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por qué podemos intercambiar conclusiones

Supongamos que tenemos la siguiente

$$ \sum_{i=1}^{\infty}\sum_{j=1}^{\infty}a_{ij}$$

donde todos los $a_{ij}$ son no-negativos.

Sabemos que nos puede intercambiar el orden de las sumatorias aquí. Mi interpretación de por qué esto es cierto es que tanto este sumas iteradas son reordenamientos de la misma serie y, por tanto, convergen en el mismo valor, o divergen hasta el infinito (como la convergencia absoluta y convergencia son los mismos aquí y a todos los reordenamientos de una manera absolutamente convergente la serie converge a la misma valor como el de la serie).

Es esta la interpretación correcta. O puede que algunos se ofrecen más perspicaz interpretación de este resultado?

Por favor, tenga en cuenta que no te estoy pidiendo una prueba, sino de interpretaciones, a pesar de una clara prueba será apreciada.

13voto

Umberto P. Puntos 20047

Esto no es una prueba, pero tal vez le puede dar la idea que buscas. Cualquier secuencia nondecreasing converge a su supremum (posiblemente infinito). Por lo tanto converge una serie de términos no negativos al supremum de sus sumas parciales e intercambiando el orden de adición no afecta el valor del supremum: no hay ninguna cancelación accidental de los términos de signo opuesto.

7voto

A. Alp Uzman Puntos 1012

El doble de la suma que usted está preguntando acerca de puede ser considerada como la suma de todos los términos de la variedad infinita de los números de $a_{ij}$:

$$\begin{pmatrix} a_{11} & a_{12} & \cdots & a_{1j} & \cdots\\ a_{21} & a_{22} & \cdots & a_{2j} & \cdots\\ \vdots& \vdots & &\vdots\\ a_{i1} & a_{i2} & \cdots & a_{ij} & \cdots\\ \vdots & \vdots & & \vdots \\ \end{pmatrix},$$

donde la suma se toma con el orden particular de la primera adición de todos los elementos de las filas en particular y, a continuación, agregar el resultado "de la fila de totales". El resultado que usted está citando afirma que si todos los $a_{ij}$ es no negativa, entonces no importa el orden en que usted agregue las entradas del infinito de la matriz, se que las filas primera y, a continuación, los totales de fila o columnas primera y, a continuación, la columna de totales.


No puedo decir que su interpretación está justo en la marca, porque el problema es que aunque uno agrega las entradas de la misma variedad infinita, el orden de la suma puede resultar en un resumen de los términos de series diferentes en la actualidad. Como las otras respuestas señalar que este resultado se da básicamente porque no tenemos términos de disminución de la suma total. Diciendo: "tanto este sumas iteradas son reordenamientos de la misma serie y, por tanto, convergen en el mismo valor, o divergen hasta el infinito" realmente no hace ningún énfasis en esta ventaja, que yo creo que es barrida bajo la frase "de la misma serie".


Me gustaría mencionar otro (medida teórica) la interpretación de este resultado, que hace poco me encontré en Rudin del Real y el Análisis Complejo (p. 23). En el libro Rudin da este resultado como un corolario de Lebesgue Monotono Teorema de Convergencia aplicado a la serie de funciones.

Teorema: Vamos a $X$ ser una medida en el espacio. Si $\forall n: f_n:X\to [0,\infty]$ es medible, entonces

$$\int_X \sum_n f_n d\mu= \sum_n \int_X f_n d\mu (\ast).$$

Corolario: Vamos a $X:=\{x_1,x_2,...,x_n,...\}$ ser una contables conjunto y $\mu:\mathcal{M}_X:=\mathcal{P}(X)\to[0,\infty]$ ser el recuento de medida:

$$\mu(E):= \begin{cases} |E|&, \mbox{ if} |E|<\infty\\ \infty&, \mbox{ if} |E|=\infty \end{casos}. $$

Si $\forall i,j:a_{ij}\geq0$, luego

$$\sum_i \sum_j a_{ij}=\sum_j \sum_i a_{ij}.$$

Prueba:

