Mesure fraction de l’espace

Bonjour à tous,
je me demandais s'il était possible de définir une mesure $\mu$ sur un espace $E$ (à priori un espace vectoriel de dimension fini), mettons sur $E=\mathbb{R}^2$ pour la visualisation, qui à une partie de $\mathbb{R}^2$ associe la surface de cette partie comme fraction de la surface du plan $\mathbb{R}^2$.

Ainsi $\mu$ : $E \to [0,1]$
Par exemple :
Pour $E=\mathbb{R}^2$, $A=\mathbb{R}_+\times\mathbb{R}$, alors $A$ représente la moitié droite du plan, ainsi : $\mu(A)=1/2$.
Puis, on peut étendre cette définition aux fonctions continues (si $E=\mathbb{R}^p$ alors aux fonctions de $\mathbb{R}^{p-1}$ dans $\mathbb{R}$), en posant $\mu(f)=\mu(\{(t,y)\mid t\in\mathbb{R},\ |y|\le|f(t)|,\ sgn(y)=sgn(f(t))\})$.
Ainsi, toujours dans la même configuration ($E=\mathbb{R}^2$) : $\mu(Id_\mathbb{R})=1/4$.

Finalement, le $\mu$ de $f$ serait déterminé par le comportement à l’infini de $f$. Sur $\mathbb{R}_+$ par exemple, on aimerait : $f\sim g$ en $+infty$ si et seulement si $\mu(f)=\mu(g)$. Et finalement le problème revient à savoir s’il existe une bijection entre l’ensemble des classes d’équivalence pour $\sim$ et l’intervalle $[0,1/4]$. Je ne pense pas mais je n’en sais rien.
Bref, j’aimerais avoir votre avis sur cette idée : existe-t-il des outils similaires ? Est-ce possible ?
Voilà ! Merci d’avance et bonne journée :)

Réponses

  • Avant de parler de mesure, il faut parler de tribu. Quelle est-elle ici ? Difficile d'imaginer que des parties non mesurables au sens de Lebesgue aient une "fraction de surface" bien définie...

    Ton histoire avec les équivalents n'est pas claire, on peut très bien imaginer deux fonctions de $\mathbb R^+$ dans $\mathbb R$, équivalentes en $+\infty$ mais telles que la différence entre leurs aires sous la courbe soit infinie, et même arbitrairement "grande en proportion".
  • Bon la première chose à dire c'est que ta question n'est pas claire, mais je suppose que tu le savais déjà.

    Admettons que $\mu$ soit une mesure sur $\mathbf R$ avec les propriétés que tu voudrais. On aurait alors $\mu([n;n+1[)=0$ pour tout $n$ et donc par $\sigma$-additivité $\mu(\mathbf R)=0$ et donc $\mu=0$. Bref une telle mesure ne peut pas exister. Par contre si on enlève l'hypothèse de $\sigma $-additivité on peut bricoler quelque chose. Tu peux par exemple adapter ma première réponse donnée dans ce fil. Mais ce n'est pas un mesure, la construction n'est pas unique et elle repose sur l'axiome du choix donc le calcul de la mesure de certaines parties n'est pas possible.

    De façon générale si on appelle proportion d'un ensemble $A$ de $\mathcal L(\mathbf R)$ la quantité $\lim_{t\to \infty} \frac{1}{2t} \lambda(A\cap [-t;t]) $ il n'est pas difficile de trouver des ensembles pour lesquels la proportion n'est pas définie et il n'y a pas vraiment de solution satisfaisante à ce "problème".
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