جميع الكتب

مهني

1 Markets I: The Ecosystem and Exchange-Traded Marketsالأسواق عبر الإنترنتالإنجليزية 2 Markets II: Rates, FX and Creditالأسواق عبر الإنترنتالإنجليزية 3 Markets III: Commodities, Energy and Cryptoالأسواق عبر الإنترنتالإنجليزية 4 Quantitative Methodsالأساليب عبر الإنترنتالإنجليزية 5 Derivatives and Volatilityالمشتقات عبر الإنترنتالإنجليزية 6 Rates, Credit, XVA and Riskالفائدة والائتمان والمخاطر عبر الإنترنتالإنجليزية 7 Research Craft: Predictors, Backtests, Measurement, Portfoliosالبحث عبر الإنترنتالإنجليزية 8 Strategies I: Equities and Futuresالاستراتيجيات عبر الإنترنتالإنجليزية 9 Strategies II: Volatility, Relative Value, Macro and the Bank Desksالاستراتيجيات عبر الإنترنتالإنجليزية 10 Microstructure and Executionالتنفيذ عبر الإنترنتالإنجليزية 11 Market Making and High-Frequency Tradingصناعة السوق عبر الإنترنتالإنجليزية 12 Machine Learning for Marketsتعلم الآلة عبر الإنترنتالإنجليزية 13 Low-Latency Softwareالتكنولوجيا عبر الإنترنتالإنجليزية 14 Networks, Hardware and Trading Infrastructureالتكنولوجيا عبر الإنترنتالإنجليزية 15 Research, Data and Risk Platformsالتكنولوجيا عبر الإنترنتالإنجليزية 16 The Desk and the Firmالشركة عبر الإنترنتالإنجليزية 17 The Industry: Firms, Roles and Careersالمسارات المهنية عبر الإنترنتالإنجليزية 18 Interviews I: Maths, Probability and Speedالمسارات المهنية عبر الإنترنتالإنجليزية 19 Interviews II: Markets, Trading Games and the Final Roundالمسارات المهنية عبر الإنترنتالإنجليزية 20 Interviews III: Codeالمسارات المهنية عبر الإنترنتالإنجليزية
التطبيقات حول المدرب تسجيل الدخول ابدأ القراءة

الرياضيات · المسرد

ما معنى جداء سلّمي؟

يُعرف أيضًا باسم: فضاء إقليدي · فضاء هيلبرت

تعريف 23.1 الرياضيات الجامعية — السنة 1 · الفصل 23 — الفضاءات الإقليدية

الجداء السلّمي على EE تطبيق ⟨⋅,⋅⟩ ⁣:E×E→R\langle\cdot,\cdot\rangle \colon E \times E \to \R ثنائي الخطية، ومتماثل، ومعيَّن موجب (⟨x,x⟩>0\langle x, x\rangle > 0 من أجل x≠0x \neq 0). والفضاء ذو البُعد المنتهي المزوَّد به فضاء إقليدي. ومعيار xx هو ∥x∥=⟨x,x⟩\norm{x} = \sqrt{\langle x, x\rangle}، و d(x,y)=∥x−y∥d(x, y) = \norm{x - y}.

أمثلة

مثال 23.2

على Rn\R^n: الجداء القانوني ⟨x,y⟩=∑xiyi\langle x, y\rangle = \sum x_i y_i. وعلى C([a, b])C(\intcc{a}{b}): ⟨f,g⟩=∫abfg\langle f, g \rangle = \int_a^b fg (والتعيين الموجب هو المبرهنة 15.7 (4)). وعلى Rn[X]\R_n[X]: ⟨P,Q⟩=∫01PQ\langle P, Q\rangle = \int_0^1 PQ، أو ∑iP(xi)Q(xi)\sum_{i} P(x_i)Q(x_i) على n+1n+1 نقطة متمايزة.

مثال 23.3 (الزاوية بين كثيرَي حدود)

ما إن يُختار جداء سلّمي، تكتسب أيّ متجهتين غير معدومتين زاويةً، عبر cos⁡θ=⟨x,y⟩∥x∥ ∥y∥\cos\theta = \frac{\langle x, y\rangle}{\norm x\,\norm y} (وهو جيب تمام مشروع بكوشي–شوارتز). ومن أجل XX و X2X^2 في ∫01\int_0^1:

⟨X,X2⟩=14,∥X∥=13,∥X2∥=15,cos⁡θ=1/41/15=154≈0.968:\langle X, X^2\rangle = \frac14, \qquad \norm X = \frac1{\sqrt3}, \qquad \norm{X^2} = \frac1{\sqrt5}, \qquad \cos\theta = \frac{1/4}{1/\sqrt{15}} = \frac{\sqrt{15}}{4} \approx 0.968 :

أي زاوية نحو 14.514.5 درجة — فعلى [0, 1]\intcc{0}{1}، يكون منحنيا xx و x2x^2 «شبه متوازيين» بمعنى المتوسط التربيعي، ولهذا لا تترك إزالة ذلك الاتجاه المشترك (غرام–شميت أدناه) إلا التصحيح الصغير X2−X+16X^2 - X + \frac16.

مثال 23.7 (الإحداثيات المتعامدة الممنظمة، مع تحقق بارسيفال)

انشر x=(1,2,3)x = (1, 2, 3) في الأساس المتعامد الممنظم للمقدار التمرين 23.3،

e1=12(1,1,0),e2=16(1,−1,2),e3=13(−1,1,1).e_1 = \tfrac{1}{\sqrt2}(1,1,0), \quad e_2 = \tfrac{1}{\sqrt6}(1,-1,2), \quad e_3 = \tfrac{1}{\sqrt3}(-1,1,1).

