الحد النظري للمجموعات
في الرياضيات ، نهاية متتالية من المجموعات( مجموعات جزئية من مجموعة مشتركة)) هي مجموعة تُحدد عناصرها بواسطة المتتالية بإحدى طريقتين متكافئتين: (1) بواسطة حدود عليا وسفلى للمتتالية تتقارب بشكل رتيب إلى نفس المجموعة (على غرار تقارب المتتاليات ذات القيم الحقيقية )، و (2) بواسطة تقارب متتالية من دوال المؤشر التي هي نفسها ذات قيم حقيقية . وكما هو الحال مع متتاليات الكائنات الأخرى، فإن التقارب ليس ضروريًا أو حتى شائعًا.
وبشكل أعم، وكما هو الحال مع المتتابعات ذات القيم الحقيقية، فإن الحد الأدنى والحد الأعلى الأقل تقييدًا لمتتابعة مجموعة موجودان دائمًا، ويمكن استخدامهما لتحديد التقارب: فالحد موجود إذا كان الحد الأدنى والحد الأعلى متطابقين. (انظر أدناه). وتُعدّ هذه الحدود للمجموعات أساسية في نظرية القياس والاحتمالات .
من المفاهيم الخاطئة الشائعة أن الحدين الأدنى والأعلى الموصوفين هنا يتضمنان مجموعات من نقاط التراكم، أي مجموعات منحيث كلموجود في بعضهذا صحيح فقط إذا تم تحديد التقارب بواسطة المقياس المنفصل (أي،إذا كان هناكبحيثللجميعيقتصر هذا المقال على تلك الحالة لأنها الحالة الوحيدة ذات الصلة بنظرية القياس والاحتمالات. انظر الأمثلة أدناه. (من جهة أخرى، توجد مفاهيم طوبولوجية أكثر عمومية لتقارب المجموعات تتضمن نقاط تراكمية في ظل مقاييس أو طوبولوجيات مختلفة ).
التعريفات
التعريفان
لنفترض أنهي سلسلة من المجموعات. التعريفان المتكافئان هما كما يلي.
- باستخدام الاتحاد والتقاطع : تعريف [ 1 ] [ 2 ]وإذا كانت هاتان المجموعتان متساويتين، فإن النهاية النظرية للمجموعات للمتتاليةتوجد مجموعة مشتركة وتساوي تلك المجموعة. يمكن استخدام أي من المجموعتين المذكورتين أعلاه للحصول على النهاية، وقد توجد طرق أخرى للحصول على النهاية أيضًا.
- باستخدام دوال المؤشر : letمتساويلوووإلا. عرّف [ 1 ]وحيث تمثل التعبيرات الموجودة داخل الأقواس على اليمين، على التوالي، الحد الأدنى والحد الأعلى للمتتالية ذات القيم الحقيقيةومرة أخرى، إذا كانت هاتان المجموعتان متساويتين، فإن النهاية النظرية للمجموعات للمتتاليةموجود ويساوي تلك المجموعة المشتركة، ويمكن استخدام أي من المجموعتين كما هو موضح أعلاه للحصول على النهاية.
لإثبات تكافؤ التعريفات، انظر إلى الحد الأدنى. يوضح استخدام قانون دي مورغان أدناه سبب كفاية هذا للحد الأعلى. بما أن دوال المؤشر لا تأخذ إلا قيمًاوإذا وفقط إذايأخذ قيمةمرات محدودة فقط. أو بعبارة أخرى، إذا وفقط إذا كان هناكبحيث يكون العنصر فيلكلأي إذا وفقط إذالعدد محدود فقط لذلك،موجود فيإذا وفقط إذاموجود في كل شيء إلا في عدد محدود منولهذا السبب، فإن العبارة المختصرة للحد الأدنى هي "هو في"في أغلب الأحيان تقريبًا"، وعادةً ما يتم التعبير عنها بكتابة "abfo".
وبالمثل، عنصرتكون في الحد الأعلى إذا، بغض النظر عن حجمهاأي، يوجدبحيث يكون العنصر فيإنه،تكون في الحد الأعلى إذا وفقط إذايوجد في عدد لا نهائي منولهذا السبب، فإن العبارة المختصرة للحد الأعلى هي "هو في"بشكل متكرر إلى ما لا نهاية"، وعادة ما يتم التعبير عنها بكتابة "io".
وبعبارة أخرى، تتكون النهاية الدنيا من عناصر "تبقى إلى الأبد" (تبقى في كل مجموعة بعد حد معين) .بينما تتكون القيمة العليا الحدية من عناصر "لا تغادر أبدًا" (توجد في مجموعة ما بعد كلأو بشكل أكثر رسمية:
لكل يوجدمعللجميعو لكليوجدمعللجميع.
