题目
思考: 1. 设E是平面上的有理点全体,则E的外测度为0
思考:
1. 设E是平面上的有理点全体,则E的外测度为0
题目解答
答案
设E 是平面上的有理点全体,则E 的外测度为0。
提示:找一列包含有理点集的开区间。
2.平面上的x 轴的外测度为0。
提示:找一列包含有理点集的开区间。
2.平面上的x 轴的外测度为0。
解析
外测度的定义是覆盖集合的开区间序列的体积(面积在二维中)的下确界。若能用任意小的体积覆盖集合,则其外测度为0。
- 有理点集:平面上的有理点全体是可数集,可用可数个边长为$\varepsilon/2^n$的开矩形覆盖,总和为$\varepsilon$,故外测度为0。
- x轴:虽然不可数,但可将其划分为可数个区间,每个区间用高度为$\varepsilon/2^n$的开矩形覆盖,总和为$2\varepsilon$,故外测度为0。
第1题
关键思路
- 可数性:平面上的有理点集$\mathbb{Q} \times \mathbb{Q}$是可数的,可排列为$\{q_1, q_2, \dots\}$。
- 构造覆盖:对每个$q_n$,构造边长为$\sqrt{\varepsilon/2^n}$的开正方形覆盖它,每个正方形面积为$\varepsilon/2^n$。
- 总和计算:总面积和为$\sum_{n=1}^\infty \varepsilon/2^n = \varepsilon$,可任意小,故外测度为0。
第2题
关键思路
- 划分区间:将x轴划分为可数个区间$[n, n+1)$,$n \in \mathbb{Z}$。
- 构造覆盖:对每个区间$[n, n+1)$,构造开矩形$(n-\delta, n+1+\delta) \times (-\varepsilon/2^{|n|}, \varepsilon/2^{|n|})$,其中$\delta$很小。
- 总和计算:每个矩形面积为$1 \cdot \varepsilon/2^{|n|}$,总和为$\varepsilon \sum_{n=-\infty}^\infty 1/2^{|n|} = 2\varepsilon$,可任意小,故外测度为0。