Skip to content
Open
Show file tree
Hide file tree
Changes from all commits
Commits
File filter

Filter by extension

Filter by extension

Conversations
Failed to load comments.
Loading
Jump to
Jump to file
Failed to load files.
Loading
Diff view
Diff view
Binary file modified mathematical-analysis/sem4/holykpk#blessRNG4.pdf
Binary file not shown.
43 changes: 22 additions & 21 deletions mathematical-analysis/sem4/holykpk#blessRNG4.tex
Original file line number Diff line number Diff line change
Expand Up @@ -141,7 +141,8 @@ \subsubsection{Пространство $L^p(E,\mu)$}

$L_p := \mathfrak{L}_p /_{\approx}$ --- точки этого пространства. Важно, что эти точки --- классы эквивалентности, как бы не просто функции. Однако, в большинстве случаев удобнее всего работать с каким-то одним представителем класса, ведь, если что, они отличаются только на множестве меры 0.

$[f] = \{g: f \equiv g\}$
$[f] = \{g: f \approx g\}$

$[f_1] + [f_2] = [f_1 + f_2]$

И введём норму $||[f]|| = \left(\int_{E} |f|^{p}\right)^{\frac{1}{p}}$
Expand Down Expand Up @@ -224,7 +225,7 @@ \subsubsection{Образ меры при отображении}
\item Пусть $\Phi$ --- ``измеримо'' $\left(\Phi^{-1}(\mathfrak{B}) \subset \mathfrak{A}\right)$
\end{enumerate}

Для $E \in \mathfrak{B}$ зададим $\nu R := \mu\left(\Phi^{-1}(E)\right) = \int_{\Phi^{-1}(E)} 1 d \mu$
Для $E \in \mathfrak{B}$ зададим $\nu E := \mu\left(\Phi^{-1}(E)\right) = \int_{\Phi^{-1}(E)} 1 d \mu$

$\nu$ --- образ меры $\mu$ при отображении $\Phi$

Expand All @@ -240,7 +241,7 @@ \subsubsection{Плотность одной меры по отношению к

$X = Y, \mathfrak{A} = \mathfrak{B}, \Phi = $ id

$\nu b = \int_{B} \omega d \mu$ --- ещё одна мера в $X$
$\nu B = \int_{B} \omega d \mu$ --- ещё одна мера в $X$

Здесь $\omega$ называется плотностью меры $\nu$ относительно меры $\mu$. И в этом случае:

Expand Down Expand Up @@ -329,7 +330,7 @@ \subsubsection{Нормальное топологическое простра
Нормальное топологическое пространство $X$ --- такое топологическое пространство $X$, в котором выполяются аксиомы:

\begin{enumerate}
\item $F_0, F_1 \in X$ --- замкнутые, $F_0 \cap F_0 = \varnothing$
\item $F_0, F_1 \in X$ --- замкнутые, $F_0 \cap F_1 = \varnothing$

Тогда $\exists U(F_0), U(F_1)$ --- открытые. $F_0 \subset U(F_0), \dbl F_1 \subset U(F_1), \dbl U(F_0) \cap U(F_1) = \varnothing$

Expand Down Expand Up @@ -428,7 +429,7 @@ \subsubsection{Теорема Лебега о мажорированной сх

\textit{Доказательство:}

Заведём последовательность $h_n := \sup (|f_n - f|, |f_{n + 1} - f|, |f_{n + 2} - f|, \ldots)$. Она убывает, так как по условию у нас есть сходимость почти везде. Также, можно ограничить её: $0 \le h_n \le 2 g$ (модули больше нуля и по условию все $|f_n| \ge g$). А ещё это просто определение последовательности из верхнего предела:
Заведём последовательность $h_n := \sup (|f_n - f|, |f_{n + 1} - f|, |f_{n + 2} - f|, \ldots)$. Она убывает, так как по условию у нас есть сходимость почти везде. Также, можно ограничить её: $0 \le h_n \le 2 g$ (модули больше нуля и по условию все $|f_n| \le g$). А ещё это просто определение последовательности из верхнего предела:

\[\lim_{n \rightarrow \infty} h_n = \overline{\lim_{n \rightarrow \infty}} |f_n - f| = 0 \text{ (почти везде)}\]

Expand Down Expand Up @@ -478,7 +479,7 @@ \subsubsection{Теорема Лебега о мажорированной сх

\[\forall \varepsilon > 0 \dbl \exists A \subset X \text{ измеримое } \mu A < + \infty \quad \int_{X \setminus A} g < \varepsilon\]

Если по-русски, то существует некоторое множество в исходном, на котором в основном концентрируется интеграл, следовательно, на остальном кусочке интеграл крайне мал. И мы можем предъявить такое для сколь угодно малого $\varepsilon$.
Если по-русски, то существует некоторое конечное множество в исходном, на котором в основном концентрируется интеграл, следовательно, на остальном кусочке интеграл крайне мал. И мы можем предъявить такое для сколь угодно малого $\varepsilon$.

