توزیع یکنواخت
در ریاضیات ، دنباله { ها 1 ، ها 2 ، ها 3 ، ...} از اعداد حقیقی گفته می شود equidistributed یا توزیع یکنواخت ، اگر نسبت به شرایط حال سقوط در یک فاصله فرعی متناسب با طول که فاصله است. چنین توالی هایی در نظریه تقریب Diophantine مورد مطالعه قرار گرفته و کاربردهایی در ادغام مونت کارلو دارند .
فهرست
- 1تعریف
- 2توزیع ماژول توزیع 1
- 3دنباله خوب توزیع شده
- 4توالی ها با توجه به یک اقدام دلخواه تقسیم می شوند
- 5همچنین ببینید
- 6یادداشت
- 7منابع
- 8خواندن بیشتر
- 9لینک های خارجی
تعریف [ ویرایش ]
دنباله { ها 1 ، ها 2 ، ثانیه 3 ، ...} از اعداد حقیقی گفته می شود equidistributed در غیر منحط فاصله [ ، ب ] اگر برای هر فاصله فرعی [ ج ، د ] از [ ، ب ] ما داریم
(در اینجا ، نماد | { s 1 ، ... ، s n } ∩ [ c ، d ] | تعداد عناصر ، از اولین عناصر n دنباله ، که بین c و d است را نشان می دهد .)
به عنوان مثال ، اگر یک دنباله در [0 ، 2] تقسیم شود ، از آنجا که فاصله [0.5 ، 0.9] 1/5 طول بازه [0 ، 2] را اشغال می کند ، به عنوان n بزرگ می شود ، نسبت n اول اعضای دنباله ای که بین 0.5 و 0.9 قرار دارند باید به 1/5 نزدیک شوند. با بیان آزادانه می توان گفت که هر یک از اعضای دنباله به همان اندازه احتمال دارد که در هرجای دامنه خود قرار بگیرد. با این حال ، این به این معنی نیست که} s n a دنباله ای از متغیرهای تصادفی است. بلکه یک توالی مشخص از اعداد واقعی است.
اختلاف [ ویرایش ]
تعریف ما اختلاف D N برای دنباله { ها 1 ، ها 2 ، ها 3 ، ...} با توجه به بازه [ ، ب ] عنوان
در نتیجه اگر اختلاف D N به صفر متمایل شود ، N در حالی که N تمایل به بی نهایت دارد ، توالی توزیع می شود.
توزیع سهام یک معیار نسبتاً ضعیف برای بیان این حقیقت است که یک توالی بخش را پر می کند و هیچ شکافی را ندارد. به عنوان مثال ، نقاشی های یکنواخت متغیر تصادفی بر روی یک بخش در بخش تقسیم می شود ، اما شکاف های بزرگی در مقایسه با یک دنباله وجود خواهد داشت که در ابتدا تعداد زیادی از ε در قطعه ، برای برخی کوچک ε ، با روشی مناسب انتخاب شده وجود خواهد داشت. ، و سپس این کار را برای مقادیر کوچکتر و کوچکتر ε ادامه می دهد. برای معیارهای قوی تر و برای ساخت توالی هایی که به طور یکنواخت تر توزیع می شوند ، دنباله عدم اختلاف را مشاهده کنید .
معیار انتگرال ریمان برای توزیع مجدد [ ویرایش ]
به یاد بیاورید که اگر f تابعی با انتگرال ریمان در فاصله [ a ، b ] باشد ، آنگاه انتگرال آن حد مبالغ ریمان است که با نمونه برداری از عملکرد f در مجموعه ای از نقاط منتخب از یک قسمت خوب از فاصله انتخاب شده است. بنابراین ، اگر یک دنباله در [ a ، b ] تقسیم شود ، انتظار می رود که این دنباله برای محاسبه انتگرال یک تابع یکپارچه ریمان استفاده شود. این منجر به معیار [1] برای دنباله توزیع شده می شود:
فرض کنید { s 1 ، s 2 ، s 3 ، ...} دنباله ای است که در بازه [ a ، b ] موجود است. در نتیجه وضعیت های زیر یکسان اند:
- دنباله در [ a ، b ] تقسیم می شود.
