Mathématiques · Glossaire

Qu'est-ce que « mesure » ?

Définition 9.5 Mathématiques universitaires — Licence 3 · Chapitre 9 — Théorie de la mesure

Une mesure sur (X,A)(X, \mathcal A) est une application μ ⁣:A[0,+]\mu \colon \mathcal A \to [0, +\infty] avec μ()=0\mu(\varnothing) = 0 qui est σ\sigma-additive : pour des (An)nN(A_n)_{n\in\N} deux à deux disjoints,

μ(nAn)=nμ(An).\mu\Bigl(\bigsqcup_n A_n\Bigr) = \sum_n \mu(A_n).

(X,A,μ)(X, \mathcal A, \mu) est un espace mesuré ; μ\mu est finie si μ(X)<\mu(X) < \infty, une mesure de probabilité si μ(X)=1\mu(X) = 1, σ\sigma-finie si XX est une union dénombrable d’ensembles de mesure finie. Exemples : la mesure de comptage sur (N,P(N))(\N, \mathcal P(\N)) ; la masse de Dirac δa(A)=1aA\delta_a(A) = \mathbf 1_{a \in A} ; et, objet de ce chapitre, la mesure de Lebesgue.

Exemples

Exemple 9.14

L’ensemble de Cantor (Exercice 6.10) a λ(C)=0\lambda(C) = 0 : CCnC \subseteq C_n, une union de 2n2^n intervalles de longueur 3n3^{-n}, donc λ(C)(2/3)n0\lambda(C) \leq (2/3)^n \to 0. Un ensemble nul non dénombrable — la cardinalité ne voit pas la mesure. Réciproquement, les ensembles de Cantor gras (Exercice 9.5) sont d’intérieur vide et de mesure positive : la topologie ne voit pas non plus la mesure. Le problème du week-end pousse ce jeu jusqu’à sa conclusion frappante : il existe des ensembles Lebesgue-mesurables qui ne sont pas boréliens.

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