集函数与测度

将一个集合与一个数对应起来,就是集函数。这个函数实际上隐含了积分的性质,因为积分就是将一块东西定义为一个数,这个东西如果是线段,那定义的数就是长度,如果是面,那定义的数就是面积,如果是一个三维物体,那对应的数就是体积。

这块东西总可以视为集合,所以这些都是集合到数的例子。具体来讲,比如线段可以视为许许多多的小线段组合成的,小线段可以视为区间,自然是集合,每条线段都有确定的长度,长度是一个数,于是,集合到数的对应就建立起来了,这个对应关系就是集函数,通俗来讲,集函数的作用就是,你给它一个集合,它就给你一个数。任意给出一条线段,这条线段就是一个集合,通过上面建立的集函数,就得到了一个数,这个数就是线段的长度。

这个集函数就是测度的原型,要成为真正的测度,还需要满足一系列的条件。比如说,我们有两条线段,他们整体的长度应该是各自长度之和,这就是可加性。然后,长度一般来说不应该小于零,所以集函数应该是非负的,也就是正测度。还有对关键的一点,那就是要容纳极限,著名的例子,就是线段可以无限分割,但其总长度是有限的。也就是可数可加性。

满足了上面的性质的集函数就是很好用的测度了,只要将某个集合代入,就能得到想要测量的数。

这就是积分的现代概念了,通过函数的观点来描述积分,极大的拓展了积分的应用,而且,也扩充了函数的形式,从数与数的对应,拓展到了集合与数的对应,而且这种拓展没有就此止步,函数与数的对应,结构与数的对应,结构与结构的对应。这些想法最终孕育了抽象函数论,也就是范畴论,函数不再是数学对象的附属,而变成了数学本身,在一种高度抽象的程度上,统一了许多领域,其结论的普适性超乎想象,集合与函数,是两个最基本的数学对象,而关于他们的理论自然影响深远。

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