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第四单元(上):逐点失败如何形成一个选取分布

本单元转入 B 的 §3,先讨论 Proposition 3.1 和 Proposition 3.2 的第一部分,原文 pp.7–10。目标是把可能的四重逐点失败编码成一个可数可加的概率测度,同时保留正相关、单坐标边缘和不同速度作用下的不变性。

全参数条件分布的确定还要用到 distal 与相对弱混合结构,留在本单元下篇。这里没有把四重主定理当作已获独立验证的结论。

1. 本段所用的两个收敛结果

1.1 标准空间化简

固定四个函数后,可用它们全部整数平移的读数构造标准 Borel 因子。这一步见 B §2.1,pp.3–4;完整构造见本专题的标准因子补充。原空间上的收敛由 Borel 满测收敛集拉回,因而最终结论不要求原空间标准。

此后设 (X,μ,T)(X,\mu,T) 是标准 Borel 概率系统,TT 可逆、双可测、保概率且混合。令 I={1,2,3,4}I=\{1,2,3,4\}。

1.2 至多三重的逐点输入

B Lemma 2.1(p.4)主张:对任意标准可逆保概率系统 (Y,m,R)(Y,m,R)、任意非空真子集 J⊊IJ\subsetneq I 和固定有界函数 gig_i,

1N∑n=1N∏i∈Jgi(Riny) \frac1N\sum_{n=1}^{N}\prod_{i\in J}g_i(R^{in}y)

几乎处处收敛。它不要求 RR 遍历或混合,也不把一般极限断言为积分乘积。原稿的证明在 Appendix A,包含所需非连续三元系数的解析改造;本单元把这个准确范围作为假设。

在原始混合系统 TT 上,第一单元已证明不同非零整数斜率平均的 L2L^2 极限为积分乘积。将此范数结论与上述几乎处处收敛比较,就知道每个真子集平均在 XX 上的逐点极限也是积分乘积。

这里不使用 R 配套稿的高阶 mixing 结论。B 后续维护辅助组独立性时才需要那项更强的结果。

2. 从四重失败得到实值中心化见证

对应 B Proposition 3.1,p.8,证明第一段。

假设 B Theorem 1.1 对某个固定四元组失败。先写

fi=∫fi dμ+(fi−∫fi dμ). f_i=\int f_i\,\mathrm{d}\mu+ \left(f_i-\int f_i\,\mathrm{d}\mu\right).

多线性展开中,全常数项是预期极限;每个包含少于四个中心化函数的项都是真子集平均,已经逐点趋于零。因此,四个中心化函数的乘积平均必须仍在一个正测集上不能趋于零。

再将每个中心化复函数拆成实部与虚部。展开只有有限项,每项是四个实值中心化函数的乘积,乘上一个固定复常数。如果这些实乘积平均都几乎处处趋于零,在有限个满测集的交上,原乘积平均也趋于零。因此至少一个实元组仍然失败。

缩放后可取实函数 fif_i,使

∥fi∥∞≤1,∫Xfi dμ=0,AN(x)=1N∑n=1N∏i=14fi(Tinx) \|f_i\|_\infty\le1, \quad \int_Xf_i\,\mathrm{d}\mu=0, \quad A_N(x)=\frac1N\sum_{n=1}^{N}\prod_{i=1}^{4}f_i(T^{in}x)

不能在某个正测集上趋于零。第一单元的范数定理仍给出 AN→0A_N\to0 于 L2L^2。

因为 ANA_N 是有界实数列,未趋于零的点必有正的上极限或负的下极限。按可数个正阈值分层,再在必要时将一个 fif_i 换成相反数,可选 δ>0\delta>0 及可测集 EE,使

μ(E)>0,AN(x)>2δ 对任意晚的某些 N 成立,x∈E.(F) \mu(E)>0, \quad A_N(x)>2\delta\text{ 对任意晚的某些 }N\text{ 成立}, \quad x\in E. \tag{F}

这里 EE 和 δ\delta 已固定;达到该不等式的长度可随 xx 改变。

3. 只从一个可数长度集合中选择

对应 B p.8,Proposition 3.1 证明第二段。

3.1 有限比例网格足够保留正偏差

对绝对值不超过 11 的求和项,第一单元已证明

∣AN(x)−AM(x)∣≤2∣N−M∣max⁡(N,M). |A_N(x)-A_M(x)|\le\frac{2|N-M|}{\max(N,M)}.

