實變函數的入門簡介

2021-01-11 閒聊代碼

實變函數學十遍,比「彙編語言不會編」還是難很多的。

至少我彙編就練得不錯:(

但實變就只懂一點點,做那湯松大牛的課後題是白搭,但是在需要的時候拿來懟一下深度神經網絡DNN還是可以的(捂臉

1,可數,

可數是實變函數的入門核心概念,一般都會放在第一章的開頭。

某集合裡的元素,存在一個與自然數集的一一對應關係,就是可數。

通俗點說,就是這個集合的元素數得清,能用0、1、2、3,...,依次編號。

至於這個號怎麼編,則需要證明者去找。

有理數的分子和分母都是整數,以其中一個為橫坐標,另一個為縱坐標,從0點開始按照對角線法則編號,就能與自然數一一對應,所以它可數。

這辦法是一百年前的康託大牛想出來的。

代數數,可以按代數方程的次數和根的個數排列,與上面類似的辦法,也可數。

2,不可數,

不可數集的典型就是實數,實數區間也不可數。

[0, 1]區間的不可數的證明過程,就是著名的康託三分集。

以1/3和2/3作為分割點,分三段,取中間一段。

然後繼續以4/9和5/9為分割點,把中間一小段再分三段。

重複以上步驟,一直分下去,形成一個閉區間套。

把這些分割點編號,因為閉區間套必有公共點,所以無論怎麼分閉區間套的公共點是編不進去的,即實數區間不可數,然後得出實數集不可數。

因為代數數可數,所以超越數存在。

超越數的存在,是康託的斷言。

閉區間套必須得有公共點,否則按康託的分法最後就間斷了,與實數集的連續性矛盾了。

3,有界無窮集,

有界無窮集必有極限點。

有界無窮點列必有收斂子列。

說的都是一碼事,這是波爾查諾-威爾斯特拉斯定理。

想像一下就可以,又有界,又無窮,那只能隨著n越大,|An - Am|越小,n趨向於無窮∞時,兩點差的絕對值趨向於0。

sigmond曲線,神經網絡裡常用的,就是這樣,x趨向於無窮大的時候曲線的斜率越來越小,梯度趨向於0,函數值趨向於0或1。

證明方法,如下圖,反正我記不住:(

圖片拍自那湯松的「實變函數論」。

收斂子列的極限點如果也在這個集合裡,那麼集合就是完備的。

空間的完備,是在泛函上經常出現。

n趨向無窮大時,兩點的距離趨向於0。把距離的定義抽象化,不再要求歐氏空間的距離定義,而是擴展為只需要滿足非負、對稱、三角不等式三原則,就是泛函分析的開篇,度量空間。

4,圓,

圓,和圓的內接正多邊形、外切正多邊形,是個很形象的描述以上概念的例子。

正多邊形自然是可數的,從正四邊形開始,依次遞增。

單位圓的外切正方形的面積是4,內接正方形的面積是2,單位圓的面積在這兩個值之間。

繼續做正八邊形,正16邊形,正32邊形,...,外切和內接都會越來越接近圓。

內接正八邊形比正方形多出來的面積,可以用勾股定理去算,不斷應用勾股定理可以算出所有的正N邊形的面積。

勾股定理是2次代數方程。

應用閉區間套定理,圓就是這個二維閉區間套的公共點。

也可以把內接和外切正多邊形的面積畫在實數軸上,那麼這一系列的區間就是閉區間套,圓的面積就是公共點。

所以,實數區間是不可數的。

圓的面積是沒法用勾股定理相關的代數方程算出來的,可以推測圓周率是超越數。

5,狄利克雷問題和勒貝格測度,

函數值在有理數為0,無理數為1,是沒法黎曼積分的。

因為積分就是變相的求和,黎曼積分是按定義域的區間劃分的,區間長度趨向於0時的和的極限,就是積分值。

有理數在實數上稠密,導致狄利克雷函數的區間沒法劃分,無論多小的區間,函數值都不唯一:不連續,也不是只在有限個點不連續。

勒貝格就按值域劃分了,值域倒是可以劃分,但是定義域從連續區間變成了一堆雜亂的集合。

這堆集合的大小怎麼算,規定可數集的測度是0,區間的測度是區間長度,這樣就可以積分了。

6,神經網絡與連續函數的近似,

連續,是個很強的條件。

有界,也是個很強的條件。

可導,那是個更強的條件。

既然連續,那麼它要麼是一條直線,要麼它的極值點最多只有可數個。

x0是極值點,那麼在x0的一個足夠小的鄰域內,f(x0)>= f(x)或者f(x0)<= f(x),極大值點或極限值點。

鄰域是一個足夠小的區間,區間裡必含有一個有理數(有理數在實數上稠密),有理數是可數的,所以極值點也是可數的。

既然能數個數,那就挨個分段去近似,分的段足夠多,近似到一定精度內為止。

當時看書時還自己畫了一通呢,現在看不懂自己畫的什麼了。。。

推薦這本書:

