Кіріспе

Байр қасиеттеріне ие жиынтықтар, кейде Байр жиынтықтары деп аталады. Математикада, әсіресе өлшемдер теориясында, Байр жиынтықтары – Борел жиынтықтарының кейбір патологиялық қасиеттерін болдырмайтын топологиялық кеңістіктің σ-алгебрасын құрайды. Байр жиынтықтарының бірнеше баламасыз анықтамалары бар, бірақ ең көп қолданылатыны бойынша, жергілікті тығыз Хаусдорф кеңістігінің Байр жиынтықтары барлық тығыз қолдауға ие үздіксіз функциялар өлшенетіндей ең кішкентай σ-алгебраны құрайды. Осылайша, осы σ-алгебрада анықталған Байр өлшемдері жергілікті компактты Хаусдорф кеңістіктерінде интегралдау үшін ыңғайлы құрал болып табылады. Атап айтқанда, мұндай кеңістіктегі кез келген тығыз қолдауға ие үздіксіз функция кез келген шекті Байр өлшемі бойынша интегралданады. Кез келген Байр жиынтығы – Борел жиынтығы. Керісіншесі көптеген, бірақ барлық емес, топологиялық кеңістіктерде дұрыс. Байр жиынтықтары топология үшін саналатын базасы жоқ кеңістіктерде Борел жиынтықтарының кейбір патологиялық қасиеттерін болдырмайды. Іс жүзінде Байр жиынтықтарында Байр өлшемдерін қолдануды Борел жиынтықтарындағы реттелген Борел өлшемдерін қолданумен алмастыруға болады. Байр жиынтықтарын және енгізді, олар оларды Байр функцияларымен байланыстырып атады, ал Байр функциялары өз кезегінде Рене Луи Байрдің құрметіне аталған.

Негізгі анықтамалар

Байр жиындары жергілікті тығыз Хаусдорф кеңістіктерінде кем дегенде үш тең емес анықтамаға ие, ал жалпы топологиялық кеңістіктер үшін одан да көп анықтамалар бар. Дегенмен, бұл анықтамалардың бәрі жергілікті тығыз σ-тығыз Хаусдорф кеңістіктері үшін эквивалентті. Одан әрі, кейбір авторлар Байр жиындары анықталатын топологиялық кеңістіктерге шектеулер қойып, Байр жиындарын тек компактты Хаусдорф, немесе жергілікті компактты Хаусдорф, немесе σ-компакт кеңістіктерде ғана анықтайды.

Бірінші анықтама

Кунхико Кодайра белгілі бір топологиялық кеңістіктердің Байр жиындарын (ол оларды шатастыратындай "Борль жиындары" деп атаса да) – олардың сипаттамалық функциясы Байр функциясы болатын жиындар деп анықтады (барлық үздіксіз нақты мәнді функцияларды қамтитын және тізбектердің нүктелік лиміттері бойынша жабық болатын функциялар класының ең кіші класы). Ол эквивалентті анықтама береді және топологиялық кеңістіктің Байр жиындарын барлық үздіксіз нақты мәнді функциялар өлшенетіндей ең кіші σ-алгебраның элементтері ретінде анықтайды. Жергілікті компактты σ-компактты Хаусдорф кеңістіктері үшін бұл анықтамалар сәйкес келеді, бірақ жалпы жағдайда сәйкес емес. Керісінше, Байр функциялары – олардың Байр өлшенетін нақты мәнді функциялар екендігі дәл осылай анықталады. Метрикалық кеңістіктер үшін Байр жиындары Борль жиындарымен сәйкес келеді.

Екінші анықтама

Жергілікті тығыз Гаусдорф кеңістігіндегі анықталған Байр жиындары – компактты Gδ жиындары тудырған σ-сақинаның элементтері болып табылады. Бұл анықтама қазір көбінесе қолданылмайды, себебі σ-сақиналар біраз дәрежеде қолданыстан шығып қалды. Кеңістік σ-компактты болған жағдайда, бұл анықтама келесі анықтамамен сәйкес келеді. Жабық Gδ жиындарының орнына компактты Gδ жиындарымен жұмыс істеудің бір себебі – Бэйр шаралары автоматты түрде реттелген болады.