取一个网格宽度不超过 η\eta 的有限集合 F⊆[1,2]F\subseteq[1,2],包含 1,21,2,其中 η\eta 先选得足够小。例如可取 η<δ/8\eta<\delta/8。

若 2k≤N<2k+12^k\le N<2^{k+1},可选 c∈Fc\in F,使 ∣N/2k−c∣≤η|N/2^k-c|\le\eta。令 M=⌊c2k⌋M=\lfloor c2^k\rfloor,便有

∣N−M∣≤η2k+1,∣AN−AM∣≤2η+21−k. |N-M|\le\eta2^k+1, \quad |A_N-A_M|\le2\eta+2^{1-k}.

当 kk 足够大时,右边小于 δ\delta。因此式 (F) 中任意晚的偏差,可被网格长度 M=⌊c2k⌋M=\lfloor c2^k\rfloor 上的 AM(x)>δA_M(x)>\delta 代替。

3.2 可测选择不需要一般选择定理

固定 F×Z≥0F\times\mathbb Z_{\ge0} 的一个枚举。对每个整数 a≥1a\ge1 和 x∈Ex\in E,选择枚举中第一个满足

k≥a,A⌊c2k⌋(x)>δ k\ge a, \quad A_{\lfloor c2^k\rfloor}(x)>\delta

的候选对,令 Na(x)=c2kN_a(x)=c2^k。这样的候选由上一节保证存在;必要时选择的 kk 还可超过固定的舍入阈值。

每个候选的合格集合可测,“它是第一个合格者”的集合只需再减去前面有限个合格集合,所以 NaN_a 可测。对 x∉Ex\notin E,定义 Na(x)=2aN_a(x)=2^a。于是处处有

Na(x)∈{c2k:c∈F, k≥a},Na(x)≥2a, N_a(x)\in\{c2^k:c\in F,\ k\ge a\}, \quad N_a(x)\ge2^a,

且在 EE 上,A⌊Na(x)⌋(x)>δA_{\lfloor N_a(x)\rfloor}(x)>\delta。在补集采用确定长度,是后面控制补集积分的关键。

4. 悬挂流与相位函数

对应 B §3.1,p.7 的式 (3.1),以及 p.8 的相位构造与式 (3.3)。

4.1 把整数时间嵌入连续时间

令

C=X×[0,1),mC=μ⊗du,SCt(x,u)=(T⌊u+t⌋x,{u+t}). C=X\times[0,1), \quad m_C=\mu\otimes\mathrm{d}u, \quad S_C^t(x,u)=\bigl(T^{\lfloor u+t\rfloor}x,\{u+t\}\bigr).

花括号表示小数部分。整数部分的加法恒等式保证 SCs+t=SCsSCtS_C^{s+t}=S_C^sS_C^t。对固定 tt,先利用 TT 的整数幂保测,再利用圆周旋转 u↦{u+t}u\mapsto\{u+t\} 保持 Lebesgue 测度,即得 SCtS_C^t 保持 mCm_C。可逆性解释了负的整数部分。

记空间坐标为 ξ(x,u)=x\xi(x,u)=x,相位为 υ(x,u)=u(mod1)\upsilon(x,u)=u\pmod1。将上一节的选择扩充为 Na(x,u)=Na(x)N_a(x,u)=N_a(x),它不依赖初始相位。

4.2 用相位函数保证没有额外进位

取非负、非零的连续圆周函数 α,β\alpha,\beta,支撑分别包含于

(1/4,1/2),(0,1/16). (1/4,1/2), \quad (0,1/16).

