กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 4 นาที

ไม่มีชื่อบทความ

ใน ทฤษฎีการวัด การ วัดแบบส่งต่อ (หรือที่รู้จักกันในชื่อ การวัด แบบส่งต่อ การ วัดแบบ ภาพ ) ได้มาจากการถ่ายโอน ("ส่งต่อ") การวัด จาก ปริภูมิที่วัดได้ หนึ่ง...

มาตรการผลักดันไปข้างหน้า

ในทฤษฎีการวัดการวัดแบบส่งต่อ (หรือที่รู้จักกันในชื่อ การวัด แบบส่งต่อการวัดแบบภาพ ) ได้มาจากการถ่ายโอน ("ส่งต่อ") การวัดจากปริภูมิที่วัดได้ หนึ่ง ไปยังอีกปริภูมิหนึ่งโดยใช้ฟังก์ชันที่วัดได้

คำนิยาม

เมื่อพิจารณาพื้นที่ที่สามารถวัดได้(X1,Σ1){\displaystyle (X_{1},\Sigma _{1})}และ(X2,Σ2){\displaystyle (X_{2},\Sigma _{2})}ฟังก์ชันที่วัดได้เอฟ:X1X2{\displaystyle f\colon X_{1}\to X_{2}}และการวัดμ:Σ1[0,+]{\displaystyle \mu \colon \Sigma _{1}\to [0,+\infty ]}การผลักดันไปข้างหน้าของμ{\displaystyle \mu }โดยเอฟ{\displaystyle f}ถูกกำหนดให้เป็นการวัดเอฟ*(μ):Σ2[0,+]{\displaystyle f_{*}(\mu )\colon \Sigma _{2}\to [0,+\infty ]}มอบให้โดย

เอฟ*(μ)(บี)=μ(เอฟ1(บี)){\displaystyle f_{*}(\mu )(B)=\mu \left(f^{-1}(B)\right)}สำหรับบีΣ2.{\displaystyle B\in \Sigma _{2}.}

คำจำกัดความนี้ใช้ได้กับมาตรวัดแบบมีเครื่องหมายหรือแบบซับซ้อน โดยอนุโลม มาตรวัดแบบพุชฟอร์เวิร์ดยังแสดงด้วยสัญลักษณ์ อีกด้วยμเอฟ1{\displaystyle \mu \circ f^{-1}},เอฟμ{\displaystyle f_{\sharp }\mu },เอฟμ{\displaystyle f\sharp \mu }, หรือเอฟ#μ{\displaystyle f\#\mu }.

คุณสมบัติ

สูตรการเปลี่ยนตัวแปร

ทฤษฎีบท: [ 1 ]ฟังก์ชันที่วัดได้gบนX สามารถอินทิเกรตได้เมื่อเทียบกับการวัดแบบพุชฟอร์เวิร์ดf ( μ ) ก็ต่อเมื่อการประกอบจีเอฟ{\displaystyle g\circ f}สามารถหาปริพันธ์ได้โดยเทียบกับมาตรวัดμในกรณีนั้น ปริพันธ์จะตรงกัน กล่าวคือ

X2จี(เอฟ*μ)=X1จีเอฟμ.{\displaystyle \int _{X_{2}}g\,d(f_{*}\mu )=\int _{X_{1}}g\circ f\,d\mu .}

โปรดสังเกตว่าในสูตรก่อนหน้านี้X1=เอฟ1(X2){\displaystyle X_{1}=f^{-1}(X_{2})}.

ฟังก์ชันการทำงาน

การผลักดันมาตรการต่างๆ ช่วยให้สามารถเหนี่ยวนำฟังก์ชันระหว่างพื้นที่ที่วัดได้เอฟ:Xวาย{\displaystyle f:X\to Y}ฟังก์ชันระหว่างปริภูมิของการวัดเอ็ม(X)เอ็ม(วาย){\displaystyle M(X)\to M(Y)}เช่นเดียวกับการแมปแบบเหนี่ยวนำหลายๆ แบบ โครงสร้างนี้มีโครงสร้างเป็นฟังก์ชันบนหมวดหมู่ของปริภูมิที่วัดได้

สำหรับกรณีพิเศษของการวัดความน่าจะเป็นคุณสมบัตินี้เทียบเท่ากับความเป็นฟังก์ชันของ โมนา ดGiry