Үшінші анықтама

Үшінші және ең көп қолданылатын анықтама Хальмос анықтамасына ұқсас, бірақ Байр жиындары σ-сақина емес, σ-алгебра құрайтындай өзгертілген. Жергілікті түрде ықшам Хаусдорф топологиялық кеңістігінің ішкі жиыны, егер ол барлық ықшам Gδ жиындарын қамтитын ең кіші σ-алгебраның мүшесі болса, Байр жиыны деп аталады. Басқаша айтқанда, Байр жиындарының σ-алгебрасы – ықшам жиынды тудыратын санаулы көптеген ашық жиындардың қиылыстарынан жасалған σ-алгебра. Сондай-ақ, Байр жиындары ең кіші σ-алгебраны құрайды, онда барлық ықшам тіректің үздіксіз функциялары өлшенуге болады (кем дегенде жергілікті түрде ықшам Хаусдорф кеңістіктерінде; жалпы топологиялық кеңістіктерде бұл екі шарт міндетті түрде эквивалентті болуы керек емес). σ-ықшам кеңістіктер үшін бұл Хальмос анықтамасына тең. σ-ықшам емес кеңістіктер үшін осы анықтама бойынша Байр жиындары – Хальмос анықтамасы бойынша Байр жиындары және олардың толықтыруларынан тұрады. Дегенмен, бұл жағдайда шекті Байр өлшемі міндетті түрде реттелген болуы керек емес: мысалы, санаусыз дискретті кеңістіктің кез келген санаулы ішкі жиынына 0 өлшемді, ал кез келген санаусыз ішкі жиынына 1 өлшемді тағайындайтын Байр ықтималдық өлшемі – реттелмеген Байр ықтималдық өлшемі болып табылады.

Бейр жиынтықтарының әртүрлі анықтамасы бірдей емес

σ-тығыз емес жергілікті тығыз Хаусдорф топологиялық кеңістіктері үшін жоғарыдағы үш анықтама бірдей болуы міндетті емес. Дискретті топологиялық кеңістік жергілікті тығыз және Хаусдорфтық болып табылады. Дискретті кеңістікте анықталған кез келген функция үздіксіз болады, демек, бірінші анықтама бойынша дискретті кеңістіктің барлық ішкі жиындары Бейр жиындары болып табылады. Алайда, дискретті кеңістіктің компактты ішкі кеңістіктері дәл шекті ішкі кеңістіктер болғандықтан, екінші анықтама бойынша Бейр жиындары дәл ең көп саналатын жиындар болып табылады, ал үшінші анықтама бойынша Бейр жиындары ең көп саналатын жиындар мен олардың толықтырулары болып табылады. Осылайша, үш анықтама санаусыз дискретті кеңістікте тең емес. Хаусдорфтық емес кеңістіктер үшін үздіксіз функциялар арқылы берілген Бейр жиындарының анықтамасы Gδ-компактты жиындарды қолданатын анықтамалармен сәйкес келуі міндетті емес. Мысалы, егер X – шексіз саналатын жиын болса және оның жабық жиындары шекті жиындар мен бүкіл кеңістіктен тұрса, онда X-тегі жалғыз үздіксіз нақты функциялар тұрақты болады, бірақ X-тің барлық ішкі жиындары компактты жабық Gδ жиындары тудырған σ-алгебрада болады.

Байр жиыны емес Борел жиыны

Бірден көп нүктесі бар санаусыз көп компактты Хаусдорф кеңістіктерінің картезиялық көбелісіндегі нүкте ешқашан Байр жиыны болмайды, оның жабық екендігіне қарамастан, демек ол Борел жиыны.

Қасиеттері

Бейр жиындары Евклид кеңістіктерінде Борел жиындарымен сәйкес келеді. Кез келген тығыз Хаусдорф кеңістігі үшін, кез келген шекті Бейр өлшемі (яғни, барлық Бейр жиындарының σ-алгебрасындағы өлшем) ретті болады. Кез келген тығыз Хаусдорф кеңістігі үшін, кез келген шекті Бейр өлшемі бірегей түрде ретті Борел өлшеміне кеңейтіледі. Колмогоровтың кеңейту теоремасы, шекті өлшемді ықтималдық үлестірімдерінің дәйекті кез келген жиынтығы функциялар кеңістігінде Бейр өлшемін тудырады деп мәлімдейді. Компакттылықты (берілген кеңістіктің, демек функция кеңістігінің) ескере отырып, оны ретті Борел өлшеміне дейін кеңейтуге болады. Толықтырудан кейін стандартты емес ықтималдық кеңістігі алынады.