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270 字
1 分钟
概率测度相等性的延拓
2026-09-14
  • 来自Umi的测度论作业,她刚刚开学就在被7门专业课和数学建模国赛和科研项目轮流轰炸• ᴗ •̥
  • 定义并不和所有教材相同,不过它们之间的互推关系显然。

习题1.1:设 P1\mathbb{P}_{1} 和 P2\mathbb{P}_{2} 是定义在可测空间 (Ω,F)(\Omega,\mathcal{F}) 上的两个概率测度,C\mathcal{C} 是一 π\pi-系且 F=σ(C)\mathcal{F}=\sigma(\mathcal{C})。若 P1\mathbb{P}_{1} 和 P2\mathbb{P}_{2} 在 C\mathcal{C} 上相等,则对任意 A∈FA\in\mathcal{F},有 P1(A)=P2(A)\mathbb{P}_{1}(A)=\mathbb{P}_{2}(A)。

证明过程如下:

令

D:={A∈F:P1(A)=P2(A)}.\mathcal D:=\{A\in\mathcal F:\mathbb P_1(A)=\mathbb P_2(A)\}.

我们证明 D\mathcal D 是一个 λ\lambda-系(Dynkin 系),再用 π\pi-λ\lambda 定理。

1. Ω∈D\Omega\in\mathcal D#

因为 P1,P2\mathbb P_1,\mathbb P_2 都是概率测度,

P1(Ω)=1=P2(Ω).\mathbb P_1(\Omega)=1=\mathbb P_2(\Omega).

故 Ω∈D\Omega\in\mathcal D。

2. 对真差封闭#

若 A,B∈DA, B\in\mathcal D,则

P1(A)=P2(A),P1(B)=P2(B).\mathbb P_1(A)=\mathbb P_2(A),\quad \mathbb P_1(B)=\mathbb P_2(B).

于是

P1(A−B)=P1(A)−P1(B)=P2(A)−P2(B)=P2(A−B).\mathbb P_1(A-B)=\mathbb P_1(A)-\mathbb P_1(B)=\mathbb P_2(A)-\mathbb P_2(B)=\mathbb P_2(A-B).

所以 A−B∈DA-B\in\mathcal D。

3. 若 An∈DA_n\in\mathcal D 且 An↑AA_n\uparrow A,则 A∈DA\in\mathcal D#

由概率测度的下连续性,

P1(A)=lim⁡n→∞P1(An).\mathbb P_1(A)=\lim_{n\to\infty}\mathbb P_1(A_n).

又因为每个 An∈DA_n\in\mathcal D,所以

P1(An)=P2(An),n≥1.\mathbb P_1(A_n)=\mathbb P_2(A_n),\qquad n\ge 1.

因此

P1(A)=lim⁡n→∞P1(An)=lim⁡n→∞P2(An)=P2(A).\begin{aligned} \mathbb P_1(A) &=\lim_{n\to\infty}\mathbb P_1(A_n)\\ &=\lim_{n\to\infty}\mathbb P_2(A_n)\\ &=\mathbb P_2(A). \end{aligned}

即

A∈D.A\in\mathcal D.

所以 D\mathcal D 是一个 λ\lambda-系。

题设说 P1,P2\mathbb P_1,\mathbb P_2 在 C\mathcal C 上相等,即

C⊆D.\mathcal C\subseteq\mathcal D.

又因为 C\mathcal C 是 π\pi-系,根据 π\pi-λ\lambda 定理,

σ(C)⊆D.\sigma(\mathcal C)\subseteq\mathcal D.

而题设 F=σ(C)\mathcal F=\sigma(\mathcal C),故

F⊆D.\mathcal F\subseteq\mathcal D.

因此,对任意 A∈FA\in\mathcal F,都有

P1(A)=P2(A).\boxed{\mathbb P_1(A)=\mathbb P_2(A)}.

这就证明了:两个概率测度只要在生成 F\mathcal F 的一个 π\pi-系上相同,便在整个 F\mathcal F 上相同。

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概率测度相等性的延拓
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作者
Umi
发布于
2026-09-14
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