- برای هر تابع یکپارچه سازگار با ریمان ( دارای ارزش پیچیده ) f : [ a ، b ] ℂ ، حد زیر حاوی:
| نشان دادناثبات |
|---|
این معیار منجر به ایده ادغام مونت-کارلو می شود ، جایی که انتگرال ها با نمونه گیری از عملکرد بر روی دنباله ای از متغیرهای تصادفی که در فاصله زمانی توزیع شده اند محاسبه می شوند.
نمی توان ملاک انتگرال را به طبقه ای از کارکردهای بزرگتر از مواردی که یکپارچه سازگار با ریمان هستند ، تعمیم داد. به عنوان مثال ، اگر انتگرال Lebesgue در نظر گرفته شود و f در L 1 در نظر گرفته شود ، این معیار با شکست مواجه می شود. به عنوان نمونه متقابل ، f را به عنوان تابع نشانگر دنباله توزیع شده توزیع کنید. سپس در معیار ، سمت چپ همیشه 1 است ، در حالی که سمت راست صفر است ، زیرا دنباله قابل شمارش است ، بنابراین f تقریباً در همه جا صفر است .
در حقیقت ، قضیه De Bruijn-Post معکوس معیار فوق را بیان می کند: اگر f تابعی باشد به گونه ای که معیار فوق برای هر توالی توزیع شده در [ a ، b ] نگه داشته باشد ، آنگاه f در ریمان یکپارچه است [ a ، b ] [2]
توزیع ماژول توزیع 1 [ ویرایش ]
دنباله { 1 ، 2 ، 3 ، ...} از اعداد حقیقی گفته می شود equidistributed پیمانه 1 یا توزیع یکنواخت پیمانه 1 اگر دنباله ای از قطعات کسری از N ، مشخص شده توسط { N } یا با a n - ⌊ a n ⌋ ، در فاصله [0 ، 1] تقسیم می شود.
مثالها [ ویرایش ]
تصویر از پر کردن فاصله واحد ( X محور) با استفاده از اولین نفر از ون der Corput توالی قوانین و مقررات، N 0-999 ( Y محور). درجه بندی رنگ به دلیل بی حس کردن است.
- قضیه equidistribution : دنباله از همه تقسیم عددی بر مضرب از غیر منطقی α ،
0 ، α ، 2 α ، 3 α ، 4 α ، ...
مدول 1 توزیع شده است. [3]
- به طور کلی ، اگر p چند جملهای با حداقل یک ضریب غیر از اصطلاح ثابت ثابت غیرمنطقی باشد ، توالی p ( n ) به صورت یکنواخت توزیع می شود.
این توسط ویل اثبات شد و کاربردی از قضیه تفاوت ون درپروت است. [4]
- ورود به سیستم دنباله ( N ) است نه توزیع یکنواخت پیمانه 1. [3] این واقعیت است که مربوط به قانون بنفورد .
- توالی همه ضربات α غیر منطقی توسط اعداد پی در پی ،
2 α ، 3 α ، 5 α ، 7 α ، 11 α ، ...
این یک قضیه معروف از نظریه اعداد تحلیلی است که توسط IM Vinogradov در سال 1948 منتشر شده است . [5]
- های van der توالی Corput equidistributed است. [6]
ملاک ویل [ ویرایش ]
معیار ویل بیان می کند که توالی a n به صورت پراکنده توزیع می شود اگر فقط و فقط برای همه عدد صحیح غیر صفر ℓ ،
این ملاک نامگذاری شده است و برای اولین بار توسط هرمان ویل تدوین شده است . [7] این اجازه می دهد تا سوالات توزیع توزیع به مرزهای مبالغ نمایی کاهش یابد ، یک روش اساسی و کلی.
| نشان دادنطرح اثبات |
|---|
کلیات [ ویرایش ]
- یک شکل کمی از ملاک ویل توسط نابرابری اردو-توران ارائه شده است .
- ملاک ویل به طور طبیعی به ابعاد بالاتر گسترش می یابد ، با فرض کلیات طبیعی تعریف مدول توزیع 1 توزیع:
دنباله V N بردارها در R K است پیمانه 1 equidistributed اگر و تنها اگر برای هر بردار ℓ ∈ غیر صفر Z K ،
مثال استفاده [ ویرایش ]
معیار ویل را می توان برای اثبات قضیه تقسیم توزیع به کار برد ، با بیان اینکه توالی ضرب های 0 ، α ، 2 α ، 3 α ، ... برخی از عدد واقعی α به صورت مجزا تقسیم می شود اگر و فقط اگر α غیر منطقی است. [3]
فرض α غیر منطقی است و معنی توالی ما توسط J = jα (که در آن J شروع می شود از 0، به ساده فرمول بعد). بگذارید ℓ ≠ 0 عدد صحیح باشد. از آنجا که α غیر منطقی است ، ℓα هرگز نمی تواند یک عدد صحیح باشد ، بنابراینهرگز نمی تواند 1. با استفاده از فرمول جمع یک سری هندسی محدود ،
محدود محدود که به n بستگی ندارد . بنابراین ، پس از تقسیم n و اجازه دادن به n تمایل به بی نهایت ، سمت چپ به سمت صفر گرایش پیدا می کند و ملاک ویل راضی است.
