กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 6 นาที

ฟังก์ชันที่ปรับแต่งได้

ใน ทางคณิตศาสตร์ ในสาขาการวิเคราะห์ เวฟเล็ต ฟังก์ชันที่สามารถปรับแต่งได้ (refinable function) คือฟังก์ชันที่ตรงตามคุณสมบัติ ความคล้ายคลึงในตัวเอง (self-similarity ) บางประการ...

ฟังก์ชันที่ปรับแต่งได้

ในทางคณิตศาสตร์ในสาขาการวิเคราะห์เวฟเล็ตฟังก์ชันที่สามารถปรับแต่งได้ (refinable function)คือฟังก์ชันที่ตรงตามคุณสมบัติความคล้ายคลึงในตัวเอง (self-similarity ) บางประการ ฟังก์ชันจะเรียกว่าสามารถปรับแต่งได้เมื่อเทียบกับมาสก์ (mask) ถ้า

เงื่อนไขนี้เรียกว่าสมการการปรับปรุงสมการการขยายหรือ สม การ สองระดับ

โดยใช้การสังเคราะห์ (แสดงด้วยเครื่องหมายดอกจัน *) ของฟังก์ชันกับหน้ากากแบบไม่ต่อเนื่องและตัวดำเนินการขยายเราสามารถเขียนได้กระชับยิ่งขึ้นดังนี้:

หมายความว่าเราจะได้ฟังก์ชันนั้นอีกครั้ง หากเราทำการคอนโวลูชันฟังก์ชันนั้นกับมาสก์แบบไม่ต่อเนื่อง แล้วจึงปรับขนาดกลับคืนมา มีความคล้ายคลึงกับระบบฟังก์ชันแบบวนซ้ำและเส้นโค้งเดอแรม

ตัวดำเนินการนั้นเป็นเชิงเส้น ฟังก์ชันที่ปรับปรุงได้คือฟังก์ชันเฉพาะของตัวดำเนินการนั้นค่าสัมบูรณ์ ของมัน ไม่ได้ถูกกำหนดอย่างเฉพาะเจาะจง กล่าวคือ ถ้าเป็นฟังก์ชันที่ปรับปรุงได้แล้ว สำหรับทุกค่าฟังก์ชันก็เป็นฟังก์ชันที่ปรับปรุงได้เช่นกัน

ฟังก์ชันเหล่านี้มีบทบาทสำคัญในทฤษฎีเวฟเล็ต ในฐานะ ฟังก์ชันปรับขนาด

คุณสมบัติ

ค่าที่จุดอินทิกรัล

ฟังก์ชันที่สามารถปรับแต่งได้นั้นถูกกำหนดไว้โดยปริยายเท่านั้น นอกจากนี้ อาจมีฟังก์ชันหลายฟังก์ชันที่สามารถปรับแต่งได้โดยสัมพันธ์กับมาสก์เดียวกัน หากฟังก์ชันนั้นมีขอบเขตจำกัดและต้องการค่าฟังก์ชันที่อาร์กิวเมนต์เป็นจำนวนเต็ม สมการสองระดับจะกลายเป็นระบบ สม การ เชิงเส้นพร้อมกัน

ให้เป็นดัชนีต่ำสุด และเป็นดัชนีสูงสุดขององค์ประกอบที่ไม่เป็นศูนย์ของแล้วจะได้ว่า

โดยใช้ ตัวดำเนินการ ดิสครีต (เรียกมันว่าอย่างนั้น) และเมทริกซ์ถ่ายโอนของซึ่งตั้งชื่อว่าสามารถเขียนได้อย่างกระชับดังนี้

นี่ก็เป็นสมการจุดตรึง อีกสม การหนึ่ง แต่ในที่นี้สามารถพิจารณาได้ว่าเป็น ปัญหา เวกเตอร์ลักษณะเฉพาะ - ค่าลักษณะเฉพาะกล่าวคือ ฟังก์ชันที่ปรับปรุงได้ซึ่งมีขอบเขตจำกัดจะมีอยู่ก็ต่อเมื่อ (แต่ไม่จำเป็นเสมอไป) มีค่าลักษณะเฉพาะเท่ากับ 1

ค่า ณ จุดคู่

จากค่าที่จุดอินทิกรัล คุณสามารถหาค่าที่จุดไดอะดิกได้ กล่าวคือ จุดที่มีรูปแบบโดย ที่และ

เครื่องหมายดอกจันแสดงถึงการคอนโวลูชันของตัวกรองแบบไม่ต่อเนื่องกับฟังก์ชัน ด้วยขั้นตอนนี้ คุณสามารถคำนวณค่าที่จุดต่างๆ ในรูปแบบได้ โดยการแทนที่ซ้ำๆด้วยคุณจะได้ค่าที่ระดับละเอียดขึ้นทั้งหมด

