الرياضيات · المسرد

ما معنى المليِّفات؟

تعريف 12.8 الرياضيات الجامعية — السنة 3 · الفصل 12 — فضاءات Lp

الدالة

ρ(x)={cexp(11x2)x<1,0x1,\rho(x) = \begin{cases} c\,\exp\Bigl(-\dfrac{1}{1 - \norm x^2}\Bigr) & \norm x < 1,\\ 0 & \norm x \geq 1, \end{cases}

حيث يعيِّر cc الشرط ρ=1\int\rho = 1، هي C\mathcal C^\infty على Rd\R^d: إذ المهم أن te1/t1t>0t \mapsto \eu^{-1/t}\mathbf 1_{t>0} دالة C\mathcal C^\infty على R\R، وأن جميع مشتقاتها عند 0+0^+ معدومة (فكل مشتقة من الشكل P(1/t)e1/tP(1/t)\eu^{-1/t} من أجل كثير حدود PP، وهو يؤول إلى 00؛ بالتراجع). ومن أجل ε>0\varepsilon > 0 نضع ρε(x)=εdρ(x/ε)\rho_\varepsilon(x) = \varepsilon^{-d}\rho(x/\varepsilon): فحاملها في Bˉ(0,ε)\bar B(0, \varepsilon)، وتكاملها لا يزال 11.

أمثلة

مثال 12.10 (تمليف x\abs x، مع المعدلات)

لنأخذ f(x)=xf(x) = \abs x على R\R (وهي في L1L^1 محليًّا؛ فتنطبق المبرهنة على كل نافذة محدودة) ومليِّفًا متناظرًا ρε\rho_\varepsilon. عندئذٍ

fε(x)=(fρε)(x)=xyρε(y) ⁣dyf_\varepsilon(x) = (f * \rho_\varepsilon)(x) = \int\abs{x - y}\,\rho_\varepsilon(y)\,\dd y

تكون C\mathcal C^\infty؛ وبعيدًا عن الانكسار لا يحدث شيء: فمن أجل xε\abs x \geq \varepsilon، يكون xy\abs{x - y} خطيًّا في xx على حامل ρε\rho_\varepsilon، ومنه fε(x)=xf_\varepsilon(x) = \abs x بالضبط (إذ يلغي التناظر التصحيح). وبجوار 00، يكلّف التنعيم بالضبط

0fε(0)=yρε(y) ⁣dyε,fεfε:0 \leq f_\varepsilon(0) = \int\abs y\,\rho_\varepsilon(y)\,\dd y \leq \varepsilon, \qquad \norm{f_\varepsilon - f}_\infty \leq \varepsilon :

أي إن خطأ التقريب محصور في جوار السويّة ε\varepsilon للشذوذ، وهو من حجمه. وفي الوقت نفسه fε0f_\varepsilon'' \geq 0 في كل مكان (لأن ff محدّبة، والالتفاف مع ρε0\rho_\varepsilon \geq 0 يحفظ التحدّب)، مع fε=fε()fε()=2\int f_\varepsilon'' = f_\varepsilon'(\infty) - f_\varepsilon'(-\infty) = 2: فالمشتقة الثانية نتوءٌ كتلته 22 مضغوطٌ في عرض O(ε)O(\varepsilon)، ومنه fεε1\norm{f_\varepsilon''}_\infty \gtrsim \varepsilon^{-1}. فالتنعيم مقايضة: خطأ منتظم من رتبة O(ε)O(\varepsilon) مقابل انفجار المشتقة O(ε1)O(\varepsilon^{-1}) — وهو سعر الصرف الدقيق الذي يصوغه التحليل الكمّي (متراجحات الاستيفاء، ودائرة الأفكار في المسألة 12.1).

اقرأ في الفصل ←