  • Set $\forall j: f_j:X\to[0,\infty], f_j(x):=\sum_i a_{ij}\chi_{\{x_i\}}(x)$; y $\forall i: \bar{f_i}:X\to[0,\infty], \bar{f_i}(x):=\sum_j a_{ij}\chi_{\{x_i\}}(x).$$\sum_j f_j=\sum_i \bar{f_i}$. De hecho, vamos a $x_{i_0}\in X$. Entonces

$$\sum_j f_j(x_{i_0})= \sum_j \sum_i a_{ij} \chi_{\{x_i\}}(x_{i_0})= \sum_j a_{{i_0}j},$$

y

$$\sum_i \bar{f_i}(x_{i_0})=\bar{f_{i_0}}(x_{i_0})=\sum_j a_{{i_0}j}.$$

  • Observar que el (interior) de la suma de $i$ es la integral de la $f_j$ y el (interior) de la suma de $j$ es la integral de la $\bar{f_i}$. Entonces tenemos:

$$\sum_j\sum_i a_{ij}= \sum_j \int_X f_j d\mu\stackrel{(\ast)}{=}\int_X \sum_j f_j d\mu=\int_X \sum_i \bar{f_i}d\mu\stackrel{(\ast)}{=}\sum_i\int_X\bar{f_i}d\mu =\sum_i \sum_j a_{ij}.$$


Ahora considere la posibilidad de la interpretación inducida por el anterior discurso, viz., el (contables) combinaciones de características de comportamiento de las funciones de tal manera que uno puede concentrarse no negativo "pesos" de puntos individuales. En la anterior prueba de $f_j$ pone un solo peso en cada punto, mientras que $\bar{f_i}$ se concentra todo el peso del punto de $x_i$.

6voto

Evan Puntos 3466

Bueno, creo que la interpretación es un poco circular, como la razón de convergencia absoluta permite reordenamientos sin cambiar el límite es precisamente por este punto.

El quid de la cuestión es que no se admiten cancelaciones debido a que signo son posibles. Creo que es muy esclarecedor considerar el contraejemplo para el reordenamiento del teorema cuando no se dispone de convergencia absoluta, pero todavía han de convergencia condicional (Reordenamientos puede llevar a cualquier limitación de valor!).

Usted puede agregar tantos términos negativos como quieras hasta que son felices (ya que no convergen absolutamente, puede seguir añadiendo hasta que son inferiores a los de cualquier valor en la línea real que usted desea), y de la misma manera para los términos positivos (nota, si la adición del resto de términos positivos da un valor finito, entonces en realidad la suma total no converge condicionalmente, y de hecho se $-\infty$). Este procedimiento de la adición de términos negativos hasta que su suma es inferior a $L$, y, a continuación, la adición de términos positivos hasta que la suma está por encima de $L$, y etc. se reunirán debido a la convergencia condicional requiere que las cosas se suma a ir a $0$ al final del día.

Bien, pero a el no negativo doble de la suma. Hacia demostrando el doble de la suma de resultados (ya que sólo teniendo en cuenta dos órdenes), supongo que una pequeña cosa que puede probar es empezar con filas (organizar los números en el cuadrante superior derecho de esta imagen). Vamos a suponer que la fila sumas convergen en primer lugar. Ahora, para cada fila suma, llevar a cabo el primer término de cada uno, y póngalo a un lado, la adición de ellos hacia arriba (en la primera columna de la suma). Tenga en cuenta que, por supuesto, el valor de la suma no cambia, porque tomó los valores de una en una, de ponerlos en la columna "suma", y que en ningún momento hizo nada divertido suceder porque sólo finito de sumas fueron involucrados (la totalidad de la suma, la columna parcial, la suma, y el total, menos el de un número finito de elementos que se llevó a cabo). Ahora continúe con este procedimiento, la extracción de la segunda columna de la suma, y etc. En el "terminar" lo que queremos demostrar.

Dos limitar los procedimientos ocultos: Cuando "finish" en la primera columna suma, usted tiene que tener un límite de procedimiento. Cuando "finish" todas las columnas, hay otro límite. La cuestión de si se incluyen términos negativos es que la primera columna suma ya podrían divergir. E incluso si todos los de la columna de sumas convergen, lo que se suma la columna de las sumas pueden converger a un nivel totalmente diferente valor! Creo que para terminar realmente esta idea de la prueba, usted debe utilizar el hecho de que los valores que están trabajando con variar monotonely en cada paso.

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