定义 T4\mathbb T^4 上的连续实函数

Ψ(v1,v2,v3,v4)=α(2v1−v2)β(v2−v1),T=R/Z. \Psi(v_1,v_2,v_3,v_4) =\alpha(2v_1-v_2)\beta(v_2-v_1), \quad \mathbb T=\mathbb R/\mathbb Z.

若 vi=υ(SCit(x,u))=u+it(mod1)v_i=\upsilon(S_C^{it}(x,u))=u+it\pmod1,则

2v1−v2=u(mod1),v2−v1=t(mod1). 2v_1-v_2=u\pmod1, \quad v_2-v_1=t\pmod1.

写 t=n+st=n+s、0≤s<10\le s<1,便有 Ψ=α(u)β(s)\Psi=\alpha(u)\beta(s)。它不为零时,u∈(1/4,1/2)u\in(1/4,1/2)、s∈(0,1/16)s\in(0,1/16),所以对 i=1,2,3,4i=1,2,3,4,

0<u+is<1. 0<u+is<1.

于是 ⌊u+i(n+s)⌋=in\lfloor u+i(n+s)\rfloor=in,从而空间坐标恰为

ξ(SCit(x,u))=Tinx. \xi(S_C^{it}(x,u))=T^{in}x.

相位函数没有改变原平均的空间读数,而是把可能造成进位误差的相位部分排除。

4.3 连续平均与离散平均的统一误差

令 bβ=∫01β(s) ds>0b_\beta=\int_0^1\beta(s)\,\mathrm{d}s>0。对任意实数 L≥2L\ge2,在前 ⌊L⌋\lfloor L\rfloor 个完整单位区间上积分,得到

1L∫0LΨ((υ(SCit(x,u)))i∈I)∏i=14fi(ξ(SCit(x,u))) dt=α(u)bβA⌊L⌋(x)+O(L−1).(Phase) \begin{aligned} &\frac1L\int_0^L \Psi\bigl((\upsilon(S_C^{it}(x,u)))_{i\in I}\bigr) \prod_{i=1}^{4}f_i(\xi(S_C^{it}(x,u)))\,\mathrm{d}t\\ &\quad=\alpha(u)b_\beta A_{\lfloor L\rfloor}(x)+O(L^{-1}). \end{aligned} \tag{Phase}

误差对 x,u,Lx,u,L 一致。它来自三个有限边界变化:末尾不足一个单位区间;1/L1/L 与 1/⌊L⌋1/\lfloor L\rfloor 的归一化差;求和指标从 0,…,⌊L⌋−10,\ldots,\lfloor L\rfloor-1 改成 1,…,⌊L⌋1,\ldots,\lfloor L\rfloor。所有求和项有界,三项都为 O(L−1)O(L^{-1}),常数只依赖固定的 α,β\alpha,\beta。

5. 选取平均仍保留统一正相关

在式 (Phase) 中令 L=Na(x,u)L=N_a(x,u)。由于 Na≥2aN_a\ge2^a,统一误差积分后为 O(2−a)O(2^{-a})。在 E×[0,1)E\times[0,1) 上,主项积分至少为

δμ(E)bβ∫01α(u) du>0. \delta\mu(E)b_\beta\int_0^1\alpha(u)\,\mathrm{d}u>0.

在 Ec×[0,1)E^c\times[0,1) 上,选择长度为确定的 2a2^a,所以主项积分的绝对值至多为

bβ(∫01α)∥1Ec∥2 ∥A2a∥2⟶0. b_\beta\left(\int_0^1\alpha\right) \|\mathbf1_{E^c}\|_2\,\|A_{2^a}\|_2\longrightarrow0.

