贝尔函数

在研究函数的连续性基础上产生的一类重要的函数。R.L.贝尔于1899年提出如下的函数分类方法:以区间[0,1]上的函数为例,[0,1]上的连续函数称为0类函数。0类函数序列点点收敛的极限函数,当它不是0类函数时,就称为1类函数。1类函数序列点点收敛的极限函数,如果不是0类或1类的函数时,便称为2类函数。依次对每一个自然数n,可以引入n类函数的概念。如果{ƒυ},v=1,2,…,ƒυnυ类函数,{nυ}是自然数列的子序列,{ƒυ}点点收敛于ƒ(x),当ƒ(x)不是任何n类函数(n是自然数),称ƒ(x)是ω类函数。如此再继续定义ω+1,ω+2,…类函数。用超限归纳法对一切序数η,都可以定义η类函数。 所有这些类的函数统称为贝尔函数,而贝尔函数的全体称为贝尔函数类。[0,1]上的狄利克雷函数Dx)(它在有理点上取值为1,无理点上取值为零)不是1类函数,但,所以D(x)是2类函数。可以证明,当序数α<α1(α1是第一个不可列的序数)时,α类是不空的,但α1类是空集。另外,贝尔函数类的势(或基数)与[0,1]的势相等。但[0,1]上所有实函数的势大于[0,1]的势。因此定义在[0,1]上的函数中有很多不是贝尔函数。贝尔函数类的另一等价的定义是:包含连续函数全体且对点点收敛的极限运算封闭的最小函数类。

类似地,在n维空间与一般的拓扑空间也可引入贝尔函数类。

波莱尔

深入讨论函数的连续性、可微性、可积性时必不可少的重要集类。设GF分别表示 n欧几里得空间Rn中开集、闭集全体。凡是能表示成G(或F)中一列集{An}的交 (或和)的集的全体记为Gδ(或Fσ)。凡能表示成Gδ(或Fσ)中一列集{An} 的和(或交)的集的全体记为Gδσ(或Fσδ),如此又继续可以定义出新的集类GδσδFσδσ,…。同贝尔函数类一样,对一切序数可用超限归纳法来依次定义新的集类。同样可以证明:当序数α<α1时,上述定义能产生新类型的集,而从α1开始就不再产生新类型集了。由上述方式得到的每个集称为Rn上的波莱尔集。波莱尔集全体称为 Rn上波莱尔集类(也称波莱尔域),记为B(Rn)。波莱尔集类还有几种等价的定义:B(Rn)是包含Rn中一切有限“立方体”的最小σ环;B(Rn)是包含Rn中一切开集的最小σ环;B( Rn)是包含Rn中一切闭集的最小σ环。(见测度论)

在一般拓扑空间中可类似地引入波莱尔集类。

贝尔函数与波莱尔可测函数

设ƒ是拓扑空间Χ上的实函数,如果对任何实数с,集{x│ƒ(x)<с}是波莱尔集,则称ƒ是Χ上的波莱尔可测函数。Χ上的贝尔函数都是Χ上的波莱尔可测函数。同样,设EΧ的子集,如果E的特征函数IE(即在E上值为1,E的余集上值为0的函数)是Χ上的贝尔函数,则称E是贝尔集。贝尔集都是波莱尔集。当Χ=Rn时,波莱尔可测函数(波莱尔可测集)都是贝尔函数(贝尔集)。

解析集

深入研究直线上波莱尔集与勒贝格可测集的关系时发现的重要集类,它们在近代随机过程中有广泛的应用。设(ΩF)是可测空间,E为紧的度量空间,记K(EF={A×FE中的紧集,FF},(K(EF)σδK(EF中的集作可列和后再进行可列交的运算而得到的集类。设B∈(K(EF)σδ,称BΩ上的投影(B)为Ω中的F解析集。它们的全体记为φ(F)。若用P表示(ΩF)上的概率测度全体,Fp(pP)表示Fp作完全化扩张而得到的σ代数,则利用乔格的容度理论可证明

特别,当E=Rnn=1,2…,Ω=[0,1],F=B[0,1]时,EX[0,1]上的波莱尔集在[0,1]上的投影是解析集,并且φ(F)是[0,1]上勒贝格可测集类的真子集。