กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 4 นาที

การแกว่ง (คณิตศาสตร์)

ในทางคณิตศาสตร์การแกว่งของฟังก์ชันหรือลำดับคือตัวเลขที่วัดว่าลำดับหรือฟังก์ชันนั้นเปลี่ยนแปลงไปมากน้อยเพียงใดระหว่างค่าสุดขั้วเมื่อเข้าใกล้ค่าอนันต์หรือจุดใดจุดหนึ่ง

การแกว่ง (คณิตศาสตร์)

การแกว่งของลำดับ (แสดงด้วยสีน้ำเงิน) คือความแตกต่างระหว่างค่าขีดจำกัดบนและค่าขีดจำกัดล่างของลำดับนั้น

ในทางคณิตศาสตร์การแกว่งของฟังก์ชันหรือลำดับคือตัวเลขที่วัดว่าลำดับหรือฟังก์ชันนั้นเปลี่ยนแปลงไปมากน้อยเพียงใดระหว่างค่าสุดขั้วเมื่อเข้าใกล้ค่าอนันต์หรือจุดใดจุดหนึ่ง เช่นเดียวกับลิมิตมีคำจำกัดความหลายอย่างที่นำแนวคิดเชิงสัญชาตญาณมาอยู่ในรูปแบบที่เหมาะสมสำหรับการวิเคราะห์ทางคณิตศาสตร์ ได้แก่ การแกว่งของลำดับจำนวนจริงการแกว่งของฟังก์ชันค่าจริงณ จุดใดจุดหนึ่ง และการแกว่งของฟังก์ชันบนช่วง (หรือเซตเปิด )

คำจำกัดความ

การแกว่งของลำดับ

ให้เป็นลำดับของจำนวนจริง การแกว่งของลำดับนั้นถูกนิยามว่าเป็นผลต่าง (อาจเป็นอนันต์) ระหว่างลิมิตบนและลิมิตล่างของ:

.

การแกว่งจะเป็นศูนย์ก็ต่อเมื่อลำดับลู่เข้าเท่านั้น จะไม่นิยามหากและมีค่าเท่ากับ +∞ หรือมีค่าเท่ากับ −∞ ทั้งคู่ กล่าวคือ หากลำดับมีแนวโน้มเข้าสู่ +∞ หรือ −∞

การแกว่งของฟังก์ชันบนเซตเปิด

ให้เป็นฟังก์ชันค่าจริงของตัวแปรจริงการแกว่งของบนช่วงในโดเมนของมันคือผลต่างระหว่างค่าสูงสุดและค่าต่ำสุดของ:

โดยทั่วไปแล้ว ถ้าเป็นฟังก์ชันบนปริภูมิเชิงทอพอโลยี (เช่นปริภูมิเมตริก ) แล้ว การแกว่งของบนเซตเปิดคือ

การแกว่งของฟังก์ชัน ณ จุดหนึ่ง

การแกว่งของฟังก์ชันของตัวแปรจริง ณ จุดหนึ่งถูกกำหนดให้เป็นลิมิตเมื่อเข้าใกล้จุดนั้นของการแกว่งของฟังก์ชันนั้นบนบริเวณใกล้เคียงของจุดนั้น:

นี่เหมือนกับความแตกต่างระหว่างลิมิตบนและลิมิตล่างของฟังก์ชันที่ จุดนั้น โดยที่จุดนั้นไม่ได้ถูกยกเว้นจากลิมิต

โดยทั่วไปแล้ว ถ้าเป็นฟังก์ชันค่าจริงบนปริภูมิเมตริกการแกว่งจะเป็น

ตัวอย่าง

sin (1/ x ) ( เส้นโค้งไซน์ของนักทอพอโลยี ) มีค่าการแกว่ง 2 ที่x = 0 และ 0 ที่อื่น ๆ
  • มีการแกว่ง ∞ ที่= 0 และมีการแกว่ง 0 ที่ค่าจำกัดอื่นๆรวมถึงที่ −∞ และ +∞ ด้วย
  • ( เส้นโค้งไซน์ของนักทอพอโลยี ) มีการแกว่ง 2 ที่= 0 และเป็น 0 ที่อื่น ๆ
  • มีการแกว่งเป็น 0 ที่ทุกค่าจำกัดและเป็น 2 ที่ −∞ และ +∞
  • หรือ 1, −1, 1, −1, 1, −1... มีการแกว่ง 2.

ในตัวอย่างสุดท้าย ลำดับนั้นเป็นลำดับคาบและลำดับใดๆ ที่เป็นคาบแต่ไม่คงที่ จะมีการแกว่งที่ไม่เป็นศูนย์ อย่างไรก็ตาม การแกว่งที่ไม่เป็นศูนย์มักไม่ได้บ่งชี้ถึงความเป็นคาบเสมอไป

ในทางเรขาคณิต กราฟของฟังก์ชันที่แกว่งไปมาบนจำนวนจริงจะเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางบางเส้นทางใน ระนาบ xyโดยไม่หยุดนิ่งอยู่ในบริเวณที่เล็กลงเรื่อยๆ ใน กรณี ที่ดีเส้นทางอาจดูเหมือนวงวนที่กลับมายังจุดเริ่มต้น นั่นคือ พฤติกรรมเป็นคาบ ในกรณีที่แย่ที่สุด อาจเป็นการเคลื่อนไหวที่ไม่สม่ำเสมอครอบคลุมพื้นที่ทั้งหมด

