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大数据-算法-泛函不等式的推广及应用.pdf
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2022-04-15
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《大数据-算法-泛函不等式的推广及应用》这篇文献深入探讨了泛函不等式在不同领域的应用,特别是如何将其推广至更广泛的数学空间并应用于数据分析与算法设计。文章分为四个章节,每个章节都围绕着泛函不等式的核心概念展开。 第一章主要关注超Poincaré不等式的推广。在传统的L^2空间基础上,作者将其扩展到L^p空间(p为正偶数),并在带有度量的空间中研究了紧半群的性质和扰动结果。这不仅深化了我们对这些不等式理解,也为处理更复杂的数据集提供了理论支持。 第二章进一步探讨了在2/(1<p<∞)空间上的超Poincaré不等式。这一章提出了半群的半紧性和紧性的新条件,以及相应的扰动结果。通过对这类不等式的深入研究,作者还应用这些理论研究了黎曼流形上非对称扩散算子的本征谱问题,成功验证了先前的一项重要成果。 第三章引入了G. Lumer的半内积概念,以此为基础在Banach空间上建立了泛函不等式。这个创新的方法扩展了Hilbert空间中关于超Poincaré不等式和弱Poincaré不等式的理论,为解决大数据环境下的非线性问题提供了新的工具。 最后一章聚焦于正定自伴算子满足超Poincaré不等式的情况,并证明其分数幂也满足类似不等式。通过这种方式,作者讨论了与之相关的半群的超有界性、超级有界性和超极有界性之间的关系,这对于理解和优化大数据算法的性能至关重要。 总结来说,这篇文献通过泛函不等式的推广,不仅在数学理论上有所突破,也为大数据分析和算法设计提供了新的理论基础。无论是对数据建模、处理复杂数据结构,还是在优化计算效率方面,这些研究成果都将产生深远的影响。
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泛函不等式的推广及应用
摘要
本文共分四章
,
在第一章中
,
我们首先将超
Poinca
代不等式推广到厶"
(p
为正偶数)空间上
,
得到了紧半群的一个充要条件和扰动结果
,
推广了厶
2
空
间上的相关结论.第二章讨论一般
2/(1<
p<
cx^)
空间上的超
p
oincai€
不等
式
,
得到
2/
空间上半群的半紧性和紧性的充要条件及相应的扰动结果
,
同时
给出超
Poinca
代不等式成立的一个充分条件.作为应用
,
研究了黎曼流形上一
类非对称扩散算子的本征谱
,
证明了
[
18
]
中的一个主要结果.第三章借助
G.
Lumer
提出的半内积概念建立了
Banach
空间上的泛函不等式
,
推广了
Hilbert
空间上
[
24
]
中关于超
Poincare
不等式和
[
17
]
中关于弱
Poinca
代不等式的有关
结果
.
第四章我们证明了当正定自伴算子厶满足超
Poincai€
不等式时
,
厶的分
数幕厶
a
也满足相应的超
Poincai^
不等式
,
由此进一步讨论了相应半群的几种
超有界性之间的关系.
关键词:泛函不等式;紧半群;半紧性;扰动
;
半内积;超有界性;算子的分数幕
Generalizations
and
Applications
of
Functional
Inequalities
Abstract
This
thesis
is
divided
into
four
parts.
In
the
first
chapter,
the
super-
Poincai^
inequality
is
generalized
to
-space
(
p
is
a
positive
even
number
)
w.
r.
t
a
measure
space,
and
a
sufficient
and
necessary
condition
for
compact
semi
grou
p
and
a
perturbation
result
are
given,
which
generalize
some
known
results
obtained
on
the
—
space
w.
r.
t
a
measure
space.
In
the
second
chapter,
we
study
the
super-Poinca
代
inequality
on
space
(
1
<
p
<
*
)
,
the
necessary
and
sufficient
conditions
for
semicompact
and
compact
property
of
semigroup
and
a
perturbation
result
are
presented,
meanwhile,
a
sufficient
condition
for
super-Poincare
inequality
is
shown.
As
applications,
the
essential
spectrum
of
a
class
of
non-symmetric
diffusion
operators
on
Riemannian
manifold
is
studied,
which
leads
to
a
proof
of
a
main
result
in
[
18]
.
In
the
third
chapter,
functional
inequalities
on
Banach
space
are
established
by
using
the
concept
of
semi-inner-
product
introduced
by
G.
Lumer.
