Mesure sigma-finie
Bonjour, je suis en M1 maths, je ne comprends pas la preuve de la proposition postée ci-dessous.
Sachant que dans mon cours une mesure $\mu$, définie sur un espace mesurable $(\Omega,\mathcal{F})$, sera dite $\sigma$-finie s'il existe $\{ A_{n}, n \ge 1 \} \subset\mathcal{F}$ telle que :
(i) $\bigcup_{1}^\infty A_{n} = \Omega$
(ii) $\mu(A_{n}) < \infty,\ \forall n \ge 1$
Proposition : $\mu$ étant $\sigma$-finie, $\mathcal{F}$ ne peut contenir une collection non dénombrable d'ensembles disjoints de mesures non nulle.
Voici la preuve, ci-dessous pourriez-vous me l'expliquer notamment la partie avec les card, et de plus il n'y a pas une erreur $\Theta_{n} = \bigcap_{k = 1}^\infty \Theta_{n}^k$.
Je vous remercie, Cordialement (finie < dénombrable < non dénombrable )
PS. J'ai essayé de joindre la photo de la preuve mais cela semble impossible sur ce forum c'est mon premier message.
Preuve : Soit $\{B_\theta , \theta \in \Theta\} \subset \mathcal{F}$ une collection d'ensembles disjoints, avec $\mu(B_{\theta}) > 0,\ \forall \theta \in \Theta$.
Étant donné $\{ A_{n},\ n \ge 1\} \subset \mathcal{F}$, avec $\bigcup_{1}^\infty A_{n} = \Omega$ et $\mu(A_{n}) < \infty,\ \forall n \ge 1$, on pose $\Theta_{n} = \{ \theta \in \Theta, \ \mu(A_{n} \cap B_{\theta}) > 0\}$.
$\Theta_{n} = \bigcup_{k = 1}^\infty \Theta_{n}^k$, avec $\Theta_{n}^k = \{ \theta \in \Theta, \ \mu(A_{n} \cap B_{\theta} > 1/k\}$.
Or $\mathrm{card}(\Theta_{n}^k) \le k \mu(A_{n})$. Donc $\Theta_{n}$ est au plus dénombrable, ainsi que $\Theta = \bigcup_{1}^\infty \Theta_{n}$.
[En $\LaTeX$, c'est toute l'expression mathématique que l'on encadre par des $\$$, pas seulement quelques termes. ;-) AD]
Sachant que dans mon cours une mesure $\mu$, définie sur un espace mesurable $(\Omega,\mathcal{F})$, sera dite $\sigma$-finie s'il existe $\{ A_{n}, n \ge 1 \} \subset\mathcal{F}$ telle que :
(i) $\bigcup_{1}^\infty A_{n} = \Omega$
(ii) $\mu(A_{n}) < \infty,\ \forall n \ge 1$
Proposition : $\mu$ étant $\sigma$-finie, $\mathcal{F}$ ne peut contenir une collection non dénombrable d'ensembles disjoints de mesures non nulle.
Voici la preuve, ci-dessous pourriez-vous me l'expliquer notamment la partie avec les card, et de plus il n'y a pas une erreur $\Theta_{n} = \bigcap_{k = 1}^\infty \Theta_{n}^k$.
Je vous remercie, Cordialement (finie < dénombrable < non dénombrable )
PS. J'ai essayé de joindre la photo de la preuve mais cela semble impossible sur ce forum c'est mon premier message.
Preuve : Soit $\{B_\theta , \theta \in \Theta\} \subset \mathcal{F}$ une collection d'ensembles disjoints, avec $\mu(B_{\theta}) > 0,\ \forall \theta \in \Theta$.
Étant donné $\{ A_{n},\ n \ge 1\} \subset \mathcal{F}$, avec $\bigcup_{1}^\infty A_{n} = \Omega$ et $\mu(A_{n}) < \infty,\ \forall n \ge 1$, on pose $\Theta_{n} = \{ \theta \in \Theta, \ \mu(A_{n} \cap B_{\theta}) > 0\}$.
$\Theta_{n} = \bigcup_{k = 1}^\infty \Theta_{n}^k$, avec $\Theta_{n}^k = \{ \theta \in \Theta, \ \mu(A_{n} \cap B_{\theta} > 1/k\}$.
Or $\mathrm{card}(\Theta_{n}^k) \le k \mu(A_{n})$. Donc $\Theta_{n}$ est au plus dénombrable, ainsi que $\Theta = \bigcup_{1}^\infty \Theta_{n}$.
[En $\LaTeX$, c'est toute l'expression mathématique que l'on encadre par des $\$$, pas seulement quelques termes. ;-) AD]
Réponses
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La clé est le fait évident suivant : soit $k\in\N^*$ et soit un espace mesuré $(A,\mu)$ tel que $\mu(A)<+\infty$, alors l'ensemble des points $x$ de $A$ tels que $\mu(\{x\})\ge\frac1k$ est fini.
Démonstration : soient $x_1,\dots,x_m$ des points distincts de $A$ tels que $\mu(\{x_m\})\ge\frac1k$, alors $\mu(A)\ge\mu(\{x_1,\dots,x_m\})=\sum_{j=1}^m\mu(\{x_j\})\ge m/k$ et donc $m\le k\mu(A)$.
Notons donc, pour $k\ge1$ et $n\in\N$, $A_{n,k}$ l'ensemble des points $x$ de $A_n$ tels que $\mu(\{x\})\ge\frac1k$. D'après le point précédent, chacun des $A_{n,k}$ est un ensemble fini. D'autre part, une réunion au plus dénombrable d'ensembles finis est au plus dénombrable donc $\bigcup_{k,n}A_{n,k}$ est au plus dénombrable. Il n'y a plus qu'à remarquer que cette réunion contient tous les points $x$ de $\Omega$ tels que $\mu(\{x\})>0$. En effet, soit $x$ un tel point : il appartient à l'un des $A_n$ (car $\bigcup_nA_n=\Omega$) et il existe $k$ tel que $\frac1k<\mu(\{x\})$ (car $\lim_{k\to\infty}\frac1k=0$) donc $x$ appartient à $A_{n,k}$. -
L'égalité $$\Theta_{n} = \bigcup_{k = 1}^\infty \Theta_{n}^k$$ est correcte, dire qu'un réel $x$ vérifie $x > 0$, c'est équivalent à dire qu'il existe un entier $k \geq 1$ tel que $x > \frac{1}{k}$.
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