การผสม (คณิตศาสตร์)

ในทางคณิตศาสตร์การผสมเป็นแนวคิดเชิงนามธรรมที่มาจากฟิสิกส์ซึ่งเป็นความพยายามที่จะอธิบายกระบวนการทางเทอร์โมไดนามิก ที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ ของการผสมในโลกแห่งความเป็นจริง เช่นการผสมสีการผสมเครื่องดื่มการผสมโลหะ
แนวคิดนี้ปรากฏในทฤษฎีเออร์โกดิกซึ่งเป็นการศึกษาเกี่ยวกับกระบวนการสุ่มและระบบพลวัตที่รักษาการวัดไว้มีคำจำกัดความของการผสมหลายแบบ รวมถึงการผสมแบบเข้มข้นการผสมแบบอ่อนและการผสมเชิงโทโพโลยีโดยแบบสุดท้ายไม่จำเป็นต้อง กำหนดการ วัดคำจำกัดความของการผสมบางส่วนสามารถจัดเรียงลำดับชั้นได้ ดังนั้น การผสมแบบเข้มข้นจึงหมายถึงการผสมแบบอ่อน ยิ่งไปกว่านั้น การผสมแบบอ่อน (และดังนั้น การผสมแบบเข้มข้นด้วย) หมายถึงความเป็นเออร์โกดิกกล่าวคือ ทุกระบบที่มีการผสมแบบอ่อนก็จะเป็นเออร์โกดิกด้วย (ดังนั้นจึงกล่าวได้ว่า การผสมเป็นเงื่อนไขที่ "เข้มข้นกว่า" ความเป็นเออร์โกดิก)
คำอธิบายแบบไม่เป็นทางการ
นิยามทางคณิตศาสตร์ของการผสมมีจุดมุ่งหมายเพื่ออธิบายกระบวนการผสมในชีวิตประจำวันทั่วไป เช่น การผสมสี เครื่องดื่ม ส่วนผสมในการปรุงอาหารการผสมในกระบวนการทางอุตสาหกรรมควันในห้องที่เต็มไปด้วยควัน และอื่นๆ เพื่อให้เกิดความแม่นยำทางคณิตศาสตร์ คำอธิบายเหล่านี้เริ่มต้นด้วยนิยามของระบบพลวัตที่รักษาการวัดซึ่งเขียนได้ดังนี้ .
ชุดหมายถึงพื้นที่ทั้งหมดที่จะต้องเติมเต็ม เช่น ชามผสม ห้องที่เต็มไปด้วยควันเป็นต้นหน่วยวัดเป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นการกำหนดปริมาตรตามธรรมชาติของพื้นที่และของปริภูมิย่อยของมัน กลุ่มของปริภูมิย่อยจะถูกแทนด้วยและขนาดของเซตย่อย ใดๆ ก็ตามคือขนาดก็คือปริมาตรของมันนั่นเอง หากมองอย่างง่ายๆ เราอาจจินตนาการได้ว่าเพื่อเป็นชุดพลังของ;วิธีนี้ใช้ไม่ได้ผลเสียทีเดียว เพราะไม่ใช่ทุกเซตย่อยของปริภูมิจะมีปริมาตร (ดังเช่นปรากฏการณ์ Banach–Tarski ที่เป็นที่รู้จักกันดี ) ดังนั้น ตามธรรมเนียมแล้วประกอบด้วยเซตย่อยที่วัดได้—เซตย่อยที่มีปริมาตร โดยทั่วไปถือว่าเป็นเซตโบเรล —กลุ่มของเซตย่อยที่สามารถสร้างขึ้นได้โดยการหาจุดตัดการรวมกันและส่วนเติมเต็มของเซตซึ่งเซตเหล่านี้สามารถวัดได้เสมอ
การเปลี่ยนแปลงของระบบตามเวลาจะถูกอธิบายด้วยแผนที่กำหนดให้เป็นเซตย่อยบางส่วนแผนที่ของมันโดยทั่วไปจะเป็นรูปแบบที่ผิดรูปไปจากเดิม– มันถูกบีบหรือยืด พับหรือตัดเป็นชิ้นๆ ตัวอย่างทางคณิตศาสตร์ ได้แก่แผนที่ของคนทำขนมปังและแผนที่เกือกม้าซึ่งทั้งสองอย่างได้รับแรงบันดาลใจจาก การทำ ขนมปังเซตต้องมีปริมาตรเท่ากับการบีบหรือยืดไม่เปลี่ยนแปลงปริมาตรของพื้นที่ แต่เปลี่ยนเฉพาะการกระจายตัวของปริมาตรเท่านั้น ระบบดังกล่าวเป็นระบบที่ "รักษาขนาด" (รักษาพื้นที่ รักษาปริมาตร)
