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Acerca de fracciones de iteraciones y las integrales impropias

Deje $g(x,0) = x$ $g(x,t+1) = g(x,t) - \dfrac{1}{g(x,t)}$ para cada una de las $t$.

Desde el hecho de

\begin{align} \int_{-\infty}^{\infty}f\left(x-\frac{1}{x}\right)dx&=\int_{0}^{\infty}f\left(x-\frac{1}{x}\right)dx+\int_{-\infty}^{0}f\left(x-\frac{1}{x}\right)dx=\\ &=\int_{-\infty}^{\infty}f(2\sinh T)\,e^{T}dT + \int_{-\infty}^{\infty}f(2\sinh T)\,e^{-T}dT=\\ (collecting\space terms ) &=\int_{-\infty}^{\infty}f(2\sinh T)\,2\cosh T\,d T=\\ &=\int_{-\infty}^{\infty}f(x)\,dx. \end{align}

como se describe aquí : ¿por Qué es esta integral $\int_{-\infty}^{+\infty} F(f(x)) - F(x) dx = 0$?

Estoy tentado a concluir

$\int_{-\infty}^{\infty}f(g(x,t))=\int_{-\infty}^{\infty}f(x)\,dx.$

para cada una de las $t$.

ASÍ que me preguntaba acerca de la situación general :

Deje $H(x)$ ser real-analítica de la función tal que :

$\int_{-\infty}^{\infty}f(H(x))=\int_{-\infty}^{\infty}f(x)\,dx.$

y la integral existe,

y definir,

$G(x,0) = x$ $G(x,t+1) = H(G(x,t)) $ para cada una de las $t$.

¿Esto Siempre implica que :

$\int_{-\infty}^{\infty}f(G(x,t))=\int_{-\infty}^{\infty}f(x)\,dx.$ ?

Relacionado con :

$\int_0^{\infty} A( f(B(x)) ) + C(x) ) dx = \int_0^{\infty} f(x) dx$

Espectáculo $\int_0^\infty f\left(x+\frac{1}{x}\right)\,\frac{\ln x}{x}\,dx=0$ si $f(x)$ es un delimitada no negativo de la función de

¿Por qué es esta integral $\int_{-\infty}^{+\infty} F(f(x)) - F(x) dx = 0$?


$$edit :$$

He evitado hablar acerca de la unicidad para evitar hacer las cosas complicadas , pero cuando la unicidad de la inversa Abel funciones parece un problema, la verdad de esta conjetura podría dar una intresting unicidad de criterio para la compleja dinámica ?

Por cierto, aviso a $x-\frac{1}{x}$ tiene su punto fijo en el infinito.

Supongo que no todos los de la real fixpoints de $H(x)$ puede ser parabólico. También a la inversa Abel función de $H$ no uso real parabólico fixpoints como la forma correcta de la computación.

DE HECHO, probablemente, $H(x)$ nunca ha reales fixpoints para evitar el PROBLEMÁTICO caso de convergeance : $f(x) , f(H(x)) , f(H(H(x))) , ... $ $f$(punto fijo) = constante distinto de cero !! A pesar de que no es una prueba.

Tengo que dar un poco de crédito a mi mentor tommy1729 quien habló de este viernes pasado.



$$EDIT\space 2 :$$

Demasiado dirección de sheldon comentario :

Para calcular los $g(x,\frac{1}{2})$ I utilice el método siguiente :

$g(x,\frac{1}{2}) = \lim_{n\space \to +\infty} g(\frac{g(x,-n)+g(x,-n+1)}{2},n) $

Más generalmente

$g(x,t) = \lim_{n\space \to +\infty} g((1-t)\space g(x,-n)+ t\space g(x,-n+1),n) $



$$EDIT \space 3$$

Podría ser intresting tener en cuenta que una condición necesaria para la conjetura para ser verdad parece ser que esta abajo

$$\frac{d}{dt} \space \int_{-\infty}^{\infty}f(g(x,t))= 0$$

Entonces, uno puede utilizar la diferenciación bajo el signo integral y la regla de la cadena, pero me parece una instrucción alternativa en lugar de un paso más cerca de una solución ?

Todavía estoy jugando con esta idea.


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zeroasterisk Puntos 165

Me preguntó: "¿Qué es $g(0,0.5)$? El Op ecuaciones sugiere recorrer la inversa de a $x \mapsto x-1/x$. El uso de la Op notación, ¿qué es $g(0,-1)$? Hay dos respuestas, 1 o -1, que conducen a dos diferentes mitad se repite. Estos dos medios se itera no están conectados en el plano complejo. Vamos a llamar a la mitad de recorrer h(x).