การคอนโวลูชัน

ถ้าสามารถปรับปรุงได้โดยสัมพันธ์กับและสามารถปรับปรุงได้โดยสัมพันธ์กับแล้ว ก็สามารถปรับปรุงได้โดยสัมพันธ์กับ

ความแตกต่าง

ถ้าสามารถปรับให้ละเอียดขึ้นได้โดยสัมพันธ์กับและอนุพันธ์มีอยู่จริง ก็สามารถปรับให้ละเอียดขึ้นได้โดยสัมพันธ์กับ เช่นกันซึ่งสามารถตีความได้ว่าเป็นกรณีพิเศษของคุณสมบัติการสังเคราะห์ โดยที่ตัวดำเนินการสังเคราะห์ตัวหนึ่งเป็นอนุพันธ์ของ อิมพัล ส์ ของ ดิแรก

การบูรณาการ

ถ้าสามารถปรับให้ละเอียดขึ้นได้โดยสัมพันธ์กับและมีอนุพันธ์ผกผันที่มีแล้วอนุพันธ์ผกผันนั้นจะสามารถปรับให้ละเอียดขึ้นได้โดยสัมพันธ์กับมาสก์โดยที่ค่าคงที่ต้องเป็นไปตามเงื่อนไข

ถ้าฟังก์ชันมี ขอบเขตจำกัด เราสามารถตีความการอินทิเกรตเป็นการสังเคราะห์ร่วมกับฟังก์ชัน Heavisideและใช้กฎการสังเคราะห์ร่วมได้

ผลคูณสเกลาร์

การคำนวณผลคูณสเกลาร์ของฟังก์ชันที่ปรับปรุงได้สองฟังก์ชันและการแปลของฟังก์ชันเหล่านั้น สามารถแยกย่อยได้เป็นคุณสมบัติสองข้อข้างต้น ให้ เป็นตัวดำเนินการการแปล โดยเป็นไปตามเงื่อนไข ที่ว่า โดยที่คือตัวผกผันของเมื่อเทียบกับการสังเคราะห์นั่นคือคือเวอร์ชันที่พลิกกลับและ สัง ยุคเชิงซ้อนของนั่น คือ

เนื่องจากคุณสมบัติข้างต้นจึงสามารถปรับปรุงได้โดยสัมพันธ์กับและค่าของมันที่อาร์กิวเมนต์อินทิกรัลสามารถคำนวณได้เป็นเวกเตอร์ลักษณะเฉพาะของเมทริกซ์การถ่ายโอน แนวคิดนี้สามารถขยายไปสู่อินทิกรัลของผลคูณของฟังก์ชันที่ปรับปรุงได้มากกว่าสองฟังก์ชันได้อย่างง่ายดาย[ 1 ]

ความเรียบเนียน

ฟังก์ชันที่ปรับปรุงได้มักจะมีรูปร่างแบบแฟรกทัล การออกแบบฟังก์ชันที่ปรับปรุงได้แบบต่อเนื่องหรือเรียบนั้นไม่ใช่เรื่องง่าย ก่อนที่จะจัดการกับการบังคับให้เรียบ จำเป็นต้องวัดความเรียบของฟังก์ชันที่ปรับปรุงได้ การใช้เครื่อง Villemoes [ 2 ] สามารถคำนวณความเรียบของฟังก์ชันที่ปรับปรุงได้ในแง่ของเลขชี้กำลัง Sobolevได้

ในขั้นตอนแรก หน้ากากการปรับแต่งจะถูกแบ่งออกเป็นตัวกรองซึ่งเป็นกำลังของปัจจัยความเรียบ(นี่คือหน้ากากแบบทวินาม) และส่วนที่เหลือกล่าวโดยคร่าว ๆ หน้ากากแบบทวินามจะทำให้เกิดความเรียบและ แสดงถึงส่วนประกอบแบบแฟรกทัล ซึ่งจะลดความเรียบลงอีกครั้ง ตอนนี้เลขชี้กำลังของโซโบเลฟโดยประมาณแล้วจะ อยู่ ในลำดับลบ ของ ลอการิทึมของรัศมีสเปกตรัมของ

การสรุปทั่วไป

แนวคิดของฟังก์ชันที่สามารถปรับแต่งได้นั้น สามารถขยายไปสู่ฟังก์ชันที่มีตัวแปรมากกว่าหนึ่งตัวได้ นั่นคือฟังก์ชันจากการขยายที่ง่ายที่สุดคือเกี่ยวกับผลคูณเทนเซอร์ถ้าและสามารถปรับแต่งได้โดยสัมพันธ์กับและตามลำดับ แล้ว ก็สามารถปรับแต่งได้โดยสัมพันธ์กับ

แผนการนี้สามารถขยายให้ครอบคลุมถึงปัจจัยการปรับขนาดที่แตกต่างกันโดยสัมพันธ์กับมิติที่แตกต่างกัน หรือแม้แต่การผสมข้อมูลระหว่างมิติ[ 3 ] แทนที่จะปรับขนาดด้วยปัจจัยสเกลาร์ เช่น 2 พิกัดสัญญาณจะถูกแปลงด้วยเมทริกซ์ของจำนวนเต็ม เพื่อให้แผนการนี้ทำงานได้ ค่าสัมบูรณ์ของค่าลักษณะเฉพาะทั้งหมดของต้องมีมากกว่าหนึ่ง (บางทีอาจจะเพียงพอแล้วที่.)

