กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 4 นาที

การลู่เข้าแบบ Γ

ในสาขาการวิเคราะห์ทางคณิตศาสตร์สำหรับ แคลคูลัส ของการแปรผัน การลู่เข้า แบบแกมมา ( Γ -convergence ) เป็นแนวคิดเกี่ยวกับการลู่เข้าสำหรับฟังก์ชันนัลซึ่งได้รับการแนะนำโดยEnnio De...

การลู่เข้าแบบ Γ

ในสาขาการวิเคราะห์ทางคณิตศาสตร์สำหรับ แคลคูลัส ของการแปรผัน การลู่เข้า แบบแกมมา ( Γ -convergence ) เป็นแนวคิดเกี่ยวกับการลู่เข้าสำหรับฟังก์ชันนัลซึ่งได้รับการแนะนำโดยEnnio De Giorgi

คำนิยาม

อนุญาตX{\displaystyle X}เป็นปริภูมิเชิงทอพอโลยีและเอ็น(x){\displaystyle {\mathcal {N}}(x)}แทนเซตของย่านใกล้เคียงทั้งหมดของจุดxX{\displaystyle x\in X}. ให้เพิ่มเติมเอฟn:Xอาร์¯{\displaystyle F_{n}:X\to {\overline {\mathbb {R} }}}เป็นลำดับของฟังก์ชันบนX{\displaystyle X}ขีดจำกัดล่าง Γ และขีดจำกัดบน Γ ถูกกำหนดไว้ดังนี้:

Γ-ลิม อินฟ์nเอฟn(x)=จีบเอ็นxเอ็น(x)ลิม อินฟ์nข้อมูลyเอ็นxเอฟn(y),{\displaystyle \Gamma {\text{-}}\liminf _{n\to \infty }F_{n}(x)=\sup _{N_{x}\in {\mathcal {N}}(x)}\liminf _{n\to \infty }\inf _{y\in N_{x}}F_{n}(y),}
Γ-ลิม ซัพnเอฟn(x)=จีบเอ็นxเอ็น(x)ลิม ซัพnข้อมูลyเอ็นxเอฟn(y){\displaystyle \Gamma {\text{-}}\limsup _{n\to \infty }F_{n}(x)=\sup _{N_{x}\in {\mathcal {N}}(x)}\limsup _{n\to \infty }\inf _{y\in N_{x}}F_{n}(y)}.

เอฟn{\displaystyle F_{n}}กล่าวกันว่าΓ{\displaystyle \Gamma }-ลู่เข้าสู่ฟังก์ชันเอฟ{\displaystyle F}, ถ้าΓ-ลิม อินฟ์nเอฟn=Γ-ลิม ซัพnเอฟn=เอฟ{\displaystyle \Gamma {\text{-}}\liminf _{n\to \infty }F_{n}=\Gamma {\text{-}}\limsup _{n\to \infty }F_{n}=F}.

นิยามในปริภูมิที่นับได้ลำดับแรก

ในปริภูมิที่นับได้เป็นอันดับแรกนิยามข้างต้นสามารถอธิบายได้ในแง่ของลำดับΓ{\displaystyle \Gamma }-การบรรจบกันในลักษณะต่อไปนี้ ให้X{\displaystyle X}เป็นปริภูมิที่นับได้ลำดับแรกและเอฟn:Xอาร์¯{\displaystyle F_{n}:X\to {\overline {\mathbb {R} }}}ลำดับของฟังก์ชันบนX{\displaystyle X}. แล้วเอฟn{\displaystyle F_{n}}กล่าวกันว่าΓ{\displaystyle \Gamma }-ลู่เข้าสู่Γ{\displaystyle \Gamma }-จำกัดเอฟ:Xอาร์¯{\displaystyle F:X\to {\overline {\mathbb {R} }}}หากเงื่อนไขสองข้อต่อไปนี้เป็นจริง:

