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거의 어디서나

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1. 개요

거의 어디서나는 측도 공간에서 어떤 명제가 거짓인 점들의 집합이 영집합일 때, 해당 명제가 거의 모든 곳에서 성립한다는 것을 의미한다. 확률 공간에서는 '거의 확실하게'라는 용어로 사용되며, 이는 사건이 일어날 확률이 1임을 뜻한다. 만약 속성 P가 거의 어디서나 성립하고, 속성 Q를 함축하면, 속성 Q는 거의 어디서나 성립하며, 유한하거나 가산적인 속성들의 결합도 거의 어디서나 성립한다. 실해석학 외의 분야에서는 초여과기를 사용하여 '거의 어디서나'를 정의하기도 한다.

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거의 어디서나
일반 정보
주기율표에서 원소가 거의 모든 곳에 존재한다는 점을 나타내는 이미지
주기율표에서 원소가 거의 모든 곳에 존재한다는 점을 나타내는 이미지
정의측정 공간에서 전체 공간의 거의 모든 곳에서 성립하는 성질
관련 개념측도론, 실해석학, 함수해석학
반대 개념거의 어디에도 없음
설명
의미어떤 성질이 예외적인 경우를 제외하고는 대부분의 경우에 만족한다는 의미
수학적 정의어떤 집합의 측도가 0인 경우, 그 집합을 제외한 나머지 부분에서 성립한다는 의미
예시거의 모든 실수는 무리수이다. (유리수 집합의 르베그 측도는 0이다.)
칸토어 함수는 거의 모든 곳에서 도함수가 0이다.
어떤 함수의 푸리에 급수는 거의 모든 곳에서 원래 함수로 수렴한다.
주의사항"거의 모든 곳"은 "모든 곳"과는 다르며, 예외적인 경우가 존재할 수 있음을 의미
활용 분야미분 방정식
확률론
동역학계
같이 보기
관련 개념필수적 특이점
거의 확실히
거의 균등 수렴
참고 문헌
참고 문헌MathWorld: Almost Everywhere
Measure Theory, Paul R. Halmos
Dictionary.com: Almost Everywhere
Proceedings of the London Mathematical Society: On the Convergence Almost Everywhere of Rademacher's Series and of the Bochnerfejér Sums of a Function almost Periodic in the Sense of Stepanoff

2. 정의

측도 공간 (X,\mathcal F,\mu)의 각 점 x\in X에 대하여, 명제 P(x)가 참이거나 거짓이라고 하자. 만약 \{x\in X|\lnot P(x)\}영집합이라면, 명제 PX에서 '''거의 어디서나''' 성립한다고 한다. 즉, 다음 두 조건을 만족시키는 가측 집합 N\in\mathcal F가 존재한다.


  • N\supset \{x\in X|\lnot P(x)\}
  • \mu(N)=0


"거의 모든 점이 P를 만족한다" 또는 "거의 모든 x에 대해 P(x)가 성립한다"라고 표현하기도 한다.

집합 \{x\in X: \neg P(x)\} 는 측도 0을 가질 필요는 없으며, 가측 집합이 아닐 수도 있다. 이 집합이 측도 0을 갖는 가측 집합 N 에 포함되기만 하면 충분하다. 그러나 X완비 측도 공간이라면 이러한 조건은 사라진다.[5]

2. 1. 확률 공간에서의 정의

어떤 확률 공간에서, "거의 어디서나" 대신 "'''거의 확실하게'''"(almost surely|얼모스트 슈얼리영어)를 쓴다.[1] 이는 특정 사건이 일어날 확률이 1이라는 의미이다.