در مقابل، توجه کنید که اگر α منطقی است و سپس این دنباله equidistributed نمی پیمانه 1، چرا که تنها تعداد محدودی از گزینه های برای بخش کسری وجود دارد J = jα .
قضیه تفاوت ون در کرپت [ ویرایش ]
قضیه Johannes van der Corput [8] بیان می کند که اگر به ازای هر ساعت دنباله s n + h - s n به صورت یکنواخت مدولو 1 توزیع شود ، بنابراین s n نیز وجود دارد . [9] [10] [11]
های van der مجموعه Corput مجموعه ای است H از اعداد صحیح به طوری که اگر برای هر ساعت در H دنباله بازدید کنندگان N + ساعت - بازدید کنندگان N یکنواخت توزیع پیمانه 1، پس است N . [10] [11]
قضایای متریک [ ویرایش ]
قضایای متریک رفتار یک دنباله پارامتری را برای تقریباً تمام مقادیر پارامتر α توصیف می کند : یعنی برای مقادیر α که در بعضی از مجموعه های استثنایی Lebesgue قرار ندارد ، صفر را نشان داد.
- برای هر دنباله اعداد صحیح متمایز b n ، دنباله { b n α mod تقسیم شده است مود 1 برای تقریباً تمام مقادیر α . [12]
- دنباله { α n mod تقریباً برای همه مقادیر α > 1 تقسیم می شود. [13]
معلوم نیست که آیا توالی { E N } یا { π N } هستند وزارت دفاع 1. equidistributed با این حال مشخص است که دنباله { α N } است نه وزارت دفاع 1 equidistributed اگر α است تعداد PV .
دنباله خوب توزیع شده [ ویرایش ]
گفته می شود که دنباله های 1 ، s 2 ، s 3 ، ...} از اعداد واقعی به خوبی توزیع می شود در [ a ، b ] اگر برای هر زیر مجموعه [ c ، d ] از [ a ، b ] ما داشته باشیم.
به طور یکنواخت در k . واضح است که هر توالی خوب توزیع شده به طور یکنواخت توزیع می شود ، اما معکوس نگه ندارد. تعریف modulo 1 به خوبی توزیع شده مشابه است.
توالی ها با توجه به یک اقدام دلخواه تقسیم می شوند [ ویرایش ]
برای یک فضای اندازه گیری احتمال دلخواه، دنباله ای از امتیازات
گفته می شود که با توجه به تقسیم توزیع می شودمو
اگر میانگین اندازه گیری نقاط ضعیف به هم گرایش پیدا کند
: [14]
در هر اندازه گیری احتمال بورل در یک فضای قابل تفکیک و اندازه گیری ، یک توالی پراکنده توزیع شده با توجه به اندازه گیری وجود دارد. در واقع ، این بلافاصله از این واقعیت ناشی می شود که چنین فضایی استاندارد است .
پدیده عمومی توزیع مجدد برای سیستم های دینامیکی مرتبط با گروه های دروغ بسیار پیش می آید ، به عنوان مثال در راه حل مارگولیس برای حدس Oppenheim .
همچنین مشاهده کنید [ ویرایش ]
منابع
https://en.wikipedia.org/wiki/Equidistributed_sequence#Weyl's_criterion
در این وبلاگ به ریاضیات و کاربردهای آن و تحقیقات در آنها پرداخته می شود. مطالب در این وبلاگ ترجمه سطحی و اولیه است و کامل نیست.در صورتی سوال یا نظری در زمینه ریاضیات دارید مطرح نمایید .در صورت امکان به آن می پردازم. من دوست دارم برای یافتن پاسخ به سوالات و حل پروژه های علمی با دیگران همکاری نمایم.در صورتی که شما هم بامن هم عقیده هستید با من تماس بگیرید.