  • อสมการขอบล่าง: สำหรับทุกลำดับxnX{\displaystyle x_{n}\in X}โดยที่xnx{\displaystyle x_{n}\to x}เช่นn+{\displaystyle n\to +\infty },
เอฟ(x)ลิม อินฟ์nเอฟn(xn).{\displaystyle F(x)\leq \liminf _{n\to \infty }F_{n}(x_{n}).}
  • อสมการขอบเขตบน: สำหรับทุก ๆxX{\displaystyle x\in X}มีลำดับอยู่xn{\displaystyle x_{n}}บรรจบกันที่x{\displaystyle x}โดยที่
เอฟ(x)ลิม ซัพnเอฟn(xn){\displaystyle F(x)\geq \limsup _{n\to \infty }F_{n}(x_{n})}

เงื่อนไขแรกหมายความว่าเอฟ{\displaystyle F}ให้ขอบเขตล่างร่วมเชิงอะซิมโทติกสำหรับเอฟn{\displaystyle F_{n}}เงื่อนไขข้อที่สองหมายความว่าขอบล่างนี้เป็นค่าที่เหมาะสมที่สุด

ความสัมพันธ์กับการบรรจบกันของคุราตอฟสกี้

Γ{\displaystyle \Gamma }-การลู่เข้าเกี่ยวข้องกับแนวคิดของการลู่เข้าแบบ Kuratowskiของเซต ให้เอปิ(เอฟ){\displaystyle {\text{epi}}(F)}แสดงถึงอักษรนำหน้าของฟังก์ชันเอฟ{\displaystyle F}และปล่อยให้เอฟn:Xอาร์¯{\displaystyle F_{n}:X\to {\overline {\mathbb {R} }}}เป็นลำดับของฟังก์ชันบนX{\displaystyle X}. แล้ว

เอปิ(Γ-ลิม อินฟ์nเอฟn)=เค-ลิม ซัพnเอปิ(เอฟn),{\displaystyle {\text{epi}}(\Gamma {\text{-}}\liminf _{n\to \infty }F_{n})={\text{K}}{\text{-}}\limsup _{n\to \infty }{\text{epi}}(F_{n}),}
เอปิ(Γ-ลิม ซัพnเอฟn)=เค-ลิม อินฟ์nเอปิ(เอฟn),{\displaystyle {\text{epi}}(\Gamma {\text{-}}\limsup _{n\to \infty }F_{n})={\text{K}}{\text{-}}\liminf _{n\to \infty }{\text{epi}}(F_{n}),}

ที่ไหนเค-ลิม อินฟ์{\displaystyle {\text{K-}}\liminf }แสดงถึงเส้นแบ่งเขต Kuratowski ที่ด้อยกว่าและเค-ลิม ซัพ{\displaystyle {\text{K-}}\limsup }มะนาวคุราตอฟสกีมีความเหนือกว่าในโครงสร้างผลิตภัณฑ์ของX×อาร์{\displaystyle X\times \mathbb {R} }โดยเฉพาะอย่างยิ่ง(เอฟn)n{\displaystyle (F_{n})_{n}}Γ{\displaystyle \Gamma }-ลู่เข้าสู่เอฟ{\displaystyle F}ในX{\displaystyle X}ก็ต่อเมื่อ(เอปิ(เอฟn))n{\displaystyle ({\text{epi}}(F_{n}))_{n}}เค{\displaystyle {\text{K}}}-ลู่เข้าสู่เอปิ(เอฟ){\displaystyle {\text{epi}}(F)}ในX×อาร์{\displaystyle X\times \mathbb {R} }นี่คือเหตุผลว่าทำไมΓ{\displaystyle \Gamma }-การบรรจบกันบางครั้งเรียกว่าepi- convergence