这里正好用到中心化四重平均的 L2L^2 极限为零。因而存在 ε0>0\varepsilon_0>0,对全部足够大的 aa,

∫C1Na(z)∫0Na(z)Ψ((υ(SCitz))i∈I)∏i=14fi(ξ(SCitz)) dt dmC(z)≥ε0.(Positive) \begin{aligned} \int_C\frac1{N_a(z)}\int_0^{N_a(z)} \Psi\bigl((\upsilon(S_C^{it}z))_{i\in I}\bigr) \prod_{i=1}^{4}f_i(\xi(S_C^{it}z)) \,\mathrm{d}t\,\mathrm{d}m_C(z) \ge\varepsilon_0. \end{aligned} \tag{Positive}

这就是 B Proposition 3.1 的式 (3.2)。它没有把任意依点选取的长度交给普通 L2L^2 收敛处理;正测集上专门保留坏长度,补集上则使用确定长度。

6. 从有限选取分布到可数可加的极限测度

对应 B §3.2、Proposition 3.2 的定义与第一部分证明,p.9。

6.1 扩张与有限阶段分布

设 (Y,mY,SYt)(Y,m_Y,S_Y^t) 是标准 Borel 保概率流,πY:Y→C\pi_Y:Y\to C 是流因子,即保持测度且与每个固定时间作用交换,按模零意义理解。流作用联合可测。选取长度拉回为 Na(πYy)N_a(\pi_Yy)。

对 Y×RY\times\mathbb R 上的有界可测函数 HH,定义概率积分

∫H dQa=∫Y1Na(πYy)∫0Na(πYy)H(y,t) dt dmY(y). \int H\,\mathrm{d}Q_a =\int_Y\frac1{N_a(\pi_Yy)} \int_0^{N_a(\pi_Yy)}H(y,t)\,\mathrm{d}t\,\mathrm{d}m_Y(y).

可测长度和联合可测流保证积分有意义,内层归一化使总质量为 11。把 QaQ_a 由

(y,t)⟼(SYity)i∈I (y,t)\longmapsto(S_Y^{it}y)_{i\in I}

推到 Y4Y^4,得到可数可加的概率测度 λY,a\lambda_{Y,a}。对乘积测试函数,

∫Y4∏i=14Gi(yi) dλY,a=∫Y1Na(πYy)∫0Na(πYy)∏i=14Gi(SYity) dt dmY(y). \int_{Y^4}\prod_{i=1}^{4}G_i(y_i)\,\mathrm{d}\lambda_{Y,a} =\int_Y\frac1{N_a(\pi_Yy)} \int_0^{N_a(\pi_Yy)}\prod_{i=1}^{4}G_i(S_Y^{it}y) \,\mathrm{d}t\,\mathrm{d}m_Y(y).

这些有限阶段的单坐标边缘一般不必已经等于 mYm_Y。需要先证明其极限为 mYm_Y。

6.2 单坐标边缘在全部长度上收敛

固定一个有界可测 GG 和一个 i∈Ii\in I。普通单函数逐点遍历定理用于这个流,说明

1L∫0LG(SYity) dt \frac1L\int_0^L G(S_Y^{it}y)\,\mathrm{d}t

几乎处处沿全部实数 L→∞L\to\infty 收敛。所需事实也可从离散 Birkhoff 直接得到:令

G~i(y)=∫01G(SYisy) ds. \widetilde G_i(y)=\int_0^1G(S_Y^{is}y)\,\mathrm{d}s.

当 L=NL=N 是整数时,上面的平均恰为

1N∑n=0N−1G~i((SYi)ny). \frac1N\sum_{n=0}^{N-1}\widetilde G_i((S_Y^i)^ny).

