Кіріспе

Мағыналы "көлем" тағайындауға болмайтын жиын. Математикада өлшенбейтін жиын – мағыналы "көлем" тағайындауға болмайтын жиын. Мұндай жиындықтардың математикалық болуы формальды жиынтық теориясындағы ұзындық, аудан және көлем туралы түсініктерді түсіну үшін қажетті ақпаратты қамтамасыз етеді. Зермело-Франкель жиынтық теориясында таңдау аксиомасы нақты сандардың өлшенбейтін кіші жиынтықтарының бар екенін көрсетеді. Өлшенбейтін жиынтық ұғымы енгізілгеннен бері көптеген дау-дамайлар тудырды. Тарихи тұрғыдан алғанда, бұл Борел мен Колмогоровты өлшенетін жиынтықтарға шектеу қойылған ықтималдықтар теориясын құруға итермеледі. Сызықтағы өлшенетін жиынтықтар – интервалдардың қайталама саналатын біріктірілімдері мен қиылыстары (Борел жиынтықтары деп аталады), сондай-ақ нөлдік жиынтықтардың қосылуы немесе алынуы. Бұл жиынтықтар стандартты математикада кездесетін жиынтықтардың барлық мүмкін анықтамаларын қамтиды, бірақ жиынтықтың өлшенетінін дәлелдеу үшін көп формализм қажет. 1970 жылы Роберт М. Соловэй Соловэй моделін жасады, ол стандартты жиынтық теориясымен, санаусыз таңдау аксиомасы қолданылмайынша, нақты сандардың барлық кіші жиынтықтары өлшенетінімен үйлесімді екенін көрсетті. Дегенмен, Соловэйдің нәтижесі қолжетімсіз кардиналдың болуына байланысты, ал оның болуы мен тұрақтылығы стандартты жиынтық теориясы шеңберінде дәлелдене алмайды.

Тарихи құрылыстар

Кездейсоқ жиынның ұзындығын анықтауда қиындықтар тууы мүмкін екендігі туралы алғашқы көрсеткіш Виталий теоремасынан пайда болды. Робин Томас жасаған Лебег өлшенбейтін жиын құрастыруға ұқсас, жақында жасалған комбинаторлық құрылым American Mathematical Monthly журналында жарияланды. Екі жиынның қиылыспайтын біріккенінің өлшемі, әдетте, екі жиынның өлшемдерінің қосындысына тең болуы керек. Мұндай табиғи қасиетке ие өлшем шекті қосымды деп аталады. Аймақ туралы көптеген түсініктер үшін шекті қосымды өлшем жеткілікті болғанымен, ол Риман интеграциясына ұқсас, бірақ ықтималдық теориясы үшін жеткіліксіз, себебі оқиғалар тізбегін немесе кездейсоқ шамаларды қарастыруда саналатын қосымдылық қажет. Осы тұрғыдан алғанда, жазықтық түзуге ұқсас: барлық изометрияларға қатысты өзгермейтін Лебег өлшемін кеңейтетін шекті қосымды өлшем бар. Бірақ жоғары өлшемдерде жағдай нашарлайды. Хаусдорф парадоксы және Банах-Тарский парадоксы радиусы 1-ге тең үш өлшемді шарды 5 бөлікке бөлуге болады, оларды қайта құрастыру арқылы радиусы 1-ге тең екі шар жасауға болады.

Мысал

Берілген бірлік шеңбердегі барлық нүктелер жиынын және оған рационалды бұрылыстардан (π-нің рационалды есеуімен бұрылыстар) тұратын топтың әсерін қарастырайық. Мұнда топ саналатын (нақтырақ айтқанда, -ге изоморфты), ал шеңбер саналмайтын. Сондықтан, ол топтың әсерімен саналмастан көп орбитаға бөлінеді (нүктенің орбитасы – саналатын жиын). Таңдау аксиомасын қолданып, әр орбитадан бір нүктені таңдап, рационалдық трансляциялардың (кейбір рационалды сан үшін түріндегі ауысулар) барлығы жұптық түрде ажыратылған (яғни, бір-бірінен және жиыннан ажыратылған) қасиеттері бар саналмайтын жиынды аламыз. Осы трансляциялар жиыны шеңберді бірікпес жиындардың саналатын жиынтығына бөледі, олардың барлығы рационалды бұрылыстар бойынша өзара сәйкес (конгруэнтті). Бұл жиын, шеңбердегі айналымға қатысты инвариантты саналатын аддитивті ықтималдық шама үшін өлшенбейтін болады: егер оның шамасы нөлге тең болса, саналатын аддитивтілік бүкіл шеңбердің шамасы да нөлге тең екенін көрсетеді. Егер оның шамасы оң болса, саналатын аддитивтілік шеңбердің шамасы шексіз екенін көрсетеді.