คุณสมบัติ

  • ตัวลดค่าต่ำสุดจะลู่เข้าหากัน: ถ้าเอฟn{\displaystyle F_{n}}Γ{\displaystyle \Gamma }-ลู่เข้าสู่เอฟ{\displaystyle F}, และxn{\displaystyle x_{n}}เป็นตัวย่อสำหรับเอฟn{\displaystyle F_{n}}จากนั้นจุดคลัสเตอร์ทุกจุดของลำดับxn{\displaystyle x_{n}}เป็นตัวลดค่าต่ำสุดของเอฟ{\displaystyle F}.
  • Γ{\displaystyle \Gamma }- ขีดจำกัดจะเป็นค่ากึ่ง ต่อเนื่องล่างเสมอ
  • Γ{\displaystyle \Gamma }-การลู่เข้ามีเสถียรภาพภายใต้การรบกวนอย่างต่อเนื่อง: ถ้าเอฟn{\displaystyle F_{n}}Γ{\displaystyle \Gamma }-ลู่เข้าสู่เอฟ{\displaystyle F}และจี:X[0,+){\displaystyle G:X\to [0,+\infty )}ถ้าเป็นแบบต่อเนื่อง ก็แสดงว่าเอฟn+จี{\displaystyle F_{n}+G}จะΓ{\displaystyle \Gamma }-ลู่เข้าสู่เอฟ+จี{\displaystyle F+G}.
  • ลำดับคงที่ของฟังก์ชันเอฟn=เอฟ{\displaystyle F_{n}=F}ไม่จำเป็นต้องเป็นเช่นนั้นเสมอไปΓ{\displaystyle \Gamma }-ลู่เข้าสู่เอฟ{\displaystyle F}แต่เพื่อการผ่อนคลายของเอฟ{\displaystyle F}ฟังก์ชันกึ่งต่อเนื่องล่างที่ใหญ่ที่สุดด้านล่างเอฟ{\displaystyle F}.

แอปพลิเคชัน

การใช้งานที่สำคัญสำหรับΓ{\displaystyle \Gamma }-การบรรจบกันอยู่ในทฤษฎีการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันนอกจากนี้ยังสามารถใช้เพื่อพิสูจน์อย่างเข้มงวดถึงการเปลี่ยนจากทฤษฎีแบบไม่ต่อเนื่องไปสู่ทฤษฎีแบบต่อเนื่องสำหรับวัสดุต่างๆ เช่น ในทฤษฎีความยืดหยุ่น

ดูเพิ่มเติม

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ การลู่เข้าแบบ Γ

ในสาขาการวิเคราะห์ทางคณิตศาสตร์สำหรับ แคลคูลัส ของการแปรผัน การลู่เข้า แบบแกมมา ( Γ -convergence ) เป็นแนวคิดเกี่ยวกับการลู่เข้าสำหรับฟังก์ชันนัลซึ่งได้รับการแนะนำโดยEnnio De...

คำนิยาม

อนุญาต X {\displaystyle X} เป็น ปริภูมิเชิงทอพอโลยี และ เอ็น ( x ) {\displaystyle {\mathcal {N}}(x)} แทนเซตของย่านใกล้เคียงทั้งหมดของจุด x ∈ X {\displaystyle x\in X} .

นิยามในปริภูมิที่นับได้ลำดับแรก

ใน ปริภูมิที่นับได้เป็นอันดับแรก นิยามข้างต้นสามารถอธิบายได้ในแง่ของลำดับ Γ {\displaystyle \Gamma } -การบรรจบกันในลักษณะต่อไปนี้ ให้ X {\displaystyle X} เป็น ปริภูมิที่นับได้ลำดับแรก และ เอฟ n : X → อาร์ ¯ {\displaystyle F_{n}:X\to {\overline {\mathbb {R} }}}...

ความสัมพันธ์กับการบรรจบกันของคุราตอฟสกี้

Γ {\displaystyle \Gamma } -การลู่เข้าเกี่ยวข้องกับแนวคิดของ การลู่เข้าแบบ Kuratowski ของเซต ให้ เอปิ ( เอฟ ) {\displaystyle {\text{epi}}(F)} แสดงถึง อักษรนำหน้า ของฟังก์ชัน เอฟ {\displaystyle F} และปล่อยให้ เอฟ n : X → อาร์ ¯ {\displaystyle F_{n}:X\to...