题目
26.设|E_(k)|是[0,1]中的可测集列,m(E_(k))=1(k=1,2,...),证明:m(bigcap_(k=1)^inftyE_(k))=1.
26.设$|E_{k}|$是[0,1]中的可测集列,$m(E_{k})=1(k=1,2,\cdots)$,证明:
$m(\bigcap_{k=1}^{\infty}E_{k})=1.$
题目解答
答案
由题设,对每个 $k$,有 $m(E_k) = 1$,故补集测度为:
\[ m([0,1] - E_k) = 1 - m(E_k) = 0. \]
利用德摩根公式:
\[ [0,1] - \bigcap_{k=1}^\infty E_k = \bigcup_{k=1}^\infty ([0,1] - E_k). \]
由于可数个零测集的并集仍为零测集,得:
\[ m\left(\bigcup_{k=1}^\infty ([0,1] - E_k)\right) = 0. \]
因此:
\[ m\left([0,1] - \bigcap_{k=1}^\infty E_k\right) = 0, \]
从而:
\[ m\left(\bigcap_{k=1}^\infty E_k\right) = m([0,1]) - 0 = 1. \]
**答案:**
\[
\boxed{m\left(\bigcap_{k=1}^\infty E_k\right) = 1}
\]
解析
考查要点:本题主要考查测度论中的补集性质、德摩根定律以及零测集的性质。
解题核心思路:通过分析每个集合的补集测度为零,利用德摩根定律将交集的补集转化为可数个零测集的并集,进而得出原交集的测度。
破题关键点:
- 补集测度计算:每个$E_k$的补集测度为$0$;
- 德摩根定律应用:将交集的补集转换为并集;
- 零测集的可数并集仍为零测集:从而推导出原交集的测度。
步骤1:分析补集测度
由题设$m(E_k) = 1$,根据测度的可加性,补集的测度为:
$m([0,1] - E_k) = 1 - m(E_k) = 0.$
步骤2:应用德摩根定律
根据德摩根定律,交集的补集可表示为:
$[0,1] - \bigcap_{k=1}^\infty E_k = \bigcup_{k=1}^\infty ([0,1] - E_k).$
步骤3:计算并集的测度
由于每个$[0,1] - E_k$是零测集,且可数个零测集的并集仍为零测集,故:
$m\left(\bigcup_{k=1}^\infty ([0,1] - E_k)\right) = 0.$
步骤4:求原交集的测度
由测度的可加性,原交集的测度为:
$m\left(\bigcap_{k=1}^\infty E_k\right) = m([0,1]) - m\left([0,1] - \bigcap_{k=1}^\infty E_k\right) = 1 - 0 = 1.$