ความต่อเนื่อง

การแกว่งสามารถใช้เพื่อกำหนดความต่อเนื่องของฟังก์ชันได้และเทียบเท่ากับ คำจำกัดความ ε - δ ทั่วไปได้อย่างง่ายดาย (ในกรณีของฟังก์ชันที่กำหนดทุกที่บนเส้นจำนวนจริง): ฟังก์ชัน ƒ จะต่อเนื่องที่จุดx 0ก็ต่อเมื่อการแกว่งเป็นศูนย์[ 1 ]ในสัญลักษณ์ข้อดีของคำจำกัดความนี้คือมันระบุปริมาณความไม่ต่อเนื่อง: การแกว่งจะบอกว่าฟังก์ชันไม่ต่อเนื่อง มากน้อย เพียงใดที่จุดหนึ่ง

ตัวอย่างเช่น ในการจำแนกประเภทของความไม่ต่อเนื่อง :

  • ในกรณีที่มีความไม่ต่อเนื่องที่สามารถขจัดออกได้ระยะทางที่ค่าของฟังก์ชันเบี่ยงเบนไปเรียกว่าการแกว่ง
  • ในการเกิดจุดไม่ต่อเนื่องแบบกระโดดขนาดของการกระโดดคือการแกว่ง (โดยสมมติว่าค่าจุดนั้นอยู่ระหว่างขีดจำกัดจากทั้งสองด้าน)
  • ในความไม่ต่อเนื่องที่สำคัญการแกว่งจะวัดความล้มเหลวของการมีอยู่ของขีดจำกัด

คำจำกัดความนี้มีประโยชน์ในทฤษฎีเซตเชิงพรรณนาเพื่อศึกษาเซตของจุดไม่ต่อเนื่องและจุดต่อเนื่อง – จุดต่อเนื่องคือจุดตัดของเซตที่การแกว่งน้อยกว่าε (ดังนั้นจึงเป็นเซตG δ ) – และให้การพิสูจน์อย่างรวดเร็วของทิศทางหนึ่งของเงื่อนไขความสามารถในการบูรณาการของเลเบส[ 2 ]

การแกว่งนั้นเทียบเท่ากับ นิยาม ε - δโดยการจัดเรียงใหม่แบบง่ายๆ และโดยการใช้ลิมิต ( lim sup , lim inf ) เพื่อกำหนดการแกว่ง: ถ้า (ที่จุดที่กำหนด) สำหรับε 0 ที่กำหนด ไม่มีδใดที่สอดคล้องกับ นิยาม ε - δแล้ว การแกว่งจะมีค่าอย่างน้อยε 0และในทางกลับกัน ถ้าสำหรับทุกεมีδ ที่ต้องการ การแกว่งจะเป็น 0 นิยามของการแกว่งสามารถขยายไปสู่แผนที่จากปริภูมิเชิงทอพอโลยีไปยังปริภูมิเชิงเมตริกได้อย่างเป็นธรรมชาติ

การสรุปโดยทั่วไป

โดยทั่วไปแล้ว ถ้าf  : XYเป็นฟังก์ชันจากปริภูมิเชิงทอพอโลยีXไปยังปริภูมิเชิงเมตริกYแล้วการแกว่งของfจะถูกกำหนดที่แต่ละxXโดย

ดูเพิ่มเติม

อ่านเพิ่มเติม

  • Hewitt และ Stromberg (1965). การวิเคราะห์เชิงจริงและเชิงนามธรรม . Springer-Verlag. หน้า  78. ISBN 9780387901381.
  • Oxtoby, J (1996). การวัดและการจัดหมวดหมู่ (ฉบับที่ 4). Springer-Verlag. หน้า  31–35 . ISBN 978-0-387-90508-2.
  • Pugh, CC (2002). การวิเคราะห์ทางคณิตศาสตร์ที่แท้จริง . นิวยอร์ก: Springer. หน้า  164–165 . ISBN 0-387-95297-7.{{cite book}}: CS1 maint: publisher location (link)
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Oscillation_(mathematics)&oldid=1277276937 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ การแกว่ง (คณิตศาสตร์)

ในทางคณิตศาสตร์การแกว่งของฟังก์ชันหรือลำดับคือตัวเลขที่วัดว่าลำดับหรือฟังก์ชันนั้นเปลี่ยนแปลงไปมากน้อยเพียงใดระหว่างค่าสุดขั้วเมื่อเข้าใกล้ค่าอนันต์หรือจุดใดจุดหนึ่ง

การแกว่งของลำดับ

ให้เป็นลำดับของจำนวนจริง การแกว่งของลำดับนั้นถูกนิยามว่าเป็นผลต่าง (อาจเป็นอนันต์) ระหว่าง ลิมิตบนและลิมิตล่าง ของ: ( เอ n ) {\displaystyle (a_{n})} ω ( เอ n ) {\displaystyle \omega (a_{n})} ( เอ n ) {\displaystyle (a_{n})}

การแกว่งของฟังก์ชันบนเซตเปิด

ให้เป็นฟังก์ชันค่าจริง ของตัวแปรจริง การแกว่งของบนช่วงในโดเมนของมันคือผลต่างระหว่าง ค่าสูงสุด และ ค่าต่ำสุด ของ: เอฟ {\displaystyle f} เอฟ {\displaystyle f} ฉัน {\displaystyle I} เอฟ {\displaystyle f}

การแกว่งของฟังก์ชัน ณ จุดหนึ่ง

การแกว่งของฟังก์ชันของตัวแปรจริง ณ จุดหนึ่งถูกกำหนดให้เป็นลิมิตเมื่อเข้าใกล้จุดนั้นของการแกว่งของฟังก์ชันนั้นบนบริเวณใกล้เคียงของจุดนั้น: เอฟ {\displaystyle f} x 0 {\displaystyle x_{0}} ϵ → 0 {\displaystyle \epsilon \ถึง 0} เอฟ {\displaystyle f} ϵ...