Birkhoff 给出一个几乎处处极限 Li(y)L_i(y),且 ∫Li dmY=∫G~i dmY=∫G dmY\int L_i\,\mathrm{d}m_Y=\int\widetilde G_i\,\mathrm{d}m_Y=\int G\,\mathrm{d}m_Y。非整数长度与整数部分之间的误差为 O(∥G∥∞/L)O(\|G\|_\infty/L),所以全实数长度也收敛。

因为 Na(πYy)≥2aN_a(\pi_Yy)\ge2^a,沿这些依点选择的长度仍收敛到同一个 Li(y)L_i(y)。平均始终被 ∥G∥∞\|G\|_\infty 控制,故有界收敛给出

∫Y4G(yi) dλY,a⟶∫YG dmY.(Marginal) \int_{Y^4}G(y_i)\,\mathrm{d}\lambda_{Y,a} \longrightarrow\int_YG\,\mathrm{d}m_Y. \tag{Marginal}

这里没有假设 YY 遍历,也没有要求选择函数在流下不变。每个固定 GG 单独取得满测收敛集已足够;不需要对所有有界函数取共同零测集。

6.3 固定一个超滤子,而非逐个系统选择子序列

B 在 p.8 末固定同一个自由超滤子 U\mathcal U,后面所有扩张均使用它。对有界复数列 (za)(z_a),超滤极限 z=lim⁡a→Uzaz=\lim_{a\to\mathcal U}z_a 的含义是:对每个 ε>0\varepsilon>0,集合 {a:∣za−z∣<ε}\{a:|z_a-z|<\varepsilon\} 属于 U\mathcal U。

自由超滤子不含有限集,包含所有余有限集;对有界数列,紧致性保证超滤极限存在且唯一。它与有限线性组合及连续运算相容,并且延续普通收敛的极限。这里仅用这些性质,不需要把它理解成一条实际选出的公共子序列。

逐个系统任意抽取收敛子序列,可能破坏系统间的投影兼容性。共同的 U\mathcal U 保证后面拉回测试函数后仍使用同一个取极限操作。

6.4 为何不是只有有限可加分布

将标准 Borel 空间 YY 实现为某个紧度量空间 KK 的 Borel 子集。把 λY,a\lambda_{Y,a} 看成 K4K^4 上的概率测度。对 F∈C(K4)F\in C(K^4),定义

Λ(F)=lim⁡a→U∫F dλY,a. \Lambda(F)=\lim_{a\to\mathcal U}\int F\,\mathrm{d}\lambda_{Y,a}.

Λ\Lambda 是正线性泛函,Λ(1)=1\Lambda(1)=1,并且 ∣Λ(F)∣≤∥F∥∞|\Lambda(F)|\le\|F\|_\infty。Riesz 表示定理因此给出一个可数可加的 Borel 概率测度 λ\lambda 于 K4K^4。可数可加性来自这个表示步骤,不是对任意集合逐一取超滤极限自动得到的。

式 (Marginal) 对所有单坐标连续函数成立,所以 λ\lambda 的每个单坐标边缘都是 mYm_Y,这里 mYm_Y 视为 KK 上支撑于 YY 的测度。因而

λ(K4∖Y4)≤∑i=14λ{yi∉Y}=0. \lambda(K^4\setminus Y^4) \le\sum_{i=1}^{4}\lambda\{y_i\notin Y\}=0.

限制到 Borel 子集 Y4Y^4,得到所需概率测度 λY\lambda_Y,其各边缘均为 mYm_Y。

6.5 把公式延伸到所有有界可测乘积测试

原文位置:B p.9,紧空间正泛函构造后的 L1L^1 近似段。

先设 ∣Gi∣≤1|G_i|\le1。在紧度量空间上,连续函数在 L1(mY)L^1(m_Y) 中稠密;可取 gi∈C(K)g_i\in C(K),使 ∣gi∣≤1|g_i|\le1 且 ∥Gi−gi∣Y∥1<ε\|G_i-g_i|_Y\|_1<\varepsilon。保持统一界可以通过截断到复单位圆盘做到。

望远镜展开给出

∣∏iGi(yi)−∏igi(yi)∣≤∑i∣Gi(yi)−gi(yi)∣. \left|\prod_iG_i(y_i)-\prod_ig_i(y_i)\right| \le\sum_i|G_i(y_i)-g_i(y_i)|.