ตามหลักการแล้ว สมการสองระดับไม่ได้เปลี่ยนแปลงไปมากนัก:

ตัวอย่าง

  • หากขยายนิยามไปสู่การแจกแจงแล้วแรงกระตุ้นของ Diracสามารถปรับแต่งได้โดยสัมพันธ์กับเวกเตอร์หน่วยซึ่งเรียกว่าเดลต้าของ Kronecker อนุพันธ์ อันดับที่ ของการแจกแจง Dirac สามารถปรับแต่งได้โดยสัมพันธ์กับ
  • ฟังก์ชันHeavisideสามารถปรับแต่งได้โดยสัมพันธ์กับ.
  • ฟังก์ชันกำลังที่ถูกตัดทอนซึ่งมีเลขชี้กำลังสามารถปรับแต่งได้โดยสัมพันธ์กับ
  • ฟังก์ชันสามเหลี่ยมเป็นฟังก์ชันที่สามารถปรับแต่งได้[ 4 ] ฟังก์ชัน B-splineที่มีโหนดอินทิกรัลต่อเนื่องสามารถปรับแต่งได้ เนื่องจากทฤษฎีบทการสังเคราะห์และความสามารถในการปรับแต่งของฟังก์ชันลักษณะเฉพาะสำหรับช่วง( ฟังก์ชันกล่องสี่เหลี่ยม )
  • ฟังก์ชันพหุนามทั้งหมดสามารถปรับปรุงได้ สำหรับหน้ากากการปรับปรุงแต่ละอันจะมีพหุนามที่กำหนดอย่างเฉพาะเจาะจงจนถึงปัจจัยคงที่ สำหรับพหุนามทุกดีกรีจะมีหน้ากากการปรับปรุงมากมายที่แตกต่างกันโดยหน้ากากประเภทสำหรับหน้ากากใดๆและกำลังการสังเคราะห์[ 5 ]
  • ฟังก์ชันเชิงตรรกะ สามารถปรับปรุงได้ก็ต่อเมื่อสามารถแสดงโดยใช้เศษส่วนย่อยได้โดยที่เป็นจำนวนธรรมชาติบวกและเป็นลำดับจริงที่มีองค์ประกอบที่ไม่เป็นศูนย์จำนวนจำกัด ( พหุนามลอเรนต์ ) เช่นนั้น(อ่าน: ) พหุนามลอเรนต์เป็นหน้ากากการปรับปรุงที่เกี่ยวข้อง[ 6 ]

ดูเพิ่มเติม

ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Refinable_function&oldid=1310660740 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ฟังก์ชันที่ปรับแต่งได้

ใน ทางคณิตศาสตร์ ในสาขาการวิเคราะห์ เวฟเล็ต ฟังก์ชันที่สามารถปรับแต่งได้ (refinable function) คือฟังก์ชันที่ตรงตามคุณสมบัติ ความคล้ายคลึงในตัวเอง (self-similarity ) บางประการ...

ค่าที่จุดอินทิกรัล

ฟังก์ชันที่สามารถปรับแต่งได้นั้นถูกกำหนดไว้โดยปริยายเท่านั้น นอกจากนี้ อาจมีฟังก์ชันหลายฟังก์ชันที่สามารถปรับแต่งได้โดยสัมพันธ์กับมาสก์เดียวกัน หากฟังก์ชันนั้นมีขอบเขตจำกัดและต้องการค่าฟังก์ชันที่อาร์กิวเมนต์เป็นจำนวนเต็ม สมการสองระดับจะกลายเป็นระบบ สม การ...

ค่า ณ จุดคู่

จากค่าที่จุดอินทิกรัล คุณสามารถหาค่าที่จุดไดอะดิกได้ กล่าวคือ จุดที่มีรูปแบบโดย ที่และ k ⋅ 2 − j {\displaystyle k\cdot 2^{-j}} k ∈ Z {\displaystyle k\in \mathbb {Z} } j ∈ N {\displaystyle j\in \mathbb {N} }

การคอนโวลูชัน

ถ้าสามารถปรับปรุงได้โดยสัมพันธ์กับและสามารถปรับปรุงได้โดยสัมพันธ์กับแล้ว ก็สามารถปรับปรุงได้โดยสัมพันธ์กับ φ {\displaystyle \varphi } h {\displaystyle h} ψ {\displaystyle \psi } g {\displaystyle g} φ ∗ ψ {\displaystyle \varphi *\psi } h ∗ g {\displaystyle h*g}