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गणित · शब्दावली

मृदुकारक क्या है?

परिभाषा 12.8 विश्वविद्यालय गणित — स्नातक वर्ष 3 · अध्याय 12 — Lp समष्टियाँ

फलन

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}

जिसमें cc ρ=1\int\rho = 1 को मानकीकृत करता है, Rd\R^d पर C\mathcal C^\infty है: मर्म यह है कि te1/t1t>0t \mapsto \eu^{-1/t}\mathbf 1_{t>0} R\R पर C\mathcal C^\infty है और 0+0^+ पर उसके सभी अवकलज 00 हैं (प्रत्येक अवकलज किसी बहुपद PP के लिए P(1/t)e1/tP(1/t)\eu^{-1/t} है, जो 00 की ओर जाता है; आगमन)। ε>0\varepsilon > 0 के लिए ρε(x)=εdρ(x/ε)\rho_\varepsilon(x) = \varepsilon^{-d}\rho(x/\varepsilon) रखिए: यह Bˉ(0,ε)\bar B(0, \varepsilon) में आलंबित है और उसका समाकल अब भी 11 है।

उदाहरण

उदाहरण 12.10 (x\abs x का मृदुकरण, दरों सहित)

R\R पर f(x)=xf(x) = \abs x लीजिए (जो स्थानीय रूप से L1L^1 है; प्रमेय प्रत्येक परिबद्ध खिड़की पर लागू होती है) और कोई सममित मृदुकारक ρε\rho_\varepsilon। तब

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

C\mathcal C^\infty है; और मोड़ से दूर कुछ नहीं होता: xε\abs x \geq \varepsilon के लिए ρε\rho_\varepsilon के आलंब पर xy\abs{x - y} xx में रैखिक है, अतः ठीक-ठीक fε(x)=xf_\varepsilon(x) = \abs x (सममिति संशोधन को समाप्त कर देती है)। 00 के निकट चिकनाई की कीमत ठीक

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 :

है — अर्थात् आसन्नन त्रुटि एकलता के ε\varepsilon-प्रतिवेश तक सीमित रहती है और उसी के आकार की होती है। साथ ही सर्वत्र fε0f_\varepsilon'' \geq 0 (ff उत्तल है, और ρε0\rho_\varepsilon \geq 0 के साथ संवलन उत्तलता को सुरक्षित रखता है), जिसमें fε=fε()fε()=2\int f_\varepsilon'' = f_\varepsilon'(\infty) - f_\varepsilon'(-\infty) = 2: द्वितीय अवकलज द्रव्यमान 22 की एक उभार है जिसे चौड़ाई O(ε)O(\varepsilon) में दबा दिया गया है, अतः fεε1\norm{f_\varepsilon''}_\infty \gtrsim \varepsilon^{-1}। चिकनाई एक सौदा है: एकसमान त्रुटि O(ε)O(\varepsilon) के बदले अवकलज का विस्फोट O(ε1)O(\varepsilon^{-1}) — यही वह ठीक विनिमय दर है जिसे मात्रात्मक विश्लेषण (अंतर्गणन असमिकाएँ, समस्या 12.1 के विचार-मंडल) औपचारिक रूप देता है।

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