Внешняя мера
[5/40%]Доказательство теоремы 3.1, очевидно, применимо, если вероятностную меру заменить конечной мерой, поскольку это лишь вопрос перемасштабирования. Возьмём в качестве отправной точки тот факт, что конечная мера на поле однозначно продолжается на порождённую -алгебру. Следующими шагами докажите теорему 11.2, то есть снимите предположение о конечности.
Пусть — мера (не обязательно даже -конечная) на поле , и пусть . Если — непустое множество из и , ограничьте до конечной меры на поле и продолжите до конечной меры на -алгебре , порождённой в множеством .
Предположим, что . Если существуют дизъюнктные -множества , такие что и , положим и докажите непротиворечивость. В противном случае положим .
Покажите, что является мерой на и совпадает с на .
Предположим, что — неотрицательная и конечно аддитивная функция множества на полукольце .
Используя леммы 1 и 2, без обращения к теореме 11.3, покажите, что счётно субаддитивна тогда и только тогда, когда она счётно аддитивна.
Найдите пример, где не является счётно субаддитивной.
Покажите, что теорема 11.4(ii) может не выполняться, если .
Эта и задачи и 17.14 ведут к доказательствам теорем представления Даниэля–Стоуна и Рисса.
Пусть — вещественный линейный функционал на векторной решётке (конечных) вещественных функций на пространстве . Это означает, что если и лежат в , то в лежат и , и (со значениями и ), а также , причём . Дополнительно предположим о , что влечёт (где 1 обозначает функцию, тождественно равную 1). Дополнительно предположим о , что она положительна в том смысле, что (поточечно) влечёт , и непрерывна сверху в 0 в том смысле, что (поточечно) влечёт .
Если , определим в «интервал»
Покажите, что эти множества образуют полукольцо .
Определим функцию множества на формулой
Покажите, что конечно аддитивна и счётно субаддитивна на .
Предположим и пусть . Покажите, что из следует для всех , а из следует для всех достаточно больших . Заключите, что при
Пусть — наименьшая -алгебра, относительно которой измерима каждая из : . Пусть — класс тех из , для которых . Покажите, что — полукольцо и что .
Пусть — продолжение (см. (11.6)) на , и для определим . Покажите, что конечно аддитивна и счётно субаддитивна на полукольце .