离散空间中 Borel 集的含义

机器算法验证 测度论
2022-04-04 15:46:03

我知道 Borel 可测集是 Borel sigma 代数的子集,它由实线上所有开区间以及空集的可数并集和交集以及补集生成。例如B(0,1]将是区间上的 Borel sigma 代数(0,1]. 我还遇到了拓扑空间上的 Borel sigma-algebra 的定义(M,O)作为由开集生成的 sigma 代数M. 以便B(0,1]将由标准拓扑中的所有开集生成(0,1].

然而,“Borel 集”的概念也出现在有限空间中,正如 @whuber 在这个例子中讨论的 Polya 瓮问题,并提到了红球出现的事件。我可以看到帖子中提到了真实的行:RiR表示我们在步骤中画了一个红球的事件i. 所以我可以想象这个事件01,02,03,,1i表示在圆上画了一个球i,但这与实线上的“开区间”还是相差甚远。

您如何开始将诸如从骨灰盒中抽出红球视为“开放”事件?

是否有必要使用“Borel”标签,因为我们实际上指的不是事件,而是随机变量,将事件映射到实线?


预答:

关键概念是“开集”像从瓮中抽球这样微不足道的事情怎么能构成开集呢?基本结果或逻辑 sigma 代数周围没有垒球2Ω.

两条线索:首先,这些离散空间集周围存在“拓扑球”,因此每个单例都是开集而现在这些开集只需要满足拓扑空间的要求完毕!不需要随机变量!

1个回答

如果Ω是可数的,那么我们可以不失一般性地用整数标记结果并设置Ω={1,2,}. 这是从可数性的定义得出的。

也就是说,即使我们对从瓮中捡球的实验感兴趣,我们也可以用整数标记样本空间中的结果。例如,也许我们让“1“表示所有球都是红色的结果,”2“结果是第一个是蓝色的,其余的是红色的,等等以某种连贯的方式。

因此,考虑以下情况就足够了Ω是自然数,或者如果我们还想处理有限空间,它的某个子集。上的指标Ω被认为是d(x,y)=I(xy), 取值 1 如果xy否则为 0。

现在你可以检查所有的点都在Ω是开集,并且所有开集的并集都是开集。但这意味着每个子集Ω是一个 Borel 集。请记住,Borel 集是 Borel 中的集σ代数,B=σ(O), 在哪里O是的开子集Ω.

由于所有子集都是可测量的,因此通常不会打扰 Borelσ离散空间上的代数,而是直接声明Ω是可测量的。


让我们证明这一点。在度量空间中,一组A是开放的,如果对于每个xA存在一个ϵ>0使得所有点在ϵx也在A.

在我们的例子中,取A={x}对于任意xΩ并修复一个ϵ<1, 说ϵ=1/2. 然后,x是唯一的开放点1/2x(回想一下,度量是 1 或 0),并且xA根据定义,我们得出结论A开了。也就是说,任何一点都是开集。