Dérivée de Radon-Nikodym

Bonjour, voici un exercice sur lequel je bloque.

Soit $\mathfrak B$ la tribu borélienne sur $\mathbb R$.
1. Soient $\mu_1,\mu_2:\mathfrak B\to \bar{\mathbb{R}}_{\geq 0}$ deux mesures telles que pour tout intervalle ouvert et borné $I,\ \mu_1(I)=\mu_2(I)<+\infty$.
Montrer que $\mu_1=\mu_2$.

Ce que j'ai fait.
Tout ce que j'ai fait est que j'ai dit qu'il suffit de montrer pour les ouverts et que chaque ouvert s'écrit comme une union infinie de fermés bornés $I_n$.

Donc on a par exemple $\mu_1(a,b)=\mu_1(\cup_n I_n)\leq \cup_n \mu_1(I_n)=\cup_n \mu_2(I_n)$ et
$\mu_2(a,b)=\mu_2(\cup_n I_n)\leq \cup_n \mu_2(I_n)=\cup_n \mu_1(I_n)$
Mais ça ne me sert pas à grand chose...

2. Soit $\mu:\mathfrak B\to \bar{\mathbb{R}}_{\geq 0}$ une mesure telle que pour tout intervalle ouvert $]a,b[\subset \mathbb R$ non vide on a $\mu(]a,b[)=\arctan (b)-\arctan (a)$
et $\lambda:\mathfrak B \to \bar{\mathbb{R}}_{\geq 0}$ la restriction sur $\mathfrak B$ de la mesure de Lebesgue.
Montrer que $\mu \ll \lambda$ et déterminer la dérivée de Radon-Nikodym $\frac{d\mu}{d\lambda}$.

Ce que j'ai fait.
Pour ça la première affirmation est assez facile avec les ensembles dénombrables, mais je ne sais pas du tout comment calculer la dérivée de Radon-Nikodym...

Merci pour votre aide.

Réponses

  • Pour la 1) je crois qu'il faut utiliser le théorème de la classe monotone .

    Peut-être qu'il y a plus simple...
  • La première question est effectivement une application directe du lemme des classes monotones.

    Pour la seconde, pourquoi parles-tu d'ensembles dénombrables ? Je ne suis pas sûr que tu aies compris la notion de mesure absolument continue par rapport à une autre.

    Pour la dérivée de Radon-Nykodym, tu cherches une fonction $f \in L^1(\lambda)$ telle que pour tout borélien $B$ on ait $\mu(B) = \int_B f \,\mathrm{d}\lambda$. Tu peux regarder ce que ça veut dire pour l'intervalle $]a, b[$ par exemple et deviner une fonction $f$ qui marche.
  • Pour la seconde je parlais d'ensembles dénombrables car ce sont les seuls qui annulent la mesure de Lebesgue non?

    Donc pour la dérivée il suffit de prendre la dérivée de $\arctan x$ c'est-à-dire $\frac{1}{1+x^2}$?

    Pour la 1ère je n'arrive pas à voir, je n'ai jamais vu ce lemme non plus, une petite piste s'il vous plaît...
  • Code_Name a écrit:
    je parlais d'ensembles dénombrables car ce sont les seuls qui annulent la mesure de Lebesgue non?

    Bah non ! Jamais entendu parler de l'ensemble de Cantor par exemple ? Un ensemble dénombrable est négligeable pour la mesure de Lebesgue, mais la réciproque est complètement fausse.

    Oui, une dérivée de RN est $x \mapsto \frac{1}{1+x^2}$.

    Pour la première question, il s'agit de montrer que tes deux mesures coïncident sur les intervalles de $\mathbb R$, ce que tu sembles visiblement savoir faire. Ensuite, il faudrait montrer le lemme des classes monotones dans ce cas. Je t'invite à suivre la démonstration de ce lien, à transposer au cas où la famille $\mathcal C$ est l'ensemble des intervalles de $\mathbb R$.
  • Ah oui c'est vrai il y a cet ensemble. Mais que vaut cet ensemble pour la mesure $\mu$? D'ailleurs il est impossible d'avoir des intervalles (sous ensembles) ouverts dans l'ensemble de [large]C[/large]antor car sinon la mesure de Lebesgue serait non nulle. Cet argument suffit ?

    Pour la 1ère $\mu_1(a,b)=\mu_1([a,b]\setminus \{a,b \})=\mu_1([a,b])-\mu_1(\{a,b\})=\mu_2([a,b])-\mu_2(\{a,b\})$ marche ?

    [Georg Cantor (1845-1918) mérite le respect de son patronyme. AD]
  • Code_Name a écrit:
    Cet argument suffit ?

    Suffit à quoi ? L'ensemble de Cantor, comme toute partie de mesure de Lebesgue nulle dans $\mathbb R$ est d'intérieur vide oui.

    Qu'est-ce qui te permet de dire que $\mu_1(\{a, b\}) = \mu_2(\{a, b\})$ ? L'ensemble $\{a, b\}$ n'est pas un intervalle ouvert borné à ma connaissance.
  • @Code_Name pour aller plus vite pour la 1), tu ne disposes pas du "lemme d'unicité des mesures" dans ton bouquin/cour ?
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