Рассмотрим интеграл как супремум ступенчатых функций:

Expand Down Expand Up @@ -516,7 +517,7 @@ \subsubsection{Принцип Кавальери}

\begin{enumerate}
\item при почти всех $x \quad C_{x} \in \mathfrak{B}$
\item $x \mapsto \nu C_{X}$ --- измеримо на $X$ (сама функция задана почти везде)
\item $x \mapsto \nu C_{x}$ --- измеримо на $X$ (сама функция задана почти везде)
\item $m C = \int_{X} \nu (C_{x}) d\mu(x)$
\end{enumerate}

Expand Down Expand Up @@ -1779,7 +1780,7 @@ \subsubsection{Теорема о сходимости в $L^p$ и по мере}

Классический алгоритм: $E_n(\varepsilon) = E(|f_n - f| \ge \varepsilon)$. Понаблюдаем за мерой $n$-го такого множества:

\[\mu E_n(\varepsilon) = \int_{E_n} 1 d\mu \le \int_{E_n} \frac{|f_n - f|}{\varepsilon} d\mu \le \int_{E_n} \frac{|f_n - f|^p}{\varepsilon^p} d\mu = \frac{1}{\varepsilon^p} \int_{E_n} |f_n - f|^p d\mu = \frac{||f_n - f||_p^p}{\varepsilon^n} \ntoinf 0\]
\[\mu E_n(\varepsilon) = \int_{E_n} 1 d\mu \le \int_{E_n} \frac{|f_n - f|}{\varepsilon} d\mu \le \int_{E_n} \frac{|f_n - f|^p}{\varepsilon^p} d\mu = \frac{1}{\varepsilon^p} \int_{E_n} |f_n - f|^p d\mu = \frac{||f_n - f||_p^p}{\varepsilon^p} \ntoinf 0\]

Ну, собственно говоря, просто череда оценок, в конце которой делаем предельный переход и получаем, что по определению сходимость по мере есть.

Expand Down Expand Up @@ -1816,7 +1817,7 @@ \subsubsection{Полнота $L^p$}
\[\ldots\]
\[\exists n_m: \forall n_k > n_m \dbl ||f_{n_m} - f_{n_k}||_p < \frac{1}{2^m}\]

Соорудим функциональный ряд $S(x) := \sum_{k = 1}^{\infty} |f_{n_{k + 1}} - f_{n_k}|, S(x) \in [0, +\infty]$ (тут уже просто модуль, не перепутайте) и посмотрим на его частичные суммы $S_n$. Его норма ограничена (по неравенству треугольника):
Соорудим функциональный ряд $S(x) := \sum_{k = 1}^{\infty} |f_{n_{k + 1}} - f_{n_k}|, S(x) \in [0, +\infty]$ (тут уже просто модуль, не перепутайте) и посмотрим на его частичные суммы $S_n$. Их норма ограничена (по неравенству треугольника):

\[||S_n||_p \le \sum_{k = 1}^{n} ||f_{n_{k + 1}} - f_{n_k}||_p \le 1\]

Expand All @@ -1834,7 +1835,7 @@ \subsubsection{Полнота $L^p$}

Посмотрим на $f_n$:

\[f_{n_N} = f_{n_1} + \sum_{k = 1}^{N} (f_{n_{k + 1}} - f_{n_k}) = f_{n_{N + 1}}\]
\[f_{n} = f_{n_1} + \sum_{k = 1}^{N} (f_{n_{k + 1}} - f_{n_k}) = f_{n_{N + 1}}\]

У нас есть сходимость ряда $S(x)$ почти везде, из-за чего можно сказать, что $f_n \rightarrow f$ по сходимости изначального ряда (вроде бы очевидно). Ну вот, у нас есть теперь обычная сходимость, а надо притянуть её за уши к сходимости в $L^p$. Запишем ещё раз определение фундаментальной последовательности для нашего случая:

Expand Down Expand Up @@ -1863,15 +1864,15 @@ \subsubsection{Плотность в $L^p$ множества ступенчат

\textit{Доказательство:}

\textbf{1. $r = \infty$}
\textbf{1. $p = \infty$}

Давайте изменим нашу функцию нулями так, чтобы $|f| \le ||f||_{\infty} = \esssup |f|$ п. в. $x$. Заметим, что изменения эти будут на множестве меры 0! (по определению и свойствам существенного супремума). (чтобы корректно определять ступенчатую функцию для $f$, веди наша функция на множестве меры 0 может улетать в бесконечность, и такую нормально ступеньками не аппроксимируешь. Поэтому мы сразу избавляемся от такого).