ตัวอย่างและการประยุกต์ใช้

  • ถ้า(Ω,เอฟ,พี){\displaystyle (\โอเมก้า ,{\คณิตศาสตร์ {F}},P)}เป็นปริภูมิความน่าจะเป็น(อี,อี){\displaystyle (E,{\mathcal {E}})}เป็นพื้นที่ที่สามารถวัดได้และX:Ωอี{\displaystyle X:\Omega \to E}เป็น(อี,อี){\displaystyle (E,{\mathcal {E}})}ตัวแปรสุ่มที่มีค่าเป็น - จากนั้นการแจกแจงความน่าจะเป็นของX{\displaystyle X}คือมาตรการผลักดันไปข้างหน้าของพี{\displaystyle P}โดยX{\displaystyle X}บน(อี,อี){\displaystyle (E,{\mathcal {E}})}.
  • มาตรวัดเลเบสแบบธรรมชาติบนวงกลมหน่วยS 1 (ในที่นี้ถือว่าเป็นเซตย่อยของระนาบเชิงซ้อนC ) สามารถกำหนดได้โดยใช้การสร้างแบบผลักไปข้างหน้าและมาตรวัดเลเบสλบนเส้นจำนวนจริงRให้λแทนการจำกัดมาตรวัดเลเบสในช่วง [0,  2π ) และให้f : [0, )S 1เป็นฟังก์ชันหนึ่งต่อหนึ่งทั่วถึงแบบธรรมชาติที่กำหนดโดยf ( t ) = exp ( it ) มาตรวัดเลเบสแบบธรรมชาติบนS 1 ก็คือมาตรวัดแบบผลักไปข้างหน้าf ( λ ) มาตรวัดf ( λ ) อาจเรียกว่า " มาตรวัด ความยาวส่วนโค้ง " หรือ "มาตรวัดมุม" ก็ได้ เนื่องจาก มาตรวัด f ( λ ) ของส่วนโค้งในS 1คือความยาวส่วนโค้ง (หรือเทียบเท่ากับมุมที่ส่วนโค้งนั้นรองรับที่จุดศูนย์กลางของวงกลม)        
  • ตัวอย่างก่อนหน้านี้สามารถขยายได้อย่างดีเพื่อให้ได้ "มาตรวัดเลเบส" ที่เป็นธรรมชาติบนทอรัสnมิติT nตัวอย่างก่อนหน้านี้เป็นกรณีพิเศษ เนื่องจากS 1 = T 1มาตรวัดเลเบสบนT n นี้ เมื่อพิจารณาถึงการทำให้เป็นมาตรฐานแล้ว ก็คือมาตรวัดฮาร์สำหรับกลุ่มลีที่กระชับและเชื่อมต่อกันT n  
  • การวัดแบบเกาส์เซียนบนปริภูมิเวกเตอร์มิติอนันต์ถูกกำหนดโดยใช้การผลักดันไปข้างหน้าและการวัดแบบเกาส์เซียนมาตรฐานบนเส้นจำนวนจริง: การวัดแบบบอเรลγบนปริภูมิบานาคที่แยกได้Xเรียกว่า การวัด แบบเกาส์เซียนถ้าการผลักดันไปข้างหน้าของγ โดย ฟังก์ชันเชิงเส้นที่ไม่เป็นศูนย์ใดๆในปริภูมิคู่ต่อเนื่องไปยังXเป็นการวัดแบบเกาส์เซียนบนR
  • พิจารณาฟังก์ชันที่วัดได้f  : XXและการประกอบฟังก์ชันของfกับตัวมันเองnครั้ง:
เอฟ(n)=เอฟเอฟเอฟnทีฉันอี:XX.{\displaystyle f^{(n)}=\underbrace {f\circ f\circ \dots \circ f} _{n\mathrm {\,times} }:X\to X.}
ฟังก์ชันที่ทำซ้ำนี้ก่อให้เกิดระบบพลวัตในการศึกษาระบบดังกล่าว มักมีความสนใจที่จะหาค่าμบนXที่ฟังก์ชันfไม่เปลี่ยนแปลง ซึ่งเรียกว่าค่าคงที่ (invariant measure ) กล่าวคือ ค่าที่f ( μ )  = μ 
  • นอกจากนี้ยังสามารถพิจารณามาตรวัดกึ่งไม่เปลี่ยนแปลงสำหรับระบบพลวัตดังกล่าวได้: มาตรวัดμ{\displaystyle \mu }บน(X,Σ){\displaystyle (X,\Sigma )}เรียกว่ากึ่งไม่เปลี่ยนแปลงภายใต้เอฟ{\displaystyle f}หากการผลักดันไปข้างหน้าของμ{\displaystyle \mu }โดยเอฟ{\displaystyle f}เป็นเพียงค่าที่เทียบเท่ากับค่าμ เดิม ไม่จำเป็นต้องเท่ากับค่า μ เดิมเสมอไป คู่ของค่าต่างๆμ,ν{\displaystyle \mu ,\nu }บนพื้นที่เดียวกันจะเทียบเท่ากันก็ต่อเมื่อเอΣ: μ(เอ)=0ν(เอ)=0{\displaystyle \forall A\in \Sigma :\ \mu (A)=0\iff \nu (A)=0} ดังนั้นμ{\displaystyle \mu }มีลักษณะกึ่งไม่เปลี่ยนแปลงภายใต้เอฟ{\displaystyle f}ถ้าเอΣ: μ(เอ)=0เอฟ*μ(เอ)=μ(เอฟ1(เอ))=0{\displaystyle \forall A\in \Sigma :\ \mu (A)=0\iff f_{*}\mu (A)=\mu {\big (}f^{-1}(A){\big )}=0}
  • การแจกแจงความน่าจะเป็นตามธรรมชาติหลายอย่าง เช่นการแจกแจงไคสามารถได้มาจากการสร้างแบบนี้
  • ตัวแปรสุ่มก่อให้เกิดมาตรวัดแบบส่งต่อ (pushforward measures) โดยจะแมปพื้นที่ความน่าจะเป็นไปยังพื้นที่โคโดเมน (codomain space) และมอบมาตรวัดความน่าจะเป็นที่กำหนดโดยมาตรวัดแบบส่งต่อให้กับพื้นที่นั้น ยิ่งไปกว่านั้น เนื่องจากตัวแปรสุ่มเป็นฟังก์ชัน (และดังนั้นจึงเป็นฟังก์ชันสมบูรณ์) ภาพผกผันของโคโดเมนทั้งหมดจึงเป็นโดเมนทั้งหมด และมาตรวัดของโดเมนทั้งหมดคือ 1 ดังนั้นมาตรวัดของโคโดเมนทั้งหมดจึงเป็น 1 นี่หมายความว่าตัวแปรสุ่มสามารถประกอบกันได้เรื่อยๆอย่างไม่มีที่สิ้นสุดและพวกมันจะยังคงเป็นตัวแปรสุ่มและมอบมาตรวัดความน่าจะเป็นให้กับพื้นที่โคโดเมนเสมอ