Some
known
results
obtained
on
the
Hilbert
space
by
using
super-Poincai^
inequality
in
[
24]
and
weak
Poincai^
inequality
in
[17]
are
generalized.
In
the
last
chapter,
under
the
hypo
thesis
that
a
super-
Poincai^
inequality
is
satisfied
by
a
positive
definite
self-adjoint
operator
we
prove
the
corresponding
inequality
for
the
fractional
powers
of
・
We
also
dis
cuss
the
hyp
erbounded,
superbounded
and
ultrabounded
prop
erties
for
the
cor
re
-
spending
semigroups
・
Key
words
:
functional
inequalities
;
compact
semigroup
;
semicompactness
;
per-
turbation
;
semi-inner-product
;
ultra
(hypen
super)
bounded
;
fractional
powers
of
operator
综述
第一章
§1
§2
第二章
§1
§2
第三章
§1
§2
第四章
§1
§2
目
录
超
Poincai^
不等式在
为正偶数)空间上的推广
超
Poincai^
不等式的建立
扰动定理及其应用
一般厶"(
1<
X)空间上的超
Poincare
不等式
超
Poincai^
不等式在厶"
(
1
<
)
空间上的推广
扰动定理及其应用
Banach
空间上的泛函不等式
弱
Poincai^
不等式与半群的收敛性
Banach
空间上的超
Poinca
代不等式
正定自伴算子分数幕的泛函不等式
正定自伴算子分数幕的超
Poincai^
不等式
半群的超有界性
参考文献
致谢
4
4
7
11
11
17
19
19
24
28
28
31
33
35
综述
泛函不等式在泛函分析
、
黎曼几何
、
马氏过程以及统计物理等诸多领域都是强有力的
研究工具
,
原因就在于关于狄氏型
(
Dirichlet
form
)
的泛函不等式与对应的算子半群的压缩
性以及生成元的谱性质三者之间有着非常紧密的联系
[
参见
2
—
5,
12,25
]
.
设
(
E,
•
咎
“
)
是
概率空间
,
(
浜
Q
(
£
))
为厶
2
(
卩
)
上的对称狄氏型
,
记
{
P
小
A0
和
(
厶
Q
(
厶
)
)
分别为狄氏型
所对应的次马氏半群及其生成元
(
参见
[
15
]
)
.经典的泛函不等式如
Poinca
代不等式
%
和
(
/
)
卩
(
/
)
2
W
。
多
(
/
,
/
)
,
e
(
r
)
以及
Log-Sobolev
不等式
(
/
)
AM
(
/2iog/2
)
—
M
(
/2
)
]
og/
(
/2
)
w
c
。
歩
(
/,/
)
,
都有着广泛的应用
[
参见
2,4,5,
10
]
.Poincar6
不等式成立等价于半群
{
只
}
心
。
是指数遍历
的
,
即
II
A
-
M
II
,
也等价于生成元厶有谱空隙
.1976
年
,
L.
Gross
首先在
[
10
]
中证
明了
Log-Sobolev
不等式成立等价于半群
{
只
}
心
。
是超压缩的,
i.e.
存在
0,
使得
IIP,
II2
-4
<
1.
下面简要介绍一下本文的主要研究内容.
一
、
超
Poinca
代不等式
、
半群性质与生成元的谱
由于
Log-Sobolev
不等式成立蕴含
Poincare
不等式成立
,
为了研究
Log-Sobolev
不等式
是否比
PoincarO
不等式蕴含生成元更多的谱性质
,
王凤雨于
2000
年首次在
[
21
]
中引入如
下超
Poinca
代不等式
+PO"
(
I/
1
)
2,
ro,
其中
ro>O
为常数
,
3
:
(
ro,
+
00
)
p
(
0,
+
oo
)
为递减函数.并在
[
21
]
中证明了对流形上
的对称扩散过程和一类跳过程,上述超
PoincarO
不等式在厶为概率测度
)
上成立等
价于
(
一厶
Q
(
厶
)
)
的本征谱包含在
[
心|,
+*
)
中
,
并利用该不等式估计了生成元的高阶
特征值.上述超
PoincarO
不等式的优点在于它覆盖了所有经典的
Poincar^-Sobolev
型不等式
[
参见
22,
推论
1.1
]
.
相应的结果在
[
9
]
中被扩展到了歩为强制闭型的框架之下
,
在
[
23
]
中
又研究了参考测度
M
是无穷测度时的情形
.2004
年
,
王凤雨将超
Poinca
代不等式推广到了
抽象
Hilbert
空间上
[
参见
24
]
.