ความยากลำบากเชิงรูปแบบเกิดขึ้นเมื่อพยายามที่จะประสานปริมาณของเซตกับความจำเป็นในการรักษาขนาดของเซตไว้ภายใต้การแมป ปัญหานี้เกิดขึ้นเนื่องจากโดยทั่วไปแล้ว จุดหลายจุดที่แตกต่างกันในโดเมนของฟังก์ชันสามารถแมปไปยังจุดเดียวกันในเรนจ์ของฟังก์ชันได้ กล่าวคือ อาจมีกับที่แย่กว่า นั้นคือได้แค่แต้มเดียวไม่มีขนาด ปัญหาเหล่านี้สามารถหลีกเลี่ยงได้โดยการใช้แผนที่ผกผันมันจะแมปเซตย่อยใดๆ ที่กำหนดสำหรับชิ้นส่วนที่นำมาประกอบกันเพื่อให้ได้มาซึ่งสิ่งนี้: ชิ้นส่วนเหล่านี้คือมันมีคุณสมบัติที่สำคัญคือไม่ "หลงลืม" ว่าสิ่งต่างๆ มาจากไหน ที่สำคัญกว่านั้นคือ มันมีคุณสมบัติที่สำคัญว่าแผนที่ใดๆ (ที่รักษาการวัด)คือส่วนกลับของแผนที่บางอย่างนิยามที่ถูกต้องของแผนที่รักษาปริมาตรคือแผนที่ซึ่งเพราะอธิบายชิ้นส่วนทั้งหมดที่มาจาก.
ขณะนี้เราสนใจที่จะศึกษาการเปลี่ยนแปลงของระบบตามเวลา หากชุดหนึ่งในที่สุดก็ได้ไปเยือนทุกแห่งในช่วงระยะเวลาที่ยาวนาน (นั่นคือ ถ้าเข้าถึงทุกแนวทางสำหรับขนาดใหญ่ระบบดังกล่าวเรียกว่าระบบเออร์โกดิก (ergodic ) ถ้าทุกเซตเมื่อระบบมีพฤติกรรมเช่นนี้ ระบบนั้นก็จะเป็นระบบอนุรักษ์พลังงานซึ่งตรงกันข้ามกับระบบกระจายพลังงานที่ซึ่งเซตย่อยบางส่วนล่องลอยหายไปไม่หวนกลับมาอีก ตัวอย่างเช่น น้ำที่ไหลลงเนิน เมื่อไหลลงไปแล้ว มันจะไม่ไหลกลับขึ้นมาอีก อย่างไรก็ตาม ทะเลสาบที่ก่อตัวขึ้นที่ก้นแม่น้ำนี้สามารถผสมผสานกันได้อย่างทั่วถึง ทฤษฎีบท การแยกส่วนของฮอปฟ์กล่าวว่า พื้นที่การวัดทุกแห่งสามารถแบ่งออกเป็นสองส่วน คือ ส่วนอนุรักษ์ และส่วนที่สูญเสียไป
การผสมผสานเป็นข้อความที่แข็งแกร่งกว่าความเป็นเออร์โกดิก การผสมผสานต้องการให้คุณสมบัติเออร์โกดิกนี้เป็นจริงระหว่างเซตสองเซตใดๆและไม่ใช่แค่ระหว่างกลุ่มใดกลุ่มหนึ่งเท่านั้นและนั่นคือ เมื่อกำหนดเซตสองเซตใดๆกล่าวได้ว่าระบบนั้นมีการผสม (ในเชิงโทโพโลยี) หากมีจำนวนเต็มอยู่โดยที่สำหรับทุก ๆและคนหนึ่งมีสิ่งนั้น. ที่นี่,หมายถึงจุดตัดของเซตและคือเซตว่าง
คำจำกัดความของการผสมเชิงทอพอโลยีข้างต้นน่าจะเพียงพอที่จะให้แนวคิดอย่างไม่เป็นทางการเกี่ยวกับการผสม (ซึ่งเทียบเท่ากับคำจำกัดความอย่างเป็นทางการที่กล่าวไว้ด้านล่าง) อย่างไรก็ตาม คำจำกัดความดังกล่าวไม่ได้กล่าวถึงปริมาตรของและและที่จริงแล้ว ยังมีคำจำกัดความอื่นที่ทำงานร่วมกับปริมาตรได้อย่างชัดเจน มีหลายคำจำกัดความด้วยกัน คำจำกัดความหนึ่งมีทั้งการผสมแบบเข้มข้นและการผสมแบบอ่อน