فلا جملة تُحلّ — بل ثلاثة جداءات سلّمية:

⟨x,e1⟩=32,⟨x,e2⟩=1−2+66=56,⟨x,e3⟩=−1+2+33=43.\langle x, e_1\rangle = \frac{3}{\sqrt2}, \qquad \langle x, e_2\rangle = \frac{1 - 2 + 6}{\sqrt6} = \frac{5}{\sqrt6}, \qquad \langle x, e_3\rangle = \frac{-1 + 2 + 3}{\sqrt3} = \frac{4}{\sqrt3}.

والمصادقة بصيغة المعيار في القضية:

92+256+163=27+25+326=14=∥x∥2=1+4+9.\frac{9}{2} + \frac{25}{6} + \frac{16}{3} = \frac{27 + 25 + 32}{6} = 14 = \norm{x}^2 = 1 + 4 + 9 .

وتحقق مجموع مربعات الإحداثيات هذا (وهو متطابقة بارسيفال منتهية) يكلّف ثوانيَ ويمسك أخطاء الإشارة والتنظيم بيقين شبه تامّ — فاجعله عادة كلما حُسب نشر متعامد ممنظم؛ وصيغته غير المنتهية البُعد، من أجل معاملات فورييه في المثال 23.14، مبرهنةٌ في مجلّد السنة الثالثة.

اقرأ في الفصل ←
تعريف 13.1 الرياضيات الجامعية — السنة 3 · الفصل 13 — فضاءات هيلبرت

الجداء السلّمي هو تطبيق ⟨⋅,⋅⟩ ⁣:H×H→K\langle \cdot,\cdot\rangle \colon H\times H \to K، خطي في المتغيّر الثاني، يحقق ⟨y,x⟩=⟨x,y⟩‾\langle y, x\rangle = \overline{\langle x, y\rangle} و ⟨x,x⟩>0\langle x, x\rangle > 0 من أجل x≠0x \neq 0. وهو يستحث المعيار ∥x∥=⟨x,x⟩1/2\norm x = \langle x, x\rangle^{1/2}، ومتراجحة كوشي–شوارتز ∣⟨x,y⟩∣≤∥x∥∥y∥\abs{\langle x, y\rangle} \leq \norm x\norm y (وبرهانها — بالمميِّز — في السنة الجامعية 2 لم يتغيّر)، وقاعدة متوازي الأضلاع

∥x+y∥2+∥x−y∥2=2∥x∥2+2∥y∥2.\norm{x + y}^2 + \norm{x - y}^2 = 2\norm x^2 + 2\norm y^2 .

وفضاء هيلبرت هو فضاءٌ ذو جداء سلّمي تامٌّ بالنسبة إلى هذا المعيار. أمثلة: ℓ2\ell^2 (المسألة 8.1)، والمثال الأساسي L2(μ)L^2(\mu) مع ⟨f,g⟩=∫fˉg  ⁣dμ\langle f, g\rangle = \int\bar fg\,\dd\mu — وهو تام بريس–فيشر (المبرهنة 12.4)؛ والجداء السلّمي منتهٍ بكوشي–شوارتز (أي هولدر عند p=q=2p = q = 2).

أمثلة

مثال 13.5 (إسقاط، محسوبٌ حتى النهاية)

في H=L2([0, 1])H = L^2(\intcc01)، ما أفضل تقريب للدالة f(x)=x2f(x) = x^2 بدالة تآلفية؟ الفضاء الجزئي F=Vect⁡(1,x)F = \operatorname{Vect}(1, x) مغلق (لأنه منتهي البُعد)، وتميّز pF(f)=a+bxp_F(f) = a + bx بتعامد الباقي مع 11 ومع xx:

∫01(x2−a−bx)  ⁣dx=0,∫01x (x2−a−bx)  ⁣dx=0,\int_0^1(x^2 - a - bx)\,\dd x = 0, \qquad \int_0^1x\,(x^2 - a - bx)\,\dd x = 0,

أي 13=a+b2\frac13 = a + \frac b2 و 14=a2+b3\frac14 = \frac a2 + \frac b3: ومنه a=−16a = -\frac16 و b=1b = 1. فيكون pF(x2)=x−16p_F(x^2) = x - \frac16، ويكون الخطأ

d(f,F)2=∫01(x2−x+16)2 ⁣dx=1180,d(f,F)=165.d(f, F)^2 = \int_0^1\Bigl(x^2 - x + \frac16\Bigr)^2\dd x = \frac1{180}, \qquad d(f, F) = \frac1{6\sqrt5} .

وملاحظتان جديرتان بالاستيعاب. أولًا، ليس الحساب سوى جملة خطية من الرتبة 2×22\times2 — أي المعادلات الناظمية؛ ومن أجل أساس الوحيدات الحدّية تكون مصفوفتها (1i+j+1)\bigl(\frac1{i+j+1}\bigr) هي مصفوفة هيلبرت السيّئة التكييف بشهرتها، والعلاج هو التعامد أولًا (كثيرات حدود لوجاندر، المسألة 13.1). وثانيًا، أفضل تقريب منتظم للمقدار x2x^2 بالدوال التآلفية مختلفٌ (x−18x - \frac18، بالتذبذب المتساوي): فلكل معيار هندسته، ولا يجيب بجملة خطية إلا المعيار الهيلبرتي.

اقرأ في الفصل ←