为了研究一般
Banach
空间上的半群性质和生成元的谱
,
我
们自然希望可以建立
Banach
空间上的超
Poinca
代不等式.为此
,
本文首先考虑一种特殊情
况
,
即首先将超
Poinca
代不等式推广到了
空间上
,
得到半群的紧性及半紧性的充要条件
和一些扰动结果
,
同时也给出了半群的一些有界性条件
,
其中定理
1.1
和定理
1.2
是
[
24
]
—
1
—
中定理
2.1
以及
[
22
]
中定理
3.1
在厂
0
=
0
时的推广
,
而且采用了新的证明方法.因为
[
24
]
与
[
22
]
中定理的证明方法均依赖于生成元厶是自伴算子的条件
,
故它们中的证明方法无
法移植到定理
1.2
的证明之中.定理
2.
1
给出了超
PoincarO
不等式与半群算子尾范数估计
之间的相互关系.定理
2.
5
则给出了厶
P
空间上超
PoincarO
不等式成立的一个充分条件
,
将
[
21,
定理
3.1
]
中关于
卩
为概率测度时的结论推广到了最一般的情况
:
IV
M
为-有限测度.最后作为应用
,
我们讨论了黎曼流形上一类非对称扩散算子
,
利用
芒
空
间上的扰动定理很容易地证明了定理
2.
7,
而该定理就是
[
18
]
中主要定理
1.4
关于本征谱
空的论断.在第三章
§2
节利用
G.
Lumer
提出的半内积概念建立了
Banach
空间上的超
Poinca
代不等式
,
将
[
24
]
中在
Hilbert
空间中的许多结果均推广到了一般
Banach
空间上.
二
、
弱
Poinca
代不等式与半群的收敛速度
收敛速度的研究是当今马氏过程理论等许多领域中的一个重要研究课题
,
原因在于
它有着非常广泛的应用.比如
,
它提供了一种有效的工具去描述相变现象以及随机算法的
有效性
,
而这些都是现在非常热门的研究课题.众所周知
,
Poincar6
不等式成立等价于半群
是指数式收敛的.为了描述比指数式收敛更慢的收敛速度
,
1990
年
T.M.
Liggett
在
[
13
]
中
引入了下述
Nash
型不等式
C
°
歩
(
/,/
)
w
。
①
(
/
)
⑷
,
M
(
/
)
=
0,
e
(
r
)
,
其中
厂
=
1,
C
为正常数.①:厶
2
(
“
)
-
[
0,
門满足
①
/
①
(
/
)
,
Vc
E
2
(
M
)
.
Liggett
在
[
13
]
中证明了上式成立等价于半群是代数式收敛的
,
即
m
(
(
p
/
)
2
)
W
C
。
厂
。
①
(
/
)
,
0,/
e
厶
2
(
卩
)
,
"
(
/
)
=
0,
其中
C
为某个正常数.
并应用该不等式来研究一些自旋系统的性质.为了研究半群更一般的收敛速度
,2001
年
M
.
Rockner
和王凤雨在
[
17
]
中引入了下述厶气卩
)
上的弱
Poinca
代不等式
,
a
(
r
)
r
(
/,/
)
+
厂①
(
/
)
,
M
(
/
)
=
0,
W
Q
(
歩
)
,
其中
a
是
(
0,
oo
)
上的非负递减函数
,
①的定义同上.在
[
17
]
中不仅证明了弱
Poinca
代不等
式覆盖了
Liggett
的上述结果,更主要的是弱
Poinca
代不等式可以精确的刻划半群的各种
收敛速度
,
并将文中结果应用于随机量子场理论的研究.本文在第三章
§1
中建立了一般
Banach
空间上的弱
Poincare
不等式
,
定理
3.
1
和定理
3.3
给出了一般
Banach
空间上弱
Poinca
代不等式与半群收敛速度之间的相互刻划
,
推广了
[
17
]
中的相关结论.推广过程中
最大的困难在于证明关键性的引理
3.
2
.由于
[
22,
引理
2.1
]
和
[
17,
引理
2.2
]
的证明方法
均需利用自伴或正规算子的谱表现定理
,
所以该证明方法对
Banach
空间上的算子已经失
效.引理
3.
2
不仅采用了全新的证明方法
,
而且较大程度地放宽了
[
17
]
中引理
2.
2
的条件.
-
2
-
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