ซึ่งทั้งสองอย่างนี้ไม่เท่ากัน ถึงแม้ว่าระบบที่มีการผสมแบบเข้มข้นจะมีการผสมแบบอ่อนเสมอ คำจำกัดความที่อิงตามการวัดนั้นไม่สอดคล้องกับคำจำกัดความของการผสมเชิงโทโพโลยี มีระบบบางระบบที่เป็นแบบหนึ่งแต่ไม่ใช่แบบอื่น สถานการณ์โดยทั่วไปยังคงคลุมเครือ ตัวอย่างเช่น เมื่อกำหนดเซตสามเซตเราสามารถกำหนด 3-mixing ได้ ณ ปี 2020 ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัดว่า 2-mixing หมายถึง 3-mixing หรือไม่ (หากเรามองว่าภาวะเออร์โกดิกเป็น "1-mixing" แล้ว ก็จะเห็นได้ชัดว่า 1-mixing ไม่ได้หมายถึง 2-mixing เสมอไป เพราะมีระบบบางระบบที่เป็นเออร์โกดิกแต่ไม่เกิดการผสม)
แนวคิดเรื่องการผสมอย่างเข้มข้นนั้นกล่าวถึงปริมาตรของเซตสองเซต ตัวอย่างเช่น พิจารณาเซตหนึ่งเป็นการผสมสีลงในของเหลวเหนียวๆ เช่น น้ำเชื่อมข้าวโพด หรือแชมพู หรืออื่นๆ ประสบการณ์จริงแสดงให้เห็นว่าการผสมของเหลวเหนียวๆ นั้นค่อนข้างยาก มักจะมีบางมุมของภาชนะที่ยากต่อการผสมสีเข้าไป เลือกตามที่กำหนดมุมที่เข้าถึงยากนั้น คำถามเกี่ยวกับการผสมผสานก็คือ สามารถทำได้หรือไม่หลังจากผ่านไประยะเวลานานพอสมควร ไม่เพียงแต่จะแทรกซึมเข้าไปเท่านั้นแต่ยังเติมเต็มอีกด้วยในสัดส่วนเดียวกับที่อื่น ๆ ใช่หรือไม่?
นิยามหนึ่งของการผสมที่แข็งแกร่งคือข้อกำหนดที่ว่า
พารามิเตอร์เวลาทำหน้าที่แยกและเมื่อเวลาผ่านไป จึงทำให้เกิดการผสมผสานขึ้นขณะถือปริมาตรทดสอบแก้ไขแล้ว ผลิตภัณฑ์มันละเอียดอ่อนกว่าเล็กน้อย ลองนึกภาพว่าระดับเสียงคิดเป็น 10% ของปริมาตรทั้งหมด และปริมาตรของสีย้อมนั้นนอกจากนี้ยังคิดเป็น 10% ของยอดรวมทั้งหมดด้วย หากหากมีการกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอ แสดงว่ามันครอบครองพื้นที่ 10% ของซึ่งคิดเป็น 10% ของทั้งหมด ดังนั้น ในท้ายที่สุด หลังจากผสมแล้ว ส่วนของนั่นคือในคิดเป็น 1% ของปริมาตรทั้งหมด นั่นคือผลคูณของปริมาตรนี้มีความคล้ายคลึงกับ ทฤษฎีบทของเบย์ส ในความน่าจะเป็นอย่าง มากนี่ไม่ใช่เรื่องบังเอิญ แต่เป็นผลสืบเนื่องมาจากทฤษฎีการวัดและทฤษฎีความน่าจะเป็นเป็นทฤษฎีเดียวกัน กล่าวคือ ทั้งสองทฤษฎีมีสัจพจน์เดียวกัน ( สัจพจน์ของโคลโมโกโรฟ ) แม้ว่าจะใช้สัญลักษณ์ที่แตกต่างกันก็ตาม
เหตุผลในการใช้งานแทนที่จะในคำจำกัดความนั้นค่อนข้างคลุมเครือ แต่ก็มาจากเหตุผลเดียวกันกับที่ว่า... ใช้เพื่อกำหนดแนวคิดของแผนที่ที่รักษาการวัด เมื่อพิจารณาว่าสีผสมเข้าไปในมุมมากน้อยเพียงใดเราต้องตรวจสอบว่าสีนั้น "มาจากไหน" (สันนิษฐานว่ามันถูกเทลงไปจากด้านบนในอดีต) เราต้องแน่ใจว่าทุกแหล่งที่มาของสีนั้นจะถูกผสมเข้าด้วยกันในที่สุด.
