\section{Messbare Abbildungen} Seien $(E, \sigA), (E^{'}, \sigA^{'})$ zwei Messräume\\ $T: E \to E^{'}$ Abbildung ``$T$ respektiert'' $\sigA$ und $\sigA^{'}$ auf $E$ bzw. $E^{'}$\\ Kenne die Frage (\propref{4_8}): $B \in \sigB (\Rd), x \in \Rd \to x + B \in \sigB (\Rd)$ (Beweis via $\mathscr{I}$= Erzeuger von $\sigB (\Rd)$) \begin{definition}[messbare Abbildung] Eine Abbildung $T: E \to E^{'}$ heißt $(\sigA / \sigA^{'})$-messbar, wenn gilt \begin{align} \forall A^{'} \in \sigA^{'}: T^{-1}(A) \in \sigA \end{align} Notation: $T^{-1}(A) \subset \sigA = \{T^{-1}(A^{'}) \mid A^{'} \in \sigA^{'}\}$ \end{definition} %TODO add remarks here \begin{lemma} \proplbl{6_2} Sei $\sigA^{'} = \sigma(\sigG^{'})$ für ein $\sigG^{'}$. \begin{align} T: E \to E^{'} \text{ ist } \sigA / \sigA^{'} \text{ messbar } \Leftrightarrow \forall G^{'} \in \sigG^{'}: T^{-1}(G^{'}) \in \sigA \end{align} d.h. Massbarkeit reicht am Erzeuger zu testen. \end{lemma} \begin{proof} ... \end{proof} \begin{example} Jede stetige Abbildung $T: \Rd \to \Rd$ ist Borel-$(\sigB (\Rd) / \sigB (\Rn))$ - messbar\\ Grund: $\sigB(\Rd) = \sigma(\sigO)$, $\sigO^n :=\{\text{offene Mengen }\subseteq \Rn\\}$ \begin{align} f \text{ stetig } \Rightarrow f^{-1}(\sigO^n) \subset \sigO^d \subset \sigB (\Rd) \text{ und } \propref{6_2} \end{align} \end{example} Achtung: stetig $\Rightarrow$ Borel-messbar $\not \Rightarrow$ stetig\\ Beispiel\\ \begin{proposition} \proplbl{6_4} Seien $(E_i, \sigA_i), i = 1,2,3$ Messräume und \begin{itemize} \item $T: E_1 \to E_2 \quad \sigA_1 / \sigA_2$- messbar \item $T: E_2 \to E_3 \quad \sigA_2 / \sigA_3$- messbar \end{itemize} $\Rightarrow S \circ T: E_1 \to E_3$ ist $\sigA_1 / \sigA_3$-messbar. \end{proposition} \begin{proof} ... \end{proof} \begin{lemma}[auch Definition] $(T_i)_{i \in I}$ beliebig viele Abbildungen $T_i: E \to E_i$ und $(E_i, \sigA_i)$ sei Messraum für alle $i \in I$. Dann ist \begin{align} \sigma(T_i, i \in I) &:= \sigma(\bigcup_{i \in I}T^{-1}_i(\sigA_i))\notag \\ &= \sigma( \{A \subset E \mid \exists i \in I\colon A \in T^{-1}_i(\sigA_i)\}) \end{align} die kleinste $\sigma$-Algebra in $E$, sodass alle $T_i: E \to E_i$ gleichzeitig messbar sind.\\ Sprechweise: ``von den $(T_i)_{i\in I}$ erzeugte $\sigma$-Algebra'' \end{lemma} \begin{proof} ... \end{proof} \begin{proposition}[Bildmaß] \proplbl{6_6} $T: (E, \sigA) \to (E, \sigA^{'})$ messbar und $\nu$ sei Maß auf $(E, \sigA)$. Dann definiert \begin{align} \forall A^{'} \in \sigA^{'}: \nu^{'}(A^{'}) := \nu(T^{-1}(A^{'})) \end{align} ein Maß auf $(E^{'}, \sigA^{'})$. \end{proposition} \begin{proof} ... \end{proof} \begin{definition}[Bildmaß] \proplbl{6_7} Das Maß $\nu^{'}$ aus \propref{6_6} heißt \begriff{Bildmaß} $\nu$ und $T$ (engl. image measure, push forward).\\ Notation: $T(\nu)$ oder $T\ast \nu$ oder $\nu \circ T^{-1}$ \end{definition} \begin{example} \begin{enumerate}[label=(\alph*)] \item $\lambda^d(x+B) = \lambda^d(\tau_x^{-1}(B)) = \tau_x(\lambda^d)(B)$ \item W-Theorie: $(\Omega, \sigA, \probP)$ Wahrscheinlichkeitsraum, $\ProbP(\Omega) = 1$ \begin{align} &\xi: (\Omega, \sigA) \to (\Rd, \sigB (\Rd)) &\text{''Zufallsvarible''} \notag \\ &\xi(\probP)(B) = \probP \circ \xi^{-1}(B) = \probP(\{ \xi \in B\}) &\text{''Verteilung von $\xi$''}\notag \\ &\{\xi \in B\} = \{ \omega \in \Omega \mid \xi(\omega) \in B \} = \xi^{-1}(B) & \end{align} konkret: $2$ mal Würfeln %TODO finish this later up! \end{enumerate} \end{example} Achtung: $T: (E, \pows(E)) \to (E^{'}, \sigA^{'})$, die Potenzmenge $\pows(E)$ macht alle $T$ für alle $\sigA^{'}$ messbar. \begin{proposition} \proplbl{6_9} Sei $T = \Orth(\Rd) = \{T \in \R^{d\times d}\colon T^t \cdot T = \id_{\Rd}$ Orthogonale Matrizen\\ $\Rightarrow T(\lambda^d) = \lambda^d \to \vert \det (T)\vert = 1$ \end{proposition} \begin{proof} ... \end{proof} \begin{proposition} \proplbl{6_10} Sei $S \in \GL(\Rd)$ ($\det(S) \neq 0$). Dann \begin{align} S(\lambda^d) \overset{Def}{=} \lambda^d \circ S = \vert \det(S^{-1})\vert \lambda^d = \frac{1}{\vert \det(S)\vert}\lambda^d \end{align} \end{proposition} \begin{proof} ... \end{proof} \begin{conclusion} $\lambda^d$ invariant unter Bewegung. \end{conclusion} \begin{proof} Bewegung $=$ Kombination aus Shifts $\tau_x$ und Matrizen $T$ mit $\vert \det(T)\vert = 1$ und \propref{6_10}. \end{proof}