متواليات رتيبة
التسلسليُقال إنها غير متزايدة إذالكلوغير متناقصة إذالكلفي كل حالة من هذه الحالات، توجد نهاية المجموعة. لنأخذ على سبيل المثال متتالية غير متزايدةثم ويترتب على ذلك أن وبالمثل، إذاإذا كانت غير متناقصة
يتم تعريف مجموعة كانتور بهذه الطريقة.
ملكيات
- إذا كان الحدمثليمتد إلى ما لا نهاية، موجود للجميعثموإلا، فإن الحد الأقصى لـغير موجود.
- يمكن إثبات أن الحد الأدنى موجود في الحد الأعلى:على سبيل المثال، بمجرد ملاحظة ذلكيشير مصطلح "جميعها تقريبًا" إلى "غالبًا ما يكون محدودًا".بشكل متكرر لا نهائياً.
- باستخدام خاصية الرتابة لـو من
- باستخدام قانون دي مورغان مرتين، مع متمم المجموعةإنه،عبارة "في أغلب الأحيان، باستثناء الحالات المحدودة" هي نفسها عبارة "في أغلب الأحيان".بشكل محدود في كثير من الأحيان.
- انطلاقاً من التعريف الثاني أعلاه وتعريفات الحد الأدنى والحد الأعلى لمتتالية ذات قيم حقيقية،و
- يفترضهي جبر 𝜎 من مجموعات جزئية منإنه،هي مجموعة غير فارغة ومغلقة تحت المكمل وتحت اتحادات وتقاطعات مجموعات قابلة للعد . إذن، وفقًا للتعريف الأول أعلاه، إذا كان كلثم كلاهماوهي عناصر من
أمثلة
- يتركثم
و لذاموجود.
- غيّر الأمثلة السابقة إلىثم
و لذالا يوجد، على الرغم من حقيقة أن النهايات اليسرى واليمنى للفترات تتقارب إلى 0 و1 على التوالي.
- يتركثم
هي مجموعة جميع الأعداد النسبية بين 0 و1 (شاملة)، لأنه حتى بالنسبة لـويُعدّ هذا عنصراً مما سبق. لذلك، على الجانب الآخر،وهذا يعني في هذه الحالة، التسلسلليس له حد أقصى. لاحظ أنليست مجموعة نقاط التراكم، والتي ستكون الفترة بأكملها(وفقًا للمقياس الإقليدي المعتاد ).
استخدامات الاحتمالات
تُعدّ حدود المجموعات، ولا سيما الحد الأدنى والحد الأعلى، أساسيةً في نظرية الاحتمالات والقياس . تُستخدم هذه الحدود لحساب (أو إثبات) احتمالات وقياسات مجموعات أخرى ذات غايةٍ أسمى. فيما يلي،هو فضاء احتمالي ، مما يعنيهي جبر سيجما لمجموعات جزئية منوهو مقياس احتمالي مُعرَّف على جبر سيجما هذا. تُعرف المجموعات في جبر سيجما بالأحداث .
لوهو تسلسل رتيب للأحداث فيثمموجود و
معضلات بوريل-كانتيلي
في الاحتمالات، يمكن أن تكون لميتا بوريل-كانتيلي مفيدتين لإثبات أن احتمال النهاية العليا لتسلسل من الأحداث يساوي 1 أو 0. نص لميتا بوريل-كانتيلي الأولى (الأصلية) هو
أول بوريل-كانتيلي ليما – إذاثم
إن معضلة بوريل-كانتيلي الثانية هي عكس جزئي لما يلي:
بوريل-كانتيلي ليما الثانية - إذاهي أحداث مستقلة وثم
تقارب شبه مؤكد
يُعدّ إثبات التقارب شبه المؤكد لسلسلة من المتغيرات العشوائية أحد أهم تطبيقات الاحتمالات . ويُعرف هذا الحدث بأنه حدث تحقق سلسلة من المتغيرات العشوائية.يتقارب إلى متغير عشوائي آخريُعبَّر عنه رسميًا على النحو التاليلكن سيكون من الخطأ كتابة هذا ببساطة على أنه سرد للأحداث. أي أن هذا ليس الحدثبل إن مكمل الحدث هو لذلك،
انظر أيضاً
- قائمة هويات المجموعات وعلاقاتها – معادلات لتراكيب المجموعات
- نظرية المجموعات - فرع من الرياضيات يدرس المجموعات
مراجع
- 1 2 ريسنيك، سيدني آي. (1998). مسار الاحتمالات . بوسطن: بيركهاوزر. ISBN 3-7643-4055-X.
- ↑ غوت، آلان (2013). الاحتمالات: دورة دراسات عليا . نصوص سبرينغر في الإحصاء. المجلد 75. نيويورك، نيويورك: سبرينغر نيويورك. doi : 10.1007/978-1-4614-4708-5 . ISBN 978-1-4614-4707-8.
- نظرية المجموعات
- نظرية الاحتمالات
- نظرية القياس