La solución oficial he utilizado comenzó con el recíproco de $z \mapsto z-1/z$,$z \mapsto \frac{z}{1-z^2}$. Esta segunda asignación mueve el punto fijo desde el infinito a cero, y tiene una parabólica de punto fijo con multiplicador de 1. Se Jagy publicado un resumen formal de la Fatou de coordenadas para una parabólica punto en matemáticas de desbordamiento, he publicado un pari-gp programa que implementa esta en mathstack.

Así que ahora tenemos $\alpha(f(z))=\alpha(z)+1$ donde $f(z)=\frac{z}{1-z^2}$, y la mitad de iterar el Op pregunta sería la recíproca. Me pueden enviar el formal asintótica de la serie para $\alpha(z)$ si el Op está interesado.

$$g(x,0.5) = h(x) = \frac{1}{\alpha^{-1}(\alpha(1/z)+0.5)}$$

A continuación,$g(0,0.5)\approx \pm 1.12833$, dependiendo de si comenzamos con 1 o -1, por $g(0,-1)$. Las dos soluciones no están conectados. Hay otras dos soluciones, que son complejos de valoración; estos cuatro formal de la mitad de recorrer las soluciones no están conectados en el plano complejo.

Permite centrarse sólo en la solución de con $h(x)=g(0,0.5)\approx -1.12833$. Para grandes valores positivos de x, esta solución conduce a $h(x)\approx x$, que es exactamente lo que nos gustaría ser. $h(-1.12833)$ , cerca de un simple polo, con $h(-1.1)\approx-89.55$.

$$h(x-1/x) = h(x) - \frac{1}{h(x)}$$

Podemos usar la ecuación para obtener el valor límite para arbitrariamente grandes valores negativos de x, ya que $x-1/x$ obtiene arbitrariamente grande negativo cuando x se aproxima a cero, desde el lado positivo. $$\lim_{x \to -\infty} h(x) = h(0)-\frac{1}{h(0)} \approx -1.12833-\frac{1}{-1.12833}\approx-0.24206 $$

Por desgracia, el Op de la "tentación" conclusión "$\int_{-\infty}^{\infty}f(g(x,t))=\int_{-\infty}^{\infty}f(x)\,dx.$" no se sostiene por la mitad de recorrer, ya que para grandes valores negativos de x, tenemos la mitad de recorrer llega a una pequeña constante.

Aquí hay una imagen de los dos verdaderos valores de la mitad de la recorre de $x-1/x$, cada uno de los cuales tiene una simple polo, respectivamente, cerca de $\pm -1.12833$ image of the two real valued half iterates

Aquí es un golpe de la real negativo del eje, desde -30 -10. Como se señaló, el límite asintótico a medida que x se arbitrariamente grande negativo es -0.24206 detail on neg axis

Para t=0.5, tenemos la mitad de recorrer. Empezando con x-1/x, hay un formal divergentes Laurent de la serie, que es asintótica a medida que x se arbitrariamente grande. Esta serie define cuatro diferentes funciones analíticas, dependiendo de en qué cuadrante del plano complejo empezamos a recorrer.

$g(x,0.5)=h(x) \sim x - \frac{1}{2x} + \frac{1}{8x^3} + \frac{-1}{16x^5}+ \frac{3}{128x^7}+ \frac{5}{256x^9}+ \frac{-59}{1024 x^{11}}+ \frac{83}{2048x^{13}}+ \frac{3363}{32768x^{15}}+...$

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zeroasterisk Puntos 165

En respuesta a mi primera respuesta, Mick comentó, "yo estaba pensando en la fusión de las 2 soluciones, pero que no funciona. Yo creo que una variante de la idea todavía podría funcionar, no se como todavía". Esta respuesta se busca generar una función que es una función similar a la de Mick función, $x-\frac{1}{x}$, y para el que todas las fracciones de la recorre se comportan de forma simétrica, para grandes positivo de x, y para los grandes x negativo. Tommy comentarios en eretrandre inspirado en la secuencia de las siguientes funciones.