在 λY\lambda_Y 下,右边积分不超过 4ε4\varepsilon,因为边缘恰为 mYm_Y。在 λY,a\lambda_{Y,a} 下,由式 (Marginal) 应用于各个固定有界函数 ∣Gi−gi∣|G_i-g_i|,右边积分的超滤极限也不超过 4ε4\varepsilon。

连续乘积的积分已经由 Λ\Lambda 决定。让 ε↓0\varepsilon\downarrow0,便得到 B 式 (3.4) 对所有有界可测 GiG_i 成立:

∫Y4∏iGi(yi) dλY=lim⁡a→U∫Y1Na(πYy)∫0Na(πYy)∏iGi(SYity) dt dmY(y).(Selected) \begin{aligned} \int_{Y^4}\prod_iG_i(y_i)\,\mathrm{d}\lambda_Y =\lim_{a\to\mathcal U}\int_Y\frac1{N_a(\pi_Yy)} \int_0^{N_a(\pi_Yy)}\prod_iG_i(S_Y^{it}y) \,\mathrm{d}t\,\mathrm{d}m_Y(y). \end{aligned} \tag{Selected}

一般有界函数通过缩放处理。这个延伸同时说明所得测度与选择紧模型无关,因为可测矩形的指示函数是这种乘积测试,足以唯一确定 Y4Y^4 上的概率测度。

7. 不变性并不要求选择函数不变

对应 B p.9,Proposition 3.2 证明最后一段。

固定实数 ss。在式 (Selected) 中,把第 ii 个函数换成 Gi∘SYisG_i\circ S_Y^{is}。有限阶段的内层积分就变成

1Na(πYy)∫0Na(πYy)∏iGi(SYi(t+s)y) dt. \frac1{N_a(\pi_Yy)}\int_0^{N_a(\pi_Yy)} \prod_iG_i(S_Y^{i(t+s)}y)\,\mathrm{d}t.

代换 r=t+sr=t+s,它与原积分的区别只在积分区间从 [0,Na][0,N_a] 移到了 [s,Na+s][s,N_a+s]。若 ∣Gi∣≤1|G_i|\le1,两个区间的对称差长度不超过 2∣s∣2|s|,所以逐点误差至多

2∣s∣Na(πYy)≤2∣s∣2−a. \frac{2|s|}{N_a(\pi_Yy)}\le2|s|2^{-a}.

该界在 yy 上一致,且对固定 ss 趋于零。取超滤极限后,得到

∫∏iGi(SYisyi) dλY=∫∏iGi(yi) dλY. \int\prod_iG_i(S_Y^{is}y_i)\,\mathrm{d}\lambda_Y =\int\prod_iG_i(y_i)\,\mathrm{d}\lambda_Y.

乘积测试足以决定测度,因此 λY\lambda_Y 在不同速度的乘积作用

(yi)i∈I⟼(SYisyi)i∈I (y_i)_{i\in I}\longmapsto(S_Y^{is}y_i)_{i\in I}

下不变。

整个比较过程始终在同一个初始点 yy 计算同一个长度 Na(πYy)N_a(\pi_Yy)。没有把 yy 换成 SYsyS_Y^sy,也没有用到 NaN_a 在流下不变。这是依点选择与不变性仍可相容的原因。

8. 扩张与逆极限的兼容性

对应 B p.10,Proposition 3.2 证明第一段。

8.1 因子投影后的分布不变

设 θ:Y′→Y\theta:Y'\to Y 是 CC 之上的保测流因子,即

πY′=πY∘θ,θ∘SY′t=SYt∘θ \pi_{Y'}=\pi_Y\circ\theta, \quad \theta\circ S_{Y'}^t=S_Y^t\circ\theta

,按相应测度的模零意义成立。在 Y′Y' 上用 Gi∘θG_i\circ\theta 测试式 (Selected)。选择长度是同一个 Na∘πY′N_a\circ\pi_{Y'},由因子关系等于 Na∘πY∘θN_a\circ\pi_Y\circ\theta。

