Avanzado 2025 - Práctica 21 - Teoria de la medida II

Tema: Teoria de la medida II

Tue-17-06-2025 20:32 profe: Dario Martin Aza tags: Teoria de la medida


Conjunto de Vitali

En [0,1][0,1] definimos la relación de equivalencia xyx\sim y si xyQx-y \in \mathbb{Q} . Llamamos conjunto de Vitali al conjunto VV que obtenemos tomando un único elemento de cada clase de equivalencia de \sim. Uso el axioma de elección.


Ejercicio 1

SeaE={nuˊmeros en el intervalo [0,1] que no usen el dıˊgito 2 en su desarrollo decimal.}Sea\: E=\{ \text{números en el intervalo $[0,1]$ que no usen el dígito 2 en su desarrollo decimal.} \}

Probar que EE es medible y calcular μ(E)\mu(E)

Dem:Dem:

E1=[0,0.2)[0.3,1]E_{1}=[0,0.2)\cup[0.3,1]

E1E_{1} es el conjunto de números que no tienen al 2 como primer dígito decimal. Y es medible pues es unión de dos conjuntos medibles.

E2={Nuˊmero que no tienen al 2 en sus primeros 2 dıˊgitos}E_{2}=\{ \text{Número que no tienen al 2 en sus primeros 2 dígitos} \} E2=[0,0.02)(0.03,0.012)(0.13,0.2)((0.3,1]{0.32,0.42,})E_{2}=[0,0.02)\cup(0.03,0.012)\cup(0.13,0.2)\cup((0.3,1]\setminus \{ 0.32,0.42,\dots \})

Al 0.03 no lo incluyo pues tengo 2 representaciones: 0.0299999 y 0.030000. Habría que considerar esto.

A E2E_{2} lo construyo a partir de E1E_{1} removiendo 110\frac{1}{10} del conjunto E1E_{1} Inductivamente, construyo

En={ nuˊmeros en [0,1] que no tienen ninguˊn 2 en sus primeros n dıˊgitos}E_{n}=\{ \text{ números en $[0,1]$ que no tienen ningún 2 en sus primeros $n$ dígitos} \}

EnE_{n} es medible porque es unión de intervalos. De la observación anterior surge que μ(En)=910μ(En1)\mu(E_{n})=\frac{9}{10}\cdot \mu(E_{n-1})

E=nNEnyμ(E)μ(En)=(910)nnNE=\bigcap_{n\in \mathbb{N}}E_{n}\quad y\quad \mu(E)\leq \mu(E_{n})=\left( \frac{9}{10} \right)^{n} \quad\forall n\in \mathbb{N}     μ(E)limn(910)n=0\implies \mu(E)\leq \underset{ n\to \infty }{ \lim } \left( \frac{9}{10} \right)^{n} =0

Ejercicio 2

Sea f:RRf:\mathbb{R}\to \mathbb{R} Lipschitz y ARA\subseteq \mathbb{R} de medida cero. Probar que f(A)f(A) es de medida cero.

Dem:Dem: Sea LL la constante de Lipschitz de ff, afirmo que

f((a,b))If((a,b))\subseteq I

Con II intervalo de longitud como mucho 2L(ba)2\cdot L\cdot(b-a)

Sea x(a,b)    x \in(a,b)\implies

f(x)f(a)L(xa)L(ba)\left| f(x)-f(a) \right| \leq L\cdot(x-a)\leq L\cdot(b-a)     f(x)[f(a)L(ba),f(a)+L(ba)]=I\implies f(x) \in[f(a)-L\cdot(b-a),f(a)+L\cdot(b-a)]=I

Sea E>0\mathcal{E}>0, como AA es de medida cero (In)nN\:\exists\:(I_{n})_{n\in \mathbb{N}} intervalos con AnNInA\subseteq \displaystyle \bigcup_{n\in \mathbb{N}}I_{n} tales que n=1μ(In)<E2L\displaystyle \sum_{n=1}^{\infty}\mu(I_{n})<\frac{\mathcal{E}}{2\cdot L}

    f(A)f(nNIn)=nNf(In)\implies f(A)\subseteq f\left( \bigcup_{n\in \mathbb{N}}I_{n} \right)=\bigcup_{n\in \mathbb{N}}f(I_{n})     μ(f(A))n=1μ(f(In))n=12Lμ(In)=2Ln=1μ(In)<E\implies \mu(f(A))\leq \sum_{n=1}^{\infty} \mu(f(I_{n}))\leq \sum_{n=1}^{\infty} 2L\cdot \mu(I_{n})=2L\cdot \sum_{n=1}^{\infty} \mu(I_{n})<\mathcal{E}

Como E>0\mathcal{E}>0 es arbitrario     f(A)\implies f(A) resulta un conjunto nulo y en particular medible.


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