การผสมในระบบพลวัต
อนุญาตให้ เป็นระบบพลวัตที่รักษาการวัดโดยที่Tเป็นตัวดำเนินการวิวัฒนาการหรือตัวดำเนินการเลื่อนตาม เวลา ระบบนี้เรียกว่ามีการผสมอย่างเข้มข้นถ้าสำหรับใดๆหนึ่งมี
สำหรับการเลื่อนที่กำหนดพารามิเตอร์ด้วยตัวแปรต่อเนื่องแทนที่จะเป็นจำนวนเต็มไม่ต่อเนื่องnนิยามเดียวกันนี้ยังคงใช้ได้ โดยมีแทนที่ด้วยโดยที่gเป็นพารามิเตอร์เวลาต่อเนื่อง
กล่าวได้ว่าระบบพลวัตนั้นมีการผสมแบบอ่อนหากมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้
กล่าวอีกนัยหนึ่งคือเป็นการผสมที่เข้มข้นถ้าในความหมายทั่วไป การผสมที่ไม่เข้มข้น ถ้า
ใน ความหมาย ของ Cesàroและเป็นแบบเออร์โกดิกหากในความหมายของ Cesàro ดังนั้น การผสมที่แข็งแกร่งหมายถึงการผสมที่อ่อนแอ ซึ่งหมายถึงความเป็นเออร์โกดิก อย่างไรก็ตาม ในทางกลับกันนั้นไม่เป็นจริง กล่าวคือ มีระบบพลวัตแบบเออร์โกดิกที่ไม่ผสมที่อ่อนแอ และระบบพลวัตแบบผสมที่อ่อนแอที่ไม่ผสมที่แข็งแกร่งระบบ Chaconเป็นตัวอย่างแรกในประวัติศาสตร์ของระบบที่ผสมที่อ่อนแอแต่ไม่ผสมที่แข็งแกร่ง[ 1 ]
ทฤษฎีบท.การผสมแบบอ่อนบ่งชี้ถึงภาวะเออร์โกดิก
บทพิสูจน์ถ้าการกระทำของแผนที่แยกออกเป็นสององค์ประกอบจากนั้นเราก็มีดังนั้นการผสมที่อ่อนแอจึงหมายถึงดังนั้นหนึ่งในอันหนึ่งมีหน่วยเป็นศูนย์ ส่วนอีกอันมีหน่วยเต็ม
การคุ้มครองครอบครัว
เมื่อกำหนดปริภูมิเชิงทอพอโลยี เช่น ช่วงหน่วย (ไม่ว่าจะมีจุดปลายหรือไม่ก็ตาม) เราสามารถสร้างมาตรบนปริภูมินั้นได้โดยการเลือกเซตเปิด จากนั้นนำเซตเหล่านั้นมารวมกัน เติมเต็ม รวมกัน เติมเต็ม และต่อไปเรื่อยๆ จนถึงอนันต์เพื่อให้ได้เซตบอเรล ทั้งหมด ต่อไป เราจะกำหนดมาตรบนเซตของบอเรล จากนั้นเพิ่มเซตย่อยทั้งหมดที่มีมาตรเป็นศูนย์ ("เซตที่ไม่สำคัญ") เข้าไป นี่คือวิธีที่เราได้มาตรของเลเบสและเซตที่วัดได้ของเลเบส
ในการประยุกต์ใช้ทฤษฎีเออร์โกดิกส่วนใหญ่ พื้นที่พื้นฐานมักจะสมมาตรกับเซตย่อยเปิดของบางเซตเกือบทุกที่และด้วยเหตุนี้จึงเป็นปริภูมิการวัดแบบเลเบส การตรวจสอบการผสมแบบเข้มข้นสามารถทำได้ง่ายขึ้นหากเราจำเป็นต้องตรวจสอบเพียงเซตที่วัดได้จำนวนน้อยลง
ครอบครัวที่ปกคลุมเซตของเซตที่วัดได้ คือเซตของเซตเปิดใดๆ ที่เป็นผลรวมที่ไม่ซ้ำกันของเซตในเซตเปิดนั้น ลองเปรียบเทียบกับฐานในทางโทโพโลยีซึ่งมีความเข้มงวดน้อยกว่า เพราะอนุญาตให้มีผลรวมที่ไม่ซ้ำกันได้