把函数及积分推到 YY,每个有限阶段的乘积测试积分就与 YY 上的对应积分相同。若流因子关系最初只对每个固定时间模零成立,联合可测性与 Fubini 允许在时间积分中使用它;不必事先选择一个对所有实数时间同时逐点成立的集合。

各系统使用同一个超滤子,因而

(θ4)∗λY′=λY.(Factor) (\theta^4)_*\lambda_{Y'}=\lambda_Y. \tag{Factor}

这里 θ4\theta^4 是逐坐标应用 θ\theta。式 (Factor) 是原稿所说构造具有投影兼容性的具体含义。

8.2 在全可数乘积上实现逆极限

B p.10 将可数逆极限写得很简略。这里采用 A Proposition 3.2(p.8) 的完整乘积实现,以处理因子关系只对每个固定时间模零成立的情形。

设 Y1←Y2←⋯Y_1\leftarrow Y_2\leftarrow\cdots 是 CC 之上的可数扩张链,连接映射为 θn:Yn+1→Yn\theta_n:Y_{n+1}\to Y_n。取完整的标准 Borel 乘积

Ω=∏n=1∞Yn. \Omega=\prod_{n=1}^{\infty}Y_n.

对前 rr 个坐标,使用 mYrm_{Y_r} 及有限个连接映射定义联合分布。这些有限维分布相容,故标准 Borel 空间上的一致圆柱测度延拓定理给出概率测度 m∞m_\infty。其每个坐标边缘为 mYnm_{Y_n},且它集中在满足全部相容关系

yn=θn(yn+1)(n≥1) y_n=\theta_n(y_{n+1})\quad(n\ge1)

的序列上。相容关系可数,每条关系的概率为一,所以这个相容集合可测且满测。

在整个 Ω\Omega 上定义逐坐标流

S∞t((yn)n)=(SYntyn)n. S_\infty^t((y_n)_n)=(S_{Y_n}^ty_n)_n.

它是联合 Borel 作用。固定 tt 后,一个只涉及前 rr 个坐标的圆柱集,其概率可在 YrY_r 上计算。连接映射对这个固定时间模零等变,且 SYrtS_{Y_r}^t 保测,因此该圆柱集的概率在作用后不变。圆柱集决定概率测度,所以每个固定 tt 都保持 m∞m_\infty。

重要的是保留整个乘积作为底空间:没有要求那个满测相容集合对所有实时间同时逐点不变。坐标投影 θm∞:Ω→Ym\theta_m^\infty:\Omega\to Y_m 是保测流因子,相容关系按模零成立;通过第一个坐标得到到 CC 的因子。这样便在所用范畴中实现了逆极限。

对 Ω\Omega 构造选取分布后,上篇已经证明的因子兼容性给出

((θm∞)4)∗λΩ=λYm. ((\theta_m^\infty)^4)_*\lambda_\Omega=\lambda_{Y_m}.

每个状态坐标在 λΩ\lambda_\Omega 下的边缘都是 m∞m_\infty,所以相容关系在每个状态坐标中仍几乎处处成立。因此,阶段拉回的 σ\sigma-代数在 λΩ\lambda_\Omega 下模零递增。所有阶段坐标又生成完整乘积的 σ\sigma-代数,故这些阶段空间的拉回并集在 L2(λΩ)L^2(\lambda_\Omega) 中稠密。

具体地,一个涉及有限多个坐标的函数,可借相容关系提升到所涉及的最大阶段;再由生成代数的简单函数逼近得到一般 L2L^2 函数。这项稠密性不要求四个状态坐标独立。

8.3 新分布下的流连续性

原稿还说明不同速度的乘积流在新 L2L^2 空间中保持强连续。这里使用标准事实:可分 Hilbert 空间上的可测酉表示自动强连续。标准概率空间的 L2L^2 可分,而原始联合可测保概率流产生这样的酉表示,所以原流具有所需强连续性。对归一化乘积函数 F((yi))=∏iGi(yi)F((y_i))=\prod_iG_i(y_i),望远镜展开及固定边缘分布给出

∥F∘(SYit)i−F∥L2(λY)≤∑i∥Gi∘SYit−Gi∥L2(mY). \|F\circ(S_Y^{it})_i-F\|_{L^2(\lambda_Y)} \le\sum_i\|G_i\circ S_Y^{it}-G_i\|_{L^2(m_Y)}.