Тогда (сдувая пыль) по теореме из 3го семестра о характеризации измеримых функций ступенчатыми, а точнее по её следствию, у нас существуют $\varphi \rshe f_-, \psi \rshe f_+$, и их разность $\psi - \varphi \rshe f$. По определению равномерной сходимости:

\[\forall \varepsilon > 0 \dbl \exists N \dbl \forall n > N \dbl \forall x \in E: \sup |f - (\psi - \varphi)| < \varepsilon\]

\textbf{2. $r < +\infty$}
\textbf{2. $p < +\infty$}

Пусть $f \ge 0$. Тогда по той же теореме существует $g_n \ntoinf f, g_n$ --- ступенчатые.

Expand Down Expand Up @@ -2348,7 +2349,7 @@ \subsubsection{Векторное поле}

$V: E \subset \mathbb{R}^m \rightarrow \mathbb{R}^m$ --- непрерывное отображение. $V$ --- \textbf{векторное поле}.

В каждой точке $E$ оно как бы задаёт вектор, который в этой точке находится. Широко применяется в физике, там кучу всего можно охарактеризовать векторным полем. Например, вы ложкой зачерпнули сметану, и теперь она с неё стекает. Каждой сточке сметаны можно сопоставить вектор скорости, с которой он стекает и таким образом что-то моделировать.
В каждой точке $E$ оно как бы задаёт вектор, который в этой точке находится. Широко применяется в физике, там кучу всего можно охарактеризовать векторным полем. Например, вы ложкой зачерпнули сметану, и теперь она с неё стекает. Каждой точке сметаны можно сопоставить вектор скорости, с которой он стекает и таким образом что-то моделировать.


\subsubsection{Интеграл векторного поля по кусочно-гладкому пути}
Expand Down Expand Up @@ -3015,7 +3016,7 @@ \subsubsection{Равенство интегралов по гомотопным
\[|\gamma_{u} - \tilde{\gamma}_{u}| < \frac{\delta}{4}\]
\[|\gamma_{u_0} - \tilde{\gamma}_{u_0}| < \frac{\delta}{4}\]

Тогда получается, что по всей цепочке $|\tilde{\gamma}_{u} - \tilde{\gamma}_{u_0}| < \delta$ ! (ну типа сравниваем $\tilde{\gamma}_{u}$ с $\gamma_{u}$ --- не больше $\frac{\delta}{4}$, потом $\gamma_{u}$ с $\gamma_{u_{0}}$ --- не больше $\frac{\delta}{2}$, ну и наконец $\tilde{\gamma}_{u}$ с $\gamma_{u}$ --- тоже не больше $\frac{\delta}{4}$ --- в сумме не больше $\delta$). Значит, по лемме кусочно-гладкие пути тоже похожи, и их интегралы ($\Phi$) равны. Таким образом, $\Phi$ --- локально-постоянно и всё супер!
Тогда получается, что по всей цепочке $|\tilde{\gamma}_{u} - \tilde{\gamma}_{u_0}| < \delta$ ! (ну типа сравниваем $\tilde{\gamma}_{u_0}$ с $\gamma_{u_0}$ --- не больше $\frac{\delta}{4}$, потом $\gamma_{u}$ с $\gamma_{u_{0}}$ --- не больше $\frac{\delta}{2}$, ну и наконец $\tilde{\gamma}_{u}$ с $\gamma_{u}$ --- тоже не больше $\frac{\delta}{4}$ --- в сумме не больше $\delta$). Значит, по лемме кусочно-гладкие пути тоже похожи, и их интегралы ($\Phi$) равны. Таким образом, $\Phi$ --- локально-постоянно и всё супер!