3. 성질

만약 어떤 속성 P가 거의 어디서나 성립하고, P가 속성 Q를 함축하면, 속성 Q도 거의 어디서나 성립한다. 이는 측도의 단조성으로부터 따른다.[5]

만약 (P_n) 이 유한하거나 가산 개의 속성들이고, 각 속성이 거의 어디서나 성립하면, 그 속성들의 결합 \forall n P_n 도 거의 어디서나 성립한다. 이는 측도의 가산 부분 가법성으로부터 따른다.[5]

반대로, 만약 (P_x)_{x\in \mathbf R} 이 비가산 개의 속성들의 집합이고, 각 속성이 거의 어디서나 성립한다고 해도, 그 속성들의 결합 \forall x P_x 는 반드시 거의 어디서나 성립하지는 않는다. 예를 들어, \muX = \mathbf R상의 르베그 측도이고 P_xx와 같지 않다는 속성(즉, P_x(y)y \neq x일 때 참)이라면, 각 P_x는 거의 어디서나 성립하지만, 결합 \forall x P_x는 어디에서도 성립하지 않는다.[5]

4. 예시


  • ''f'' : '''R''' → '''R'''이 르베그 적분 가능 함수이고 f(x) \ge 0 (거의 모든 곳에서) 이면, 모든 실수 a < b 에 대해,

::\int_a^b f(x) \, dx \geq 0

이고, 만약 그리고 만약에만 f(x) = 0 (거의 모든 곳에서) 일 때 등식이 성립한다.

  • ''f'' : [''a'', ''b''] → '''R'''이 단조 함수이면, ''f''는 거의 모든 곳에서 미분 가능하다.
  • 유계인 함수는 리만 적분 가능하고, 연속인 것과 거의 모든 곳에서 같은 조건이다.
  • [0, 1] 구간의 거의 모든 실수는 십진법 전개에서 셰익스피어의 희곡 전체 텍스트를 ASCII로 포함한다. (정규수 참조)

5. 초여과기를 이용한 정의

실해석학 외의 분야에서 '거의 어디서나'라는 개념은 때때로 초여과기를 사용하여 정의한다. 집합 ''X''에 대한 초여과기 ''F''는 다음 조건을 만족하는 ''X''의 부분 집합들의 최대 집합이다.


  • ''U'' ∈ ''F''이고 ''U'' ⊆ ''V''이면 ''V'' ∈ ''F''이다.
  • ''F''에 있는 임의의 두 집합의 교집합은 ''F''에 속한다.
  • 공집합은 ''F''에 속하지 않는다.


초여과기 ''F''에 대해, ''X''의 점들에 대한 속성 ''P''가 거의 어디서나 성립한다는 것은 ''P''가 성립하는 점들의 집합이 ''F''에 속한다는 것을 의미한다.

예를 들어, 초실수 체의 한 구성은 초실수를 초여과기에 의해 정의된, 거의 어디서나 같은 시퀀스의 동치 클래스로 정의한다.[1]

초여과기를 사용한 '거의 어디서나'의 정의는 측도에 관한 정의와 밀접하게 관련되어 있다. 왜냐하면 각 초여과기는 0과 1의 값만 가지는 유한 가산 측도를 정의하며, 집합이 초여과기에 포함될 경우에만 측도가 1이 되기 때문이다.[1]

6. 한국 수학계의 관점

대한민국 수학계에서는 '거의 어디서나'라는 개념이 측도론, 실해석학, 확률론 등 다양한 분야에서 중요하게 다뤄진다. 특히, 측도론의 발전과 함께 이 개념은 더욱 심도 있게 연구되고 있다.[1]

중도진보적 관점에서 볼 때, 이 개념은 사회 현상을 수학적으로 모델링하고 분석하는 데 유용하게 활용될 수 있다. 예를 들어, 사회적 불평등이나 경제적 격차를 분석할 때, '거의 어디서나'라는 개념을 사용하여 예외적인 경우를 제외하고 일반적인 경향을 파악할 수 있다.[2]

7. 같이 보기

참조

[1] 웹사이트 Almost Everywhere http://mathworld.wol[...] 2019-11-19
[2] 서적 Measure theory https://archive.org/[...] Springer-Verlag
[3] 웹사이트 Definition of almost everywhere {{!}} Dictionary.com https://www.dictiona[...] 2019-11-19
[4] 논문 On the Convergence Almost Everywhere of Rademacher's Series and of the Bochnerfejér Sums of a Function almost Periodic in the Sense of Stepanoff https://academic.oup[...] 1932-01-01
[5] 웹사이트 Properties That Hold Almost Everywhere - Mathonline http://mathonline.wi[...] 2019-11-19



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