右边随 t→0t\to0 趋于零。有限乘积的线性张成在新空间中稠密,而作用在不变测度下为等距算子,故强连续性延伸到全部 L2(λY)L^2(\lambda_Y)。

9. 正相关保留到极限分布,并可继续迭代

9.1 含有相位权重的函数为何也可测试

式 (Selected) 先对乘积函数给出。式 (Positive) 中的 Ψ\Psi 是四个相位的联合函数,不一定本身为单个乘积。

但 Ψ∈C(T4)\Psi\in C(\mathbb T^4),有限三角多项式可一致逼近它,而每个三角单项式都分解为四个一坐标相位函数的乘积。因此可先对有限和使用式 (Selected),再用统一误差和 ∣fi∣≤1|f_i|\le1 取极限。得到 B 式 (3.8):

∫C4Ψ((υ(zi))i)∏i=14fi(ξ(zi)) dλC≥ε0.(Retained) \int_{C^4}\Psi\bigl((\upsilon(z_i))_i\bigr) \prod_{i=1}^{4}f_i(\xi(z_i))\,\mathrm{d}\lambda_C \ge\varepsilon_0. \tag{Retained}

有限阶段的不等式对全部足够大 aa 成立,余有限集属于自由超滤子,因此同一正下界保留在极限中。

9.2 为什么把一个坐标的速度归一化

对任意 b∈Ib\in I,定义新流

Mb(Y)=(Y4,λY,(yi)i↦(SYit/byi)i). M_b(Y)=\left(Y^4,\lambda_Y, (y_i)_i\mapsto(S_Y^{it/b}y_i)_i\right).

它保概率,因为前面的不同速度不变性允许使用任意实时间 t/bt/b。投影到第 bb 个坐标后,该坐标的速度变为 11,所以此投影是到原流 YY 的等变因子,进而仍是 CC 之上的扩张。

因此可对 Mb(Y)M_b(Y) 再使用同一组选取长度和同一个超滤子。原稿随后的方阵构造就是通过这样的重复操作形成的。重复之前还须确定保留了哪些条件分布,这正是本单元下篇要处理的问题。

本段的范围

在 B Lemma 2.1 的至多三重逐点结果作为假设、并使用第一单元的普通 mixing 下 L2L^2 定理后,Proposition 3.1 的正相关选择得到完整推导。

对任意标准保概率流扩张,Proposition 3.2 的概率测度存在、固定单坐标边缘、不同速度不变性、因子与可数逆极限兼容性,也按原文逐步展开。超滤极限没有被直接当作可数可加测度;这一点由紧空间上的正泛函表示与边缘集中性保证。

尚未在这里证明 Proposition 3.2 的全 distal 参数分布及给定全部参数后的真子集条件独立性。也没有据此断言四坐标独立;式 (Retained) 恰保留了一个非零四重相关。

原文对照

  • B pp.3–4,§2.1:固定函数的标准模型化简。
  • B p.4,Lemma 2.1:一般系统上真子集逐点收敛的准确范围。
  • B p.7,式 (3.1):单位屋顶悬挂流。
  • B p.8,Proposition 3.1,式 (3.2)–(3.3):中心化失败、网格选择与相位权重。
  • B p.9,式 (3.4) 及 Proposition 3.2 证明前半:可数可加选取分布。
  • B p.9 末至 p.10 首段:不变性、投影和逆极限兼容性。
  • B p.10,式 (3.7)–(3.8):归一化流与保留的正相关。
  • A p.8,Proposition 3.2 证明末段:全可数乘积上的逆极限及选取分布的阶段稠密性。