Fonctions mesurables pour les tribus de borel ou lebesgue

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professeur plutonium
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fonctions mesurables pour les tribus de borel ou lebesgue

par professeur plutonium » 03 Mai 2013, 19:43

Salut à tous !

Après la fin de mon cours de mesure et intégration je me suis posé la question suivante :

soit f une fonction de R dans R qui soit borelienne ( mesurable pour la tribu de Borel sur l'espace de départ et d'arrivée de la fonction ) a-t-on alors forcément que f est mesurable pour la tribu de Lebesgue ( sur l'espace de départ et d'arrivée ) ?


En prenant A un élément de la tribu de Lebesgue qui ne soit pas un borélien on peut écrire A=B+e ( le + est ici pour l'union disjointe ) où B est un borélien et e un ensemble négligeable, on a alors qui est dans la tribu de Lebesgue ssi ( puisqu'on a supposé f borélienne ). Mais après ça je vois pas vraiment comment avancer, que ce soit pour démontrer la proposition où trouver un contre exemple.

Donc voilà, si vous connaissez la réponse ou même mieux la démonstration merci de m'en faire profiter !



L.A.
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par L.A. » 03 Mai 2013, 21:08

Bonjour.

Je ne connais pas la réponse, je dirais que c'est faux et que ça doit faire appel à l'axiome du choix quelque part (seul moyen de construire des ensembles non Lebesgue-mesurables).

Autre piste :

Il faudrait trouver une application f : R -> R borélienne et un borélien A de mesure nulle tels que
A' = f^{-1}(A) contient des ensembles non Lebesgue-mesurables (donc n'est pas de mesure nulle, mais ça ne doit pas être suffisant)
f : A' -> A est bijective
du coup toute partie de A est Lebesgue-mesurable, mais certaines ont des images réciproques non Lebesgue-mesurable, mais je ne sais pas si ça existe.

girdav
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par girdav » 03 Mai 2013, 22:47

Bonjour,

Je crois qu'il y a un contre-exemple qui se base sur la réciproque de est la fonction de Cantor. La réciproque est continue, mais n'est pas Lebesgue/Lebesgue mesurable.

C'est une partie de l'exercice 2.9. dans le livre de Folland "Real Analysis, Modern Techniques".

professeur plutonium
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par professeur plutonium » 05 Mai 2013, 22:26

Bon du coup je suis encore plus embrouillé qu'avant, j'ai donc trouvé une fonction borélienne mais pas lebesgue mesurable en m'inspirant des deux réponses précédentes. Voila ce que j'ai fais :

Si f est la fonction de Cantor et C l'ensemble de Cantor ( escalier du diable ) en prenant la définition donnée sur mathcurve ( ici ) on voit que f(C)=[0;1] et même que c'est même une bijection entre ces deux ensembles, on note donc g la restriction de f à C, qui admet donc une réciproque : h=g^-1 de [0;1] dans lui même ( et dont l'image est C ).

On a donc h^-1(C)=[0;1] et c'est encore une bijection entre ces deux ensembles, soit P une partie de [0;1] qui ne soit pas dans la tribu de Lebesgue, A=h^-1(P) est donc un sous ensemble de C et est donc dans la tribu de Lebesgue, on a cependant que h^-1(A)=P. C'est donc que h n'est pas mesurable pour la tribu de Lebesgue.

Il reste à montrer que h est borélienne. Puisque f est monotone g, sa restriction à C, l'est aussi et donc sa réciproque h est elle aussi monotone. Or une fonction monotone est borélienne, c'est donc que h est borélienne.


Seulement voila le problème : puisque h est monotone et bornée elle est Riemann-intégrable mais pas lebesgue-intégrable. non seulement c'est très décevant de la part de l'intégrale de Lebesgue mais en plus dans mon cours il est dit que si une fonction est riemann intégrable alors elle est lebesgue intégrable ... Du coup j'ai sûrement du me tromper quelque part. et je ne suis pas plus avancé !

 

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