根据测度的可数可加性,如果是0的话,所有自然数的概率加在一起也是0;如果不是0的话,所有自然数的概率加在一起是正无穷。都与整个样本空间的概率为1矛盾,这该怎么解释呢?


如果「概率」是按概率论中,概率公理那样的意义的话,提问者的推理没有错。这恰好说明,满足概率公理的,定义自然数上的均匀概率不存在。因为无法满足可数可加性。

但是在其他语境下「概率」可能不是指概率论意义下的概率,而是别的意思。比如数论中,常用「自然密度」表示概率。比如,常说的自然数中取到偶数的概率是1/2,取到素数的概率是0,就是指如此意义的下的「概率」。

自然密度的定义,对于自然数的子集 [公式] ,设 [公式] 为集合 [公式] 中,不超过自然数 [公式] 的元素个数。那么自然密度 [公式] 为:

[公式]

这样定义的「概率」虽然不满足可数可加性,但是满足很多人们对「概率」的直觉。

当然,不是每个自然数的子集,这个自然密度都存在,比如10进位表示展开中,首位是9的「概率」不存在。

某些关于「自然密度」的问题,可能是菲尔兹级别的大问题。


日经问题。

首先考虑如何构造所谓的「所有自然数中的均匀分布」。

定义概率测度 [公式] 为在从1到n的集合上的均匀分布,即每点的概率都是 [公式]

然后考虑该测度列的极限测度,尝试定义其为所谓的均匀分布。

可以证明,由于该测度列并非胎紧,其将逐点收敛(称淡收敛,vague converge)到全零测度。此时由于该极限测度并非概率测度,故而在通常的概率论意义下,「所有自然数的均匀分布」不存在,无法定义。


所以这不符合测度的定义,所以这不是概率,即这样定义出来的东西不是概率。


这不是典型的「无穷小不等于0」命题嘛。

取到1的概率是无穷小,近似为0。但无穷个无穷小相加之和不是0啊。有限个无穷小相加之和才是0。这里是典型的无穷个无穷小相加。


简单点说,没法均匀而随机地取一个自然数,这种取法无法给出合理定义。要随机取,先得有一个定义在自然数集上的概率测度,你可以理解为一个概率密度函数。对于你说的情况,并不存在符合条件的概率测度。

数学上的东西,不是你用自然语言一说,它就必须得存在的。「随机取」说起来容易,但缺乏定义。


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