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12/11/2018

[測度論] indicator function 為可測函數的充分必要條件

(X,M)(R,L) 為可測空間。

Fact: 1E:(X,M)(R,L) 滿足
1E(x):={1xE0xE1E 為可測函數 若且唯若 EM

Proof:
() 假設 EM。我們要證明 1E 為可測函數。為此,令 I:=(,α] 為任意區間,我們僅需證明 11E(I)M。若 α0,則
11E(I)={x:1E(x)<α}=Mα>1
11E(I)={x:1E(x)<α}=XM最後,若 0<α1
11E(I)={x:1E(x)<α}=Ec 由於 EMMσ-algebra,故 EcM。至此我們得證 1E 為可測函數。

() 假設 1E 為可測函數,我們要證明 EM。由於 1E 為可測函數,對任意區間 I=(,α] 而言,11E(I)M。故取 α=1/2 我們有
11E(I):={x:χE(x)<1/2}=EcM由於 Mσ-algebra,故 EM

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