اندازه (ریاضیات) کیست؟ توضیح بده.
در آنالیز ریاضی، اندازه روی مجموعه راهی نظام مند است برای این که به هر زیر مجموعه مناسب از آن مجموعه عددی نسبت داده شود، این عدد به طور شهودی به اندازه آن مجموعه تفسیر می گردد. بدین طریق، اندازه تعمیم مفاهیمی چون طول، مساحت و حجم می باشد. یک مثال خاص از اندازه، اندازه لبگ روی فضای اقلیدسی است که همان طول، مساحت و حجم معمولی هندسه اقلیدسی است که به زیرمجموعه های مناسبی از فضای اقلیدسی n-بعدی formula_1 نسبت می دهد. به عنوان مثال، اندازه لبگ بازه formula_2 در اعداد حقیقی همان طولی است که در کاربردهای روزمره جهان واقعی استفاده می شد، در اینجا اندازه بازه مورد نظر ۱ است.به زبان فنی تر، یک اندازه تابعی است که عدد نامنفی یا formula_3 را به برخی از زیرمجموعه های یک مجموعه چون formula_4 نسبت می دهد (به بخش تعریف که در ادامه می آید توجه کنید). این تابع باید جمعی شمارا باشد: یعنی اندازه یک زیر مجموعه 'بزرگ' که قابل تجزیه به تعداد متناهی (یا شمارا نامتناهی) از زیرمجموعه های مجزای 'کوچک' باشد برابر با جمع اندازه های زیرمجموعه های "کوچکتر" است.در کل، اگر کسی بخواهد اندازه ای "سازگار" با "هر" زیرمجموعه از یک مجموعه داده شده نسبت دهد، در حالی که هم زمان این عمل اصول موضوعه های دیگر یک اندازه را نیز ارضاء کند، صرفاً به مثال های بدیهی چون اندازه شمارشی می رسد. این مشکل با تعریف اندازه بر روی برخی از زیر گردایه از تمام زیر مجموعه ها حل شد؛ زیرمجموعه هایی که به آن "اندازه پذیر" گویند و برای تشکیل یک formula_5-جبر لازم است. این بدان معناست که اجتماع شمارا، اشتراک شمارا و متمم گیری زیرمجموعه های اندازه پذیر هم اندازه پذیر است. مجموعه های غیر-اندازه پذیر در یک فضای اقلیدسی که نتوان به طور سازگار رویشان اندازه لبگ تعریف کرد لزوماً پیچیدگی دارند، بدین معنا که با متمم های خود به خوبی مخلوط نمی‌شوند. در حقیقت وجود چنین مجموعه هایی پیامد نا-بدیهی از اصل انتخاب است.نظریه اندازه در مراحل پیاپی و پشت سر هم طی قرون ۱۹ و ۲۰ میلادی توسط امیل بورل، هنری لبگ، یوهان رادون و موریس فرشه و دیگران توسعه یافت. کاربرد های اصلی اندازه ها در تأسیس بنیان انتگرال لبگ، در اصول موضوعه ای کردن نظریه احتمالات و در نظریه ارگودیک می باشد. در نظریه انتگرال گیری، تعیین اندازه امکان می دهد تا انتگرال ها را روی فضاهایی کلی تر از زیرمجموعه های فضای اقلیدسی تعریف کنیم؛ به علاوه، انتگرال نسبت به اندازه لبگ روی فضاهای اقلیدسی کلی تر است و نظریه غنی تری نسبت به نظریه پیشین، یعنی انتگرال ریمانی دارد. نظریه احتمال اندازه هایی را در نظر می گیرد که به تمام مجموعه اندازه ۱ را نسبت داده و زیرمجموعه های اندازه پذیر را به عنوان رویدادهایی در نظر می گیرد که احتمالشان توسط اندازه داده شده است. نظریه ارگودیک اندازه هایی را مد نظر قرار می دهد که تحت یک سیستم دینامیکی ناوردا بوده یا به طور طبیعی از چنین سیستم‌هایی ظهور می کنند.تعریف.فرض کنید formula_4 یک مجموعه و formula_7 یک formula_5-جبر روی formula_4 باشد. تابعی چون formula_10 از formula_7 به خط اعداد حقیقی توسعه یافته را اندازه گویند اگر در خواص زیر صدق کند:formula_19اندازه بیرونی.با داشتن مجموعه formula_20، مجموعه تمام زیر مجموعه های formula_20 شامل مجموعه تهی formula_22را با formula_23 نشان می دهیم . یک اندازه بیرونی یا خارجی روی formula_20 ، یک تابع مجموعه ایformula_25به گونه ای که :formula_29باید توجه کرد که نیاز به هیچ ظرافتی در مورد جمع بی شمار در این تعریف نیست. از آنجایی که تمام formula_30 ها همگی نا منفی هستند، حاصل جمع سمت راست نامساوی نیز نا منفی خواهد بود و مقداری از صفر تا بینهایت formula_31خواهد داشت .یک تعریف معادل و جایگزین:.در بعضی از مراجع مانند Halmos (1950)، به جای تعریف بالا، یک اندازه بیرونی روی مجموعه formula_20 یک تابعformula_25تعریف می شود به گونه ای که :