ทฤษฎีบทสำหรับปริภูมิการวัดแบบเลเบส ถ้าเป็นการรักษามาตรวัด และสำหรับทุกคนในกลุ่มที่ครอบคลุมแล้วเป็นการผสมที่มีประสิทธิภาพสูง
บทพิสูจน์ขยายสมการการผสมจากทั้งหมดในตระกูลการปกคลุม สามารถครอบคลุมเซตเปิดทั้งหมดได้โดยการรวมกันแบบไม่ทับซ้อนกัน สามารถครอบคลุมเซตปิดทั้งหมดได้โดยการหาเซตส่วนเติมเต็ม และสามารถครอบคลุมเซตที่วัดได้ทั้งหมดได้โดยใช้ความสม่ำเสมอของการวัดแบบเลเบสเพื่อประมาณเซตใดๆ ด้วยเซตเปิดและเซตปิด ดังนั้นสำหรับสิ่งที่วัดได้ทั้งหมด .
สูตรL 2
คุณสมบัติของภาวะเออร์โกดิก การผสมแบบอ่อน และการผสมแบบแข็งของระบบพลวัตที่รักษาการวัด สามารถอธิบายได้ด้วยค่าเฉลี่ยของตัวแปรที่สังเกตได้ ตามทฤษฎีบทเออร์โกดิกของฟอน นอยมันน์ ภาวะเออร์โกดิกของระบบพลวัตเทียบเท่ากับคุณสมบัติที่ว่า สำหรับฟังก์ชันใดๆลำดับบรรจบกันอย่างแข็งแกร่งและในความหมายของ Cesàro ถึงกล่าวคือ
ระบบพลวัตเรียกว่าการผสมแบบอ่อน ถ้าสำหรับฟังก์ชันใดๆและ
ระบบพลวัตเป็นการผสมอย่างเข้มข้นหากสำหรับฟังก์ชันใดๆลำดับลู่เข้าอย่างอ่อนไปยังกล่าวคือ สำหรับฟังก์ชันใดๆ
เนื่องจากระบบนี้ถือว่ารักษาค่าการวัดไว้ บรรทัดสุดท้ายนี้จึงเทียบเท่ากับการกล่าวว่าค่าความแปรปรวนร่วมดังนั้นตัวแปรสุ่มและกลายเป็นตั้งฉากกันเมื่อเติบโตขึ้น จริงๆ แล้ว เนื่องจากวิธีนี้ใช้ได้กับฟังก์ชันใดๆก็ตามโดยทั่วไป แล้วเราอาจมองว่าการผสมเป็นคุณสมบัติที่ตัวแปรสุ่มและเป็นอิสระเมื่อเติบโตขึ้น
ผลิตภัณฑ์ของระบบพลวัต
เมื่อกำหนดระบบพลวัตที่วัดได้สองระบบและเราสามารถสร้างระบบพลวัตได้บนผลคูณคาร์ทีเซียนโดยการกำหนดจากนั้นเราจะมีลักษณะเฉพาะของการผสมแบบอ่อนดังต่อไปนี้: [ 2 ]
- ข้อเสนอ.ระบบพลวัตจะเป็นการผสมแบบอ่อนก็ต่อเมื่อสำหรับระบบพลวัตแบบเออร์โกดิกใดๆระบบเป็นแบบเออร์โกดิกเช่นกัน
- ข้อเสนอ.ระบบพลวัตมีการผสมที่อ่อนแอ ก็ต่อเมื่อก็เป็นแบบเออร์โกดิกเช่นกัน ถ้าเป็นเช่นนั้นแล้วนอกจากนี้ยังมีการผสมที่อ่อนแออีกด้วย
การสรุปโดยทั่วไป
นิยามที่กล่าวมาข้างต้นบางครั้งเรียกว่าการผสมแบบ 2 ระดับที่เข้มข้นเพื่อแยกความแตกต่างจากการผสมในลำดับที่สูงกว่าระบบการผสมแบบ 3 ระดับที่เข้มข้นอาจนิยามได้ว่าเป็นระบบที่
ใช้ได้กับเซตที่วัดได้ทั้งหมดA , B , Cเราสามารถกำหนดk-mixing ที่แข็งแกร่งได้ในทำนองเดียวกัน ระบบที่มีk - mixing ที่แข็งแกร่ง สำหรับทุกk = 2, 3, 4, ... เรียกว่าการผสมทุกอันดับ
