在数学中,一个博雷尔集是指在一个指定的拓扑空间中,可由其开集(或者等价地,可由其闭集)的可数次并运算、
交运算和(或)差运算得到的一个集合。博雷尔集是由
埃米尔·博雷尔的名字命名的。对于一个拓扑空间X,其所有博雷尔集的全体构成一个σ-
代数,称为博雷尔代数或者博雷尔σ-代数。拓扑空间X上的博雷尔代数是X上包含其所有开集(或者等价地,所有闭集)的最小的σ-代数。博雷尔集在
测度论中有着重要的意义,因为任何空间上的开集(或者闭集)上定义的测度,必然可以将定义延拓到空间所有的博雷尔集上。定义在博雷尔集上的测度被称为博雷尔测度。博雷尔集和相关的博雷尔分层在描述集合论中也起着基础性的作用。在某些语境下,博雷尔集被定义为是由拓扑空间中的紧集而不是开集生成的。两个定义在很多良态的空间中是等价的,包括所有σ-紧的豪斯多夫空间,但是在具有病态性质的空间中两者可能不同。
为了证明这一点,首先注意到度量空间中的任何开集都是一列递增紧集的并。特别地,易知对于任何极限序数m,集合的差运算将G映射到自身;而且,当m是不可数的极限序数时,G在可数并运算下是封闭的。
注意到对于每一个博雷尔集B,存在一个可数
序数使得B可以通过多次迭代后得到。但是随着B取遍所有博雷尔集,也会相应地取遍所有可数序数,故而要得到所有博雷尔集所需的最靠前的序数是,即第一不可数序数。
一个重要的例子,尤其是对于概率论而言,是实数集上的
埃米尔·博雷尔代数。它是用来定义博雷尔
测度的代数。对于概率空间上一个给定的实
随机变量,其
概率分布按照定义,也是一个博雷尔代数上的测度。
下面描述了
卢津给出的一个实数集上的
子集不是博雷尔集的例子。与之形成对比的是,不可测集的例子是无法给出的,不过其存在性是可以证明的。
其中是一个整数,其余的都是正整数。令A为对应序列的无理数组成的集合,而且其中的元素满足下列性质:存在一个无限子序列使得序列中每一个元素都是下一个元素的因子。这个集合A不是博雷尔集。事实上,这个集合是一个解析集,进一步地,在解析集全体构成的类中是完备的。