$f_2(x)=x-\frac{1}{2x}\;\;\; g_2(x)=f^{o2}(x)$

$f_n(x)=x-\frac{1}{nx}\;\;\; g_n(x)=f^{on}(x)$

$$\lim_{n \to \infty} f_n(x)=x-\frac{1}{nx}\;\;\; g(x)=f_n^{on}(x)$$

Inicialmente, he utilizado la fuerza bruta, con un montón de equipo ciclos para calcular el límite, que es el de la serie de Laurent de la forma cerrada $g(x,t)$ función a continuación. A continuación, la siguiente función podría ser la función que Mick está buscando. Se puede comparar esta función con la función inicial de Mick sugerido $x-\frac{1}{x}$. $g(x)= x - \frac{1}{x} - \frac{1}{2x^{3}} - \frac{1}{2x^{5}} - \frac{5}{8x^{7}} - \frac{7}{8x^{9}} - \frac{21}{16x^{11}} - \frac{33}{16x^{13}} - \frac{429}{128x^{15}} - \frac{715}{128x^{17}} - \frac{2431}{256x^{19}} ...$

Esto puede ser expresado como $f(x) = \frac{1}{g(1/x)}$, lo que conduce a una solución oficial con un sorprendentemente simple convergencia de Abel función. El Abel de la función f(x) es: $$\alpha(z)=\frac{-1}{2z^2}\;\;\;\alpha(f(z))=\alpha(z)+1\;\;\;\alpha^{-1}(z)=-\sqrt{\frac{-1}{2z}}$$

Y, a continuación, trabajando a partir de la simple forma cerrada Abel función, obtenemos: $f(z)=\alpha^{-1}(\alpha(z)+1) \;=\; \frac{z}{\sqrt{1-2z^2}}$

Finalmente, Mick la función deseada en la forma cerrada sería como sigue. Con un poco de álgebra, se generan todas las fracciones de la recorre de g(z) así. A continuación, el uso de Mick la notación que hemos deseado g(z,t) de la función, que tiene todas las fracciones de la recorre define como: $$g(z,t)=\frac{1}{f(1/z)} = \sqrt{z^2 - 2t} \; = \; z - \frac{t}{z} - \frac{t^2}{2z^{3}} - \frac{t^3}{2z^{5}} - \frac{5t^4}{8z^{7}} - \frac{7t^5}{8z^{9}} - \frac{21t^6}{16z^{11}} - ...$$

Como $|z|$ se hace más grande, esta función rápidamente converge hacia Mick función original. Aquí está la gráfica de g(z,1) y g(z,0.5), de -5 a 5. El rojo es real y el verde es imaginario. El más pequeño de color verde de la mitad de bucle es la mitad de recorrer, y el mayor lazo verde es el total de recorrer. plot of sqrt(x^2-2)

En un comentario, Mick escribe: "¿Cómo es que esto todavía se relacionan con el OP ya que admitió la integral ya no funciona?" Lo interesante es que la integral no funciona para todos finito de valores de n, al menos para $\exp(-g_n^2)$. Así que yo estaba confundido, y pensé que un par de gráficos que lo pueden ayudar.

Aquí es muy interesante la trama de $\exp(-g(z)^2)$, junto con el $\exp(-g_8(z)^2)$, de -5 a 5 en el eje real. Aquí, $\int_{-\infty}^{+\infty}\exp(-g(z)^2) = e^2\sqrt{\pi}\;\;\;$, mientras que de $\int_{-\infty}^{+\infty}\exp(-g_8(z)^2) = \sqrt{\pi}\;\;$ - que es quizás sorprendente! Observe que la integral de $\exp(-g_8(z)^2)$ es igual a la integral de Mick $f=z-1/z\;\;\; \int_{-\infty}^{+\infty}\exp(-f^2(z)) =\sqrt{\pi}$ integral of exp(-g(x)^2)

Entonces, ¿qué está pasando aquí es que cada uno de los polos en $g_8(x)$ o el polo en $f(x)$ tiene una muy desagradable singularidad donde todos los derivados que se vaya a cero, y la función no es analítica, para $\exp(-f(z)^2)$. Veamos el caso de las parcelas de $\exp(-g(z)^2)$, junto con el $\exp(-g_8(z)^2)$, de nuevo, de -5+0.5 i 5+0.5 i. La integral de la $\int_{-\infty+0.5i}^{+\infty+0.5i}\exp(-g(z)^2=e^2\sqrt{\pi}$ ya que no es la ruta dependiente. Pero la integral de $g_8$ es la ruta dependiente! La integral de Mick $\exp(-f(x)^2)$ función es también la ruta dependiente, debido a la desagradable singularidad en z=0. Las dos funciones están convergiendo hacia cada uno de los otros en el plano complejo como el número de iteraciones se hace más grande, a pesar de que en el eje real tienes todos estos desagradable singularidades, y para cualquier valor finito de n, la integral queda $\sqrt{\pi}$ enter image description here

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