ยังไม่ทราบแน่ชัดว่าการผสมแบบ 2 ที่แข็งแกร่งจะหมายถึงการผสมแบบ 3 ที่แข็งแกร่งหรือไม่ แต่เป็นที่ทราบกันว่าการผสมแบบm ที่แข็งแกร่งจะหมายถึง ภาวะเออร์โกดิก
ตัวอย่าง
การหมุนที่ไม่สมเหตุสมผลของวงกลม และโดยทั่วไปแล้ว การเลื่อนที่ไม่สามารถลดทอนได้บนทอรัส เป็นแบบเออร์โกดิก แต่ไม่มีการผสมแบบเข้มแข็งหรือแบบอ่อนแอเมื่อเทียบกับมาตรวัดเลเบส
แผนที่หลายแบบที่ถือว่าอลวนนั้นมีการผสมผสานกันอย่างมากสำหรับมาตรวัดคงที่ ที่เลือกไว้อย่างดี ซึ่งรวมถึง: แผนที่ไดอะดิกแผนที่แมวของอาร์โนลด์แผนที่เกือกม้าออโตมอร์ฟิซึมของโคลโมโกรอฟและการไหลของอโนซอฟ ( การไหลของเส้นจีโอเดสิกบนมัดสัมผัส หน่วย ของแมนิโฟลด์ขนาดกะทัดรัดที่มีความโค้งเป็นลบ )
แผนที่แบบไดอะดิกคือ "การเลื่อนไปทางซ้ายในระบบเลขฐานสอง" โดยทั่วไปแล้ว สำหรับใดๆการ "เลื่อนไปทางซ้ายในฐาน""แผนที่"มีการผสมผสานอย่างมากในกลุ่มสารประกอบหลักดังนั้นจึงมีการผสมผสานอย่างเข้มข้นบนและด้วยเหตุนี้จึงเกิดการผสมผสานอย่างเข้มข้นบน .
ในทำนองเดียวกัน สำหรับตัวอักษรใดๆ ที่มีจำนวนจำกัดหรือนับได้เราสามารถกำหนดการแจกแจงความน่าจะเป็นแบบไม่ต่อเนื่องลงไป จาก นั้นพิจารณาการแจกแจงความน่าจะเป็นในพื้นที่ "การโยนเหรียญ" โดยที่ "การโยนเหรียญ" แต่ละครั้งสามารถให้ผลลัพธ์ได้จากเราสามารถสร้างปริภูมิอนันต์เดี่ยวได้หรือพื้นที่อนันต์สองเท่าในทั้งสองกรณีแผนที่การเลื่อน (เลื่อนไปทางซ้ายหนึ่งตัวอักษร) มีการผสมอย่างเข้มข้น เนื่องจากมีการ ผสมอย่างเข้มข้นบนตระกูลปกคลุมของเซตทรงกระบอกแผนที่ของเบเกอร์มีโครงสร้างเหมือนกับแผนที่การเลื่อน ดังนั้นจึงมีการผสมอย่างเข้มข้น
การผสมเชิงทอพอโลยี
รูปแบบของการผสมอาจถูกกำหนดได้โดยไม่ต้องอ้างอิงถึงมาตรวัดใดๆโดยใช้เพียงโทโพโลยีของระบบ เท่านั้น แผนที่ต่อเนื่องกล่าวได้ว่ามีคุณสมบัติการถ่ายทอดเชิงทอพอโลยี ถ้าสำหรับทุกคู่ของ เซตเปิดที่ไม่ว่างเปล่ามีจำนวนเต็มn อยู่จำนวน หนึ่งซึ่ง
ที่ไหนคือค่าวนซ้ำลำดับที่nของfในทฤษฎีตัว ดำเนินการ ตัวดำเนินการเชิงเส้นแบบจำกัด ที่มี การส่งผ่านเชิงโทโพโลยี(แผนที่เชิงเส้นต่อเนื่องบนปริภูมิเวกเตอร์เชิงโท โพโลยี ) มักเรียกว่าตัวดำเนินการไฮเปอร์ไซคลิก
แนวคิดที่เกี่ยวข้องอีกประการหนึ่งคือเซตที่เคลื่อนที่ได้ กล่าว คือ จุดหนึ่งจะไม่เคลื่อนที่หาก...