ч. т. д

Expand Down Expand Up @@ -3175,7 +3176,7 @@ \subsubsection{Ортонормированная система, примеры

\begin{enumerate}
\item $l^2 \quad e_k = (0, \ldots, 0, 1, 0, \ldots)$
\item $L^2[0, 2\pi] \quad \{1, \cos t, \sin t, \cos 2t, \sin 2t, \cos 3t, \sin 3t, ldots\}$
\item $L^2[0, 2\pi] \quad \{1, \cos t, \sin t, \cos 2t, \sin 2t, \cos 3t, \sin 3t, \ldots\}$
\item $\left(\frac{e^{ikt}}{\sqrt{2\pi}}\right)_{k \in \mathbb{Z}}$
\end{enumerate}

Expand Down Expand Up @@ -3212,7 +3213,7 @@ \subsubsection{Аппроксимативная единица}
\subsection{Определения}
\subsubsection{Ортогональный ряд}

Ряд $\sum a_k$ --- ортогональный, если $\forall k, l a_k \perp a_l$
Ряд $\sum a_k$ --- ортогональный, если $\forall k, l \quad a_k \perp a_l$

\subsubsection{Сходящийся ряд в гильбертовом пространстве}

Expand Down Expand Up @@ -3279,7 +3280,7 @@ \subsubsection{Тригонометрический ряд}

Комплексный вариант получается подстановкой формул:

\[\cos kt = \frac{e^{ikt} + e^{-ikt}}{2} \quad \sin t = \frac{e^{ikt} - e^{-ikt}}{2i}\]
\[\cos kt = \frac{e^{ikt} + e^{-ikt}}{2} \quad \sin kt = \frac{e^{ikt} - e^{-ikt}}{2i}\]

\subsubsection{Коэффициенты Фурье функции}

Expand Down Expand Up @@ -4191,14 +4192,14 @@ \subsubsection{Теорема о свойствах аппроксимативн
\item $f \in \tilde{C}[-\pi, \pi]: (f * K_h) \rsh{h \rightarrow h_0} f$
\item $f \in L^1[-\pi, \pi]: ||(f * K_h) - f||_1 \goesto{h \rightarrow h_0} 0$
\item Если $f \in L^1[-\pi, \pi]$ непрерывна в точке $x$ и $(K_h)$ --- УАЕ (именно такой порядок букв, не перепутайте ;) ), тогда $(f * K)$ тоже непрерывна в точке $x_0$ и:
\[(f * g)(x) - f(x) \goesto{h \rightarrow h_0} 0\]
\[(f * K_h)(x) - f(x) \goesto{h \rightarrow h_0} 0\]
\end{enumerate}

\textit{Доказательство:}

Для начала, заметим, что такую конструкцию можно представлять следующим образом (по АЕ1 $\int_{-\pi}^{\pi} K_h = 1$):

\[(f * g)(x) - f(x) = \int_{-\pi}^{\pi} f(x - t)K_h(t)dt - \left(\int_{-\pi}^{\pi} K_h(t) dt \right) f(x) = \int_{-\pi}^{\pi} (f(x - t) - f(x))K(t)dt \dbl (*)\]
\[(f * K_h)(x) - f(x) = \int_{-\pi}^{\pi} f(x - t)K_h(t)dt - \left(\int_{-\pi}^{\pi} K_h(t) dt \right) f(x) = \int_{-\pi}^{\pi} (f(x - t) - f(x))K(t)dt \dbl (*)\]

\textbf{1.}

Expand Down Expand Up @@ -4277,7 +4278,7 @@ \subsubsection{Теорема о свойствах аппроксимативн
\[|(f * K_h) - f|_1 \goesto{h \rightarrow h_0} \frac{1}{2}(f(x_0 + 0) - f(x_0 - 0))\]
\end{enumerate}

\subsubsection{Теорема Фейера }
\subsubsection{Теорема Фейера}
\textit{Формулировка:}

Аналог теоремы о свойствах АЕ для сумм Фейера
Expand Down Expand Up @@ -5057,7 +5058,7 @@ \subsubsection{Признак Дирихле--Жордана}

Утверждается, что функцию с конечной вариацией можно представить в виде линейной комбинации двух монотонно убывающих. Как? Ну, сначала представим в виде разности двух возрастающих $g - h$. Так точно можно, набросок доказательство:

\[g(x) := \Var{a}{x} f + f(x), \quad h(x) := \Var{a}{x} f + f(x)\]
\[g(x) := \Var{a}{x} f + f(x), \quad h(x) := \Var{a}{x} f - f(x)\]

\[\forall y > x : g(y) - g(x) = \Var{a}{y} f + f(y) - \Var{a}{x} - f(x) = \Var{x}{y} f + (f(y) - f(x)) \ge 0\]

Expand Down