การสรุปโดยทั่วไป

โดยทั่วไปฟังก์ชันที่วัดได้ ใดๆ ก็ สามารถส่งต่อได้ การส่งต่อนี้จะกลายเป็นตัวดำเนินการเชิงเส้นซึ่งเรียกว่าตัวดำเนินการถ่ายโอนหรือตัวดำเนินการฟรอเบนิอุส-เพอร์รอนในปริภูมิจำกัด ตัวดำเนินการนี้มักจะตรงตามข้อกำหนดของทฤษฎีบทฟรอเบนิอุส-เพอร์รอนและค่าลักษณะเฉพาะสูงสุดของตัวดำเนินการจะสอดคล้องกับการวัดที่ไม่เปลี่ยนแปลง

ตัวผกผันของตัวผลักดันไปข้างหน้าคือตัวดึงกลับในฐานะตัวดำเนินการบนปริภูมิของฟังก์ชันบนปริภูมิที่วัดได้ มันคือตัวดำเนินการประกอบหรือตัวดำเนินการคูปแมน

ดูเพิ่มเติม

หมายเหตุ

  1. ทฤษฎีบท 3.6.1 ใน Bogachev 2007

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ไม่มีชื่อบทความ

ใน ทฤษฎีการวัด การ วัดแบบส่งต่อ (หรือที่รู้จักกันในชื่อ การวัด แบบส่งต่อ การ วัดแบบ ภาพ ) ได้มาจากการถ่ายโอน ("ส่งต่อ") การวัด จาก ปริภูมิที่วัดได้ หนึ่ง...

คำนิยาม

เมื่อพิจารณา พื้นที่ที่สามารถวัดได้ ( X 1 , Σ 1 ) {\displaystyle (X_{1},\Sigma _{1})} และ ( X 2 , Σ 2 ) {\displaystyle (X_{2},\Sigma _{2})} ฟังก์ชันที่วัด ได้ เอฟ : X 1 → X 2 {\displaystyle f\colon X_{1}\to X_{2}} และการวัด μ : Σ 1 → [ 0 , + ∞ ]...

สูตรการเปลี่ยนตัวแปร

ทฤษฎีบท: [ 1 ] ฟังก์ชันที่วัดได้ g บน X สามารถอินทิเกรตได้เมื่อเทียบกับการวัดแบบพุชฟอร์เวิร์ด f ( μ ) ก็ต่อเมื่อการประกอบ จี ∘ เอฟ {\displaystyle g\circ f} สามารถหาปริพันธ์ได้โดยเทียบกับมาตรวัด μ ในกรณีนั้น ปริพันธ์จะตรงกัน กล่าวคือ

ฟังก์ชันการทำงาน

การผลักดันมาตรการต่างๆ ช่วยให้สามารถเหนี่ยวนำฟังก์ชันระหว่าง พื้นที่ที่วัดได้ เอฟ : X → วาย {\displaystyle f:X\to Y} ฟังก์ชันระหว่างปริภูมิของการวัด เอ็ม ( X ) → เอ็ม ( วาย ) {\displaystyle M(X)\to M(Y)} เช่นเดียวกับการแมปแบบเหนี่ยวนำหลายๆ แบบ...