กล่าวคือ ภาพที่ n ไม่ได้ "อยู่ไกลเกินไปจาก" และ "ยังคงตัดกับ" บริเวณใกล้เคียงเริ่มต้น U ในกรณีที่ผ่านมา "มันเคลื่อนที่ไปมา" เพราะเซต B สามารถเป็นเซตย่อยใดๆ ก็ได้ใน[ 3 ] [ 4 ]
บทตั้ง:ถ้าXเป็นปริภูมิเมตริกสมบูรณ์ที่ไม่มีจุดโดดเดี่ยวแล้วfจะเป็นฟังก์ชันถ่ายทอดเชิงทอพอโลยีก็ต่อเมื่อมีจุดไฮเปอร์ไซคลิก อยู่นั่นคือ จุดxที่วงโคจรของมันมีความหนาแน่นในX
กล่าวได้ว่าระบบนั้นมีการผสมเชิงทอพอโลยีถ้ากำหนดให้เซตเปิดและมี จำนวนเต็ม Nอยู่จำนวนหนึ่งซึ่งสำหรับทุก หนึ่งมี
สำหรับระบบเวลาต่อเนื่องถูกแทนที่ด้วยการไหลโดยที่ gเป็นพารามิเตอร์ต่อเนื่อง และมีข้อกำหนดว่าจุดตัดที่ไม่ว่างเปล่าจะต้องเป็นจริงสำหรับทุกๆ .
การผสมเชิงทอพอโลยีแบบอ่อนคือการผสมที่ไม่มี ฟังก์ชัน เฉพาะต่อเนื่อง ที่ไม่คงที่ (เมื่อเทียบกับทอพอโลยี) ของตัวดำเนินการเลื่อน
การผสมเชิงทอพอโลยีไม่ได้หมายความถึงการผสมแบบอ่อนหรือแบบแข็ง และการผสมแบบอ่อนหรือแบบแข็งก็ไม่ได้หมายความถึงเช่นกัน: มีตัวอย่างของระบบที่เกิดการผสมแบบอ่อนแต่ไม่เกิดการผสมเชิงทอพอโลยี และมีตัวอย่างที่เกิดการผสมเชิงทอพอโลยีแต่ไม่เกิดการผสมแบบแข็ง
การผสมผสานในกระบวนการสุ่ม
อนุญาตเป็นกระบวนการสุ่มบนปริภูมิความน่าจะเป็นปริภูมิของลำดับที่กระบวนการแมปสามารถกำหนดโทโพโลยีได้ เรียกว่า โทโพโลยีผลคูณเซตเปิดของโทโพโลยีนี้เรียกว่าเซตทรงกระบอกเซตทรงกระบอกเหล่านี้สร้างพีชคณิต σ ขึ้น มา เรียกว่าพีชคณิต σ ของโบเรลซึ่งเป็นพีชคณิต σ ที่เล็กที่สุดที่บรรจุโทโพโลยีนี้ไว้
กำหนดฟังก์ชันเรียกว่าสัมประสิทธิ์การผสมที่แข็งแกร่งดังนี้
สำหรับทุกคนสัญลักษณ์, กับหมายถึงพีชคณิตย่อยของพีชคณิต σ; มันคือเซตของเซตทรงกระบอกที่ระบุระหว่างเวลาaและbกล่าวคือ พีชคณิต σ ที่สร้างขึ้นโดย .
