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有界變差


如果一個函式 f(x)閉區間 x in [a,b] 上具有有界變差,則存在一個 M 使得

 |f(x_1)-f(a)|+|f(x_2)-f(x_1)|+... 
 +|f(b)-f(x_(n-1))|<=M
(1)

對於所有 a<x_1<x_2<...<x_(n-1)<b

有界變差函式空間記為“BV”,並具有半範數

 Phi(f)=supintf(dphi)/(dx),
(2)

其中 phi 遍歷所有由 -1 和 1 界定的緊支撐函式。半範數等於上述所有和的 supremum,也等於 int|df/dx|dx (當此表示式有意義時)。

BoundedVariation

在區間 [0,1] 上,函式 x^2sin(1/x) (紫色) 具有有界變差,但 xsin1/x (紅色) 則不然。更一般地,如果一個函式 f 在域 U 中是區域性有界變差的,如果 f區域性可積的,f in L_(loc)^1,並且對於所有在 U 中具有緊閉包的開子集 W,以及所有在 W緊支撐光滑向量場 g,

 int_Wfdivgdx<=c(W)sup|g|,
(3)

div 表示散度,而 c 是一個常數,它僅取決於 Wf 的選擇。

這些函式構成空間 BV_(loc)(U)。它們可能不可,但根據 Riesz 表示定理,一個 BV_(loc)-函式 f 的導數是一個正則 Borel 測度 Df。有界變差函式也滿足緊緻性定理。

給定一個 f_n 函式序列 BV_(loc)(U),使得

 sup_(n)[||f_n||_(L^1(W))+int_W|Df_n|dx]<infty,
(4)

即函式在任何緊支撐開子集 W 中的總變差是有界的,存在一個子序列 f_(n_k),它在 L_(loc)^1 的拓撲中收斂到一個函式 f in BV_(loc)。此外,該極限滿足

 int_W|Df|dx<=liminfint_W|Df_(n_k)|dx.
(5)

它們也滿足龐加萊引理的一個版本。


另請參閱

緊支撐, 可微

本條目部分內容由 Todd Rowland 貢獻

使用 探索

請引用為

Rowland, ToddWeisstein, Eric W. "有界變差。" 來自 Web 資源。 https://mathworld.tw/BoundedVariation.html

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