasst sich aber eine Umkehrung angeben s unten Charakterisierungen BearbeitenIn bestimmten Fallen lassen sich Eigenschaften von Massen angeben die aquivalent zur obigen Definition sind Sei m displaystyle mu nbsp ein positives Mass und n displaystyle nu nbsp ein endliches oder komplexes Mass auf demselben Messraum insbesondere sei also n X lt displaystyle nu X lt infty nbsp Es gilt dann folgender Satz Das Mass n displaystyle nu nbsp ist genau dann absolut stetig bzgl m displaystyle mu nbsp wenn es fur jedes e gt 0 displaystyle varepsilon gt 0 nbsp ein d gt 0 displaystyle delta gt 0 nbsp gibt so dass fur alle A A displaystyle A in mathcal A nbsp mit m A lt d displaystyle mu A lt delta nbsp gilt n A lt e displaystyle nu A lt varepsilon nbsp Ist dagegen n X displaystyle nu X infty nbsp so impliziert der erste Teil nicht mehr den zweiten Bezeichne erneut l displaystyle lambda nbsp das Lebesgue Mass auf der reellen Gerade und n displaystyle nu nbsp ein weiteres Mass auf R displaystyle mathbb R nbsp Die Verteilungsfunktion F n displaystyle F nu nbsp von n displaystyle nu nbsp ist definiert als F n R 0 x n x displaystyle F nu colon mathbb R to 0 infty x mapsto nu infty x nbsp Das Mass n displaystyle nu nbsp ist genau dann absolut stetig bzgl l displaystyle lambda nbsp wenn jede Einschrankung von F n displaystyle F nu nbsp auf ein endliches Intervall I R displaystyle I subset mathbb R nbsp eine absolut stetige Funktion auf I displaystyle I nbsp ist Die erste Charakterisierung zeigt dass es sich bei absoluter Stetigkeit tatsachlich um einen Stetigkeitsbegriff fur Masse handelt Die zweite Charakterisierung motiviert die Bezeichnung Aquivalenz von Massen BearbeitenDa displaystyle ll nbsp eine Quasiordnung ist lasst sich durch n m n m m n displaystyle nu sim mu Longleftrightarrow nu ll mu land mu ll nu nbsp eine Aquivalenzrelation auf der Menge aller Masse auf X displaystyle X nbsp definieren Fur aquivalente Masse stimmen die Nullmengen genau uberein Die Aquivalenzklassen werden durch displaystyle ll nbsp halbgeordnet Diese Aquivalenz erklart viele nutzliche Eigenschaften zum Beispiel von s endlichen Massen denn es gilt Ist m displaystyle mu nbsp s endlich so ist es zu einem endlichen Mass aquivalent selbst dann wenn m X displaystyle mu X infty nbsp Daruber hinaus gibt es eine m displaystyle mu nbsp integrierbare Funktion w L 1 m displaystyle w in L 1 mu nbsp so dass 0 lt w x lt 1 displaystyle 0 lt w x lt 1 nbsp fur alle x X displaystyle x in X nbsp Das aquivalente endliche Mass n displaystyle nu nbsp ist dann durch n A A w d m displaystyle textstyle nu A int A w mathrm d mu nbsp gegeben d h w displaystyle w nbsp ist die m displaystyle mu nbsp Dichte von n displaystyle nu nbsp Ist m 0 displaystyle mu not equiv 0 nbsp nicht das Nullmass so lasst sich w displaystyle w nbsp so wahlen dass X w d m 1 displaystyle textstyle int X w mathrm d mu 1 nbsp Das Mass m displaystyle mu nbsp ist dann also sogar zu einem Wahrscheinlichkeitsmass aquivalent Tatsachlich lasst sich obiger Satz wie folgt verstarken Ist m displaystyle mu nbsp s finit und m 0 displaystyle mu not equiv 0 nbsp so ist es zu einem Wahrscheinlichkeitsmass aquivalent Dies ist eine echte Verallgemeinerung da s endliche Masse stets auch s finit sind aber nicht umgekehrt s endliche Masse BearbeitenAuf Grund der oben beschriebenen Aquivalenz wird absolute Stetigkeit haufig im Kontext von s endlichen Massen diskutiert So werden zum Beispiel in der mathematischen Statistik dominierte Verteilungsklassen behandelt Eine dominierte Klasse ist dabei die Gesamtheit aller Wahrscheinlichkeitsmasse die absolut stetig bzgl eines gemeinsamen s endlichen Masses sind Des Weiteren gelten die folgenden fundamentalen Satze fur s endlichen Masse Satz von Radon Nikodym Bearbeiten Der Satz von Radon Nikodym kehrt das obige Beispiel mit der Dichtefunktion um Ist m displaystyle mu nbsp s endlich so gilt n m displaystyle nu ll mu nbsp fur ein weiteres Mass n displaystyle nu nbsp genau dann wenn n displaystyle nu nbsp eine Dichte bzgl m displaystyle mu nbsp besitzt Zerlegungssatz von Lebesgue Bearbeiten Der Zerlegungssatz von Lebesgue liefert die Existenz einer Zerlegung eines s displaystyle sigma nbsp endlichen Masses in einen absolut stetigen und einen singularen Anteil Sind m n displaystyle mu nu nbsp zwei s endliche Masse dann gibt es zwei weitere s endliche Masse n a displaystyle nu a nbsp und n s displaystyle nu s nbsp mit n n a n s displaystyle nu nu a nu s nbsp so dass n a m displaystyle nu a ll mu nbsp sowie n s m displaystyle nu s perp mu nbsp gilt Literatur BearbeitenJurgen Elstrodt Mass und Integrationstheorie 6 korrigierte Auflage Springer Verlag Berlin Heidelberg 2009 ISBN 978 3 540 89727 9 doi 10 1007 978 3 540 89728 6 Achim Klenke Wahrscheinlichkeitstheorie 3 Auflage Springer Verlag Berlin Heidelberg 2013 ISBN 978 3 642 36017 6 Walter Rudin Real and Complex Analysis 3 Auflage McGraw Hill New York 1987 englisch Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Absolut stetiges Mass amp oldid 234305340 Aquivalenz von Massen