กระบวนการกล่าวกันว่ามีการผสมผสานกันอย่างมากหากในฐานะกล่าวคือ กระบวนการผสมที่เข้มข้นนั้นเป็นไปในลักษณะที่สม่ำเสมอในทุกช่วงเวลาและเหตุการณ์ทั้งหมด เหตุการณ์ก่อนกาลเวลาและเหตุการณ์หลังจากกาลเวลามีแนวโน้ม ที่จะเป็นอิสระหรือพูดให้เข้าใจง่ายกว่านั้น กระบวนการนี้ในแง่ที่รุนแรงนั้น ลืมประวัติศาสตร์ของตัวเองไป
การผสมผสานในกระบวนการมาร์คอฟ
สมมติเป็นกระบวนการมาร์คอฟ แบบสถิต ที่มีการกระจายแบบสถิตและปล่อยให้แทนปริภูมิของฟังก์ชันที่วัดได้แบบบอเรลและสามารถหาปริพันธ์กำลังสองได้เมื่อเทียบกับมาตรวัดนอกจากนี้ ให้
แทน ตัวดำเนินการ ความคาดหวังแบบมีเงื่อนไขบนสุดท้ายนี้ ขอให้
หมายถึงปริภูมิของฟังก์ชันที่สามารถหาปริพันธ์กำลังสองได้ โดยมีค่าเฉลี่ยเป็นศูนย์
สัมประสิทธิ์การผสมρของกระบวนการ { x } คือ
กระบวนการนี้เรียกว่าρ -mixingหากสัมประสิทธิ์เหล่านี้ลู่เข้าสู่ศูนย์เมื่อt → ∞และเรียกว่า “ ρ -mixing ที่มี อัตรา การลดลงแบบเอกซ์ponential ” หากρ < e − δtสำหรับδ > 0 บางค่า สำหรับกระบวนการ Markov แบบอยู่ตัว สัมประสิทธิ์ρ อาจลดลงในอัตราเอกซ์ponential หรืออาจเท่ากับหนึ่งเสมอ[ 6 ]
สัมประสิทธิ์การผสมαของกระบวนการ{ x }คือ
กระบวนการนี้เรียกว่าα -mixingถ้าสัมประสิทธิ์เหล่านี้ลู่เข้าสู่ศูนย์เมื่อt → ∞เรียกว่า " α -mixing ที่มีอัตราการลดลงแบบเอกซ์ponential" ถ้าαt γe − δtสำหรับδ > 0 บางค่า และเรียกว่าα -mixing ที่มีอัตราการลดลงแบบ sub-exponentialถ้าαt ξ ( t ) สำหรับ ฟังก์ชันที่ไม่เพิ่มขึ้นบางฟังก์ชันน่าพอใจ
ค่า สัมประสิทธิ์การผสมแบบ αจะมีค่าน้อยกว่าค่าสัมประสิทธิ์การผสมแบบρ เสมอ กล่าวคือ α ≤ ρ ดังนั้น หากกระบวนการเป็นการ ผสมแบบ ρก็จะเป็นการ ผสมแบบ αด้วยเช่นกัน อย่างไรก็ตาม เมื่อρ = 1กระบวนการนั้นอาจยังคงเป็นการ ผสมแบบ α อยู่ โดยมีอัตราการลดลงแบบต่ำกว่าเลขชี้กำลัง
ค่าสัมประสิทธิ์การผสมβกำหนดโดย
กระบวนการนี้เรียกว่าβ -mixingถ้าสัมประสิทธิ์เหล่านี้ลู่เข้าสู่ศูนย์เมื่อt → ∞เรียกว่าβ -mixing ที่มีอัตราการลดลงแบบเอกซ์ponentialถ้าβ < γe − δtสำหรับδ > 0 บางค่า และเรียกว่าβ -mixing ที่มีอัตราการลดลงแบบ sub-เอกซ์ponentialถ้าβ ξ ( t ) → 0เมื่อt → ∞สำหรับฟังก์ชันที่ไม่เพิ่มขึ้นบางฟังก์ชันน่าพอใจ
กระบวนการมาร์คอฟที่อยู่กับที่อย่างเคร่งครัดจะเป็นแบบβ -mixing ก็ต่อเมื่อเป็นลูกโซ่แฮร์ริสแบบ เวียนเกิดที่ไม่เป็นคาบเท่านั้น สัมประสิทธิ์β -mixing จะมีค่ามากกว่า สัมประสิทธิ์ α -mixing เสมอ ดังนั้นหากกระบวนการใดเป็นแบบβ -mixing ก็จะเป็นแบบα -mixing ด้วยเช่นกัน ไม่มีความสัมพันธ์โดยตรงระหว่างβ -mixing และρ -mixing: อย่างใดอย่างหนึ่งไม่ได้หมายความว่าอีกอย่างหนึ่งจะเป็นแบบเดียวกัน