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¿Cuáles son las aplicaciones del análisis funcional?

Hace poco tuve un curso sobre análisis funcional. Estaba pensando en estudiar las aplicaciones matemáticas del análisis funcional. Me enteré de que tenía algunas aplicaciones en el cálculo de variaciones. No estoy interesado específicamente en las aplicaciones del análisis funcional en las ramas puras de las matemáticas, sino más bien en las matemáticas aplicadas.

¿Puede alguien explicar brevemente cuáles son las aplicaciones matemáticas del análisis funcional? También, por favor, sugiera algunos buenos libros para ello.

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¿Qué entiende usted por aplicación? ¿Aplicación matemática o uso real en el mundo de los negocios? En cuanto a esto último, la mayoría de los cálculos numéricos de las EDP, como el método de los elementos finitos, son en cierto modo análisis funcionales aplicados.

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¿No se considera que la optimización de los funcionales del mundo real es una aplicación del análisis funcional? Por ejemplo, si quieres encontrar el camino que recorrerá un rayo de luz en un medio, creo que utilizarías el cálculo de variaciones para minimizar el tiempo de viaje. ¿Es eso una respuesta a tu pregunta?

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Lo que veo aquí es una pregunta con varias insignias bonitas, algunas respuestas considerablemente votadas, una respuesta aceptada y una respuesta con una recompensa de +50. Así que tengo mucha curiosidad por saber qué más esperas que se pueda aportar a todo esto.

56voto

Adam Bergmark Puntos 2337

A partir de von Neumann y su contribución a la teoría económica (1937, existencia de un equilibrio óptimo en el modelo de crecimiento económico )

El modelo de von Neumann y los primeros modelos de equilibrio general

Hay muchas aplicaciones del análisis funcional en la teoría económica:

Análisis funcional y teoría económica

En Matemáticas Financieras, en la primera Teorema fundamental de la fijación de precios de los activos El teorema de Hahn-Banach se aplica para demostrar que si no hay arbitraje en el mercado financiero, existe al menos una medida martingala equivalente Teorema 1 en la página 4, prueba en la página 6 .

Más para las matemáticas financieras: Optimidad y riesgo - Tendencias modernas en finanzas matemáticas .

Cálculo estocástico de Itô puede ser introducido agradablemente a través de los espacios de Hilbert, y este enfoque explica el nombre de isometría de Itô, que es de hecho una isometría en el sentido de los operadores de espacios de Hilbert. Quizá valga la pena echar un vistazo a Métodos del Espacio de Hilbert en Probabilidad e Inferencia Estadística , Espacios de Hilbert gaussianos .

También debo mencionar la Mecánica Cuántica. Partiendo de los postulados de la mecánica cuántica que utilizan nociones como espacios de Hilbert, operadores autoadjuntos (observables), estados, etc. Puede encontrar Imagen de Heisenberg muy interesante. Puedo recomendar los libros de Reed y Simon Functional Analysis - Methods of Modern Mathematical Physics. También hay libros titulados Quantum Mechanics for Mathematicians (Mecánica Cuántica para Matemáticos), quizás valga la pena encontrarlos, en lugar de los dirigidos a los Físicos.

Hay mucho más y es posible que quieras buscar en Google algunos libros más.

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De hecho, la mecánica cuántica matemática es casi en su totalidad análisis funcional; pero también en otros campos como la relatividad general esta rama de las matemáticas tiene cabida.

50voto

Steven Lu Puntos 866

Todo el campo de las ecuaciones diferenciales parciales es una aplicación (y origen de muchos problemas) del análisis funcional.

Libro: Análisis funcional, espacios de Sobolev y ecuaciones diferenciales parciales por Haim Brezis.

Notas de la conferencia: Análisis Funcional Aplicado por H. T. Banks.

Y un (gran) trozo de historia: Sobre el origen y la historia temprana del análisis funcional por Jens Lindström.

30voto

Erik Olesen Puntos 344

Otra aplicación en el mundo real (física teórica) es el formalismo de Lagrange de la mecánica clásica y moderna, que se basa en la ecuación de Euler-Lagrange, que, como bien sabes, es un resultado fundamental del análisis funcional.

Un libro sobre el tema: Mecánica lagrangiana y hamiltoniana

En particular, encuentro que una de las partes realmente emocionantes de esta teoría son los Teoremas de Noether, que relacionan las simetrías de la acción (la integral con respecto al tiempo de la Lagrangiana del sistema) de un sistema con las leyes de conservación del mismo. Este enfoque está en el centro de mucha de la física moderna, especialmente en campos como la física de partículas.

Un libro sobre este tema: Los teoremas de Noether

25voto

Matthew Scouten Puntos 2518

Gran parte de la teoría de la probabilidad puede considerarse una rama del análisis funcional (aunque algunos probabilistas podrían objetar esta afirmación). Por ejemplo, la Ley Fuerte de los Grandes Números puede considerarse un caso especial del Teorema Ergódico de Birkhoff.

16voto

A.Sh Puntos 966

También se puede optar por la vía más numérica del análisis funcional. En el estudio de los métodos de elementos finitos (abreviado FEM), por ejemplo, algunos resultados del análisis funcional que tienen aplicaciones en las EDP tienen también aplicaciones naturales, siendo el teorema de representación de Riesz y el lema de Lax-Milgram dos de los más populares. Las aplicaciones en cuestión suelen consistir en demostrar la existencia, la convergencia y los resultados de unicidad de las soluciones numéricas que se pueden conseguir.

Además, hay aplicaciones a lo largo del análisis numérico en general, pero no estoy muy familiarizado con ellas en este momento (creo que el libro de Kreyzig menciona algo, pero no tengo el libro cerca en este momento).

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