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¿Es el laplaciano en una variedad el límite de la gráfica laplaciana?

Este es el tipo de cosa que tengo en mente. Deje $M$ ser un colector de Riemann compacta, si ayuda, y deje $\Delta_M$ ser la de Laplace-Beltrami operador. Elegir una secuencia de triangulaciones de $M$, de modo que los triángulos en la $n$th triangulación todos tienen un diámetro menor que $1/n$, y deje $\Delta_n$ denotar la gráfica correspondiente de Laplace, es decir, el operador que envía una función de $f$ en los vértices de una gráfica de la función cuyo valor en un vértice es el promedio de $f$ en todos los vértices vecinos.

Hay un sentido preciso en que $\Delta_n$ converge a $\Delta_M$? Si no, podemos, al menos, calcular espectral de invariantes para $\Delta_M$ el uso del espectro de invariantes para $\Delta_n$?

La pregunta es un poco extraña, ya que el gráfico Laplaciano actúa sobre un espacio de dimensión finita (finita gráfico), mientras que el ordinario Laplaciano es una desenfrenada operador en infinitas dimensiones espacio de Hilbert. Tampoco está claro que los dos operadores de capturar el mismo tipo de información geométrica; por ejemplo, la dimensión de $M$ puede ser recuperado de $\Delta_M$, pero no es obvio para mí cómo calcular la dimensión de $M$ de la $\Delta_n$'s. Sin embargo, mi intuición me dice que hay algo ahí fuera.


Agregado: Gracias a todos por los enlaces / referencias - voy a necesitar un par de días más para perseguirlas. Me alegro de que no hay tanta literatura sobre esta cuestión!

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Jeremy Powell Puntos 101

Si laplaciano $\Delta_n$ está definido sólo como $\[\Delta_n f\](u)=\sum_v (f(v)-f(u))$, donde la suma es sobre todos los vecinos de v con el vértice u, entonces la respuesta es NO. Informal razón es que ese $\Delta_n$ no se siente la incrustación de la gráfica en el manifold $M$ a todos.

Enfoque más prometedor es definir $\Delta_n$ as $\[\Delta_n f\](u)=\sum_v c(uv)(f(v)-f(u))/m(u)$ con algún borde pesos $c(uv)$ y pesos de vértices $m(u)$ dependiendo de la incrustación de la gráfica en $M$. Para la correcta elección de los pesos de la respuesta es positiva en algunos casos particulares: por ejemplo, la plaza de celosía en el avión, isoradial triangulación del plano, regular la triangulación del avión. En general no es `natural" laplaciano $\Delta_n$ tal que la convergencia se mantiene.

Aquí hay algunas referencias, véase también referencias en el mismo:

[1] M. Wardetzky, S. Mathur, F. Kaberer, E. Grinspun, Discreto Laplace operadores: no hay almuerzo gratis, Eurographics Symp. Geom. Procesamiento, A.~Belyaev, M.~Garland (eds.), 2007.

[2] D. Chelkak y S. Smirnov, Discretos análisis complejo en isoradial gráficos, Adv. de Matemáticas., a aparecer, http://arxiv.org/abs/0810.2188v2.

[3] R. Courant, K. Friedrichs, H. Lewy, Uber die partiellen Differenzengleichungen der mathematischen Physik, Matemáticas. Ann. 100, (1928), 32--74. Inglés trad.: IBM Diario (1967), 215--234. Ruso trad.: Russ. De matemáticas. Encuestas 8 (1941), 125--160. http://www.stanford.edu/class/cme324/classics/courant-friedrichs-lewy.pdf

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Rakesh Juyal Puntos 203

Un papel que parece dar un panorama de alto nivel y referencias útiles es Cantante, A. "De la gráfica para el colector de Laplace: La tasa de convergencia". Appl. Comput. Harmon. Anal. 21, 128 (2006). (enlace)

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Simon Hodgson Puntos 285

Koltchinskii, un estudio de Gine, cómo los laplacianos discretos construyeron puntos aleatoriamente muestreados en una variedad aproximada al verdadero laplaciano:

http://projecteuclid.org/DPubS?service=UI&version=1.0&verb=Display&handle=euclid.lnms/1196284116

3voto

Ashley Clark Puntos 6806

El trabajo de Yves Colin de Verdi`ere no el$\mu-$ invariante de gráficos fue motivado por la discretización de operadores de Schr \ "odinger en superficies (dotados de métricas riemannianas). Sus documentos (principalmente en francés pero probablemente en gran medida legibles por alguien que habla inglés) por lo tanto, sobre el tema puede ser interesante para usted, vea por ejemplo su libro "Specters de graphe", Cours Spécialisés, 4. Société Mathématique de France, París, 1998. viii +114 pp.

2voto

eran Puntos 12628

Por alguna razón, esta es una pregunta muy estudiada en la comunidad de científicos teóricos de la informática. Algunos documentos relevantes (y bastante interesantes) han sido escritos por Belkin y Niyogi; y por Audibert, Hein y von Luxburg.

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