俄羅斯大牛那湯松著,徐瑞雲譯,

「實變函數論」。

那湯松,據說是菲赫金戈爾茨的學生。

相關焦點

  • 胡適耕經典作品推薦,《實變函數》最受讀者歡迎
    《實變函數》豆瓣評分:7.8作品簡介:全書共五章。其中前二章(集與點集、測度與可測函數)以較小的篇幅緊湊地介紹了學習全書所需的集合論和測度論基礎,第三章Lebesgue積分,第四章Lp空間是全書的中心內容,系統地介紹了Lebesgue積分論,並給出了較多的應用例子,第五章徽分論與Stieltjes積分,包括廣義測度的一個梗概。
  • 狄利克雷函數與黎曼函數簡介(高等數學入門系列拓展閱讀)
    閱讀更多「高等數學入門」系列文章,歡迎關注數學若只如初見!在高等數學中,有些問題須要用一些特殊的函數加以說明,狄利克雷函數和黎曼函數就是這樣兩個重要的函數,用它們可以澄清一些概念上的問題。本節我們主要介紹狄利克雷函數和黎曼函數的定義,並介紹它們在連續性方面的一些獨特性質。(由於公式較多,故正文採用圖片形式給出。)
  • 實變函數第五章《微分與不定積分》
    本講義主要參考周民強《實變函數論》[1],今天開始我們的第五章《微分與不定積分》的講解,重點是要在Lebesgue積分理論中推廣微積分基本定理,並給出萊布尼茨公式成立的充要條件,若,所以從周民強實變的教材中首先是討論單調函數的可微性,然後引入有界變差函數的概念.
  • 實變函數精品課程
    張祖錦"主持"的實變函數精品課程始建於 2012 年, 那時他還是個毛頭小子, 剛出道
  • 實變函數與泛函分析基礎的思考
    第一天立flag了,說好好把實分析和泛函分析給研究透,今天初略的看了一下周民強的《實變函數論》,是比較經典的實分析入門圖書。
  • 《實變函數與泛函分析基礎》第三版 程其襄 張奠宙 課後答案(全)
    我走過的彎路                   願對你有幫助程其襄 張奠宙 著高等教育出版社《實變函數與泛函分析基礎》第三版 程其襄 第1、2、3章答案《實變函數與泛函分析基礎》第三版 程其襄 第4、5、6章答案《實變函數與泛函分析基礎》第三版 程其襄 第7、8、9章答案《實變函數與泛函分析基礎》第三版 程其襄 第10、11章答案
  • 高等數學入門——反函數的求導法則及反三角函數的導數公式總結
    系列簡介:這個系列文章講解高等數學的基礎內容,注重學習方法的培養,對初學者不易理解的問題往往會不惜筆墨加以解釋。
  • 程其襄等編《實變函數與泛函分析基礎》(第四版)第四章習題詳解
    在第三章可測集的基礎上, 這一章我們討論可測函數. 可測函數就是實變函數論中研究的主要函數, 比數學分析中研究的連續函數要寬泛的多.下面開始講習題.第 1,2,3,6 題考查函數可測的充分必要條件.有限的可測函數列和 a.e. 有限的可測函數.
  • 實變函數與泛函分析錦囊
    0課程簡介1集合 (set)2點集 (point set)3測度論4可測函數
  • 高等數學入門——函數微分的概念及其與導數的聯繫
    系列簡介:這個系列文章講解高等數學的基礎內容,注重學習方法的培養,對初學者不易理解的問題往往會不惜筆墨加以解釋。
  • 高等數學入門——計算乘積函數高階導數的萊布尼茲公式
    系列簡介:這個系列文章講解高等數學的基礎內容,注重學習方法的培養,對初學者不易理解的問題往往會不惜筆墨加以解釋。
  • python入門基礎之lambda匿名函數詳解
    python入門基礎之lambda匿名函數詳解剛開始學習python的時候很多人可能對於lambda函數不了解,感覺和def很混亂,下面我來介紹一下lambda函數我從一下幾個方面來介紹lambda:1、lambda簡介2、lambda與def不同之處3、lambda的使用方法1、lambda簡介先來看一段代碼示例:
  • 三尺|煙大吳昭景教授:用《易經》也能講實變函數
    齊魯網·閃電新聞1月16日訊 「最喜歡吳昭景老師用易經講實變函數了,講得特別生動,真想回到煙大再聽一次!」已經畢業的碩士研究生王詩桐說。用《易經》也能講實變函數?吳昭景解釋:「數學中的大小、升降、凸凹性質都可以統一歸結為相反的屬性,同時運算又分為內外、先後。
  • 程其襄等編《實變函數與泛函分析基礎》(第四版)第五章習題1-11詳解
    第五章進入了實變函數論的核心——建立勒貝格(Lebesgue)積分理論.第 5 題告訴我們, 對於非負可測函數列, 函數列的積分收斂於 0 是函數列依測度收斂於 0 的充分條件., 利用積分給出函數列依測度收斂於 0 的一個充分必要條件.
  • 高中數學函數入門篇(中)
    高中數學函數入門篇(中)教學內容:本次課的主要內容是繼續第一次課的函數入門篇深入來講解函數到底是什麼,什麼樣的圖像不是函數,其和初中階段學習的一次函數之間的聯繫到底是什麼,區別又在哪裡,通過數形結合將函數入門知識講解到位,讓學生能夠一目了然地快速入門函數相關的知識及其考點!為下面的課程的深入講解做鋪墊!
  • 高一數學函數入門課程之函數的單調性詳解
    函數的單調性,這樣理解,才算真正入門了hello,大家好,這裡是尖子生數理化教育,很高興在這裡跟大家見面了。最近很多學生反應函數不知道怎麼學,不知道怎麼才能入門,一會函數定義域一會函數值域,一會周期函數,一會奇偶函數,一會函數單調性,整得有點崩潰了。
  • 高中數學入門篇之函數(上)
    高中數學入門篇之函數(上),尖子生數理化教育函數是高一新生數學學習的入門課。可是很多學生學了三年,發現函數是啥都不清楚,這就是很尷尬的一件事情了。那就說明其根本沒有學懂數學。不知道數學是在幹啥,那麼其最後的成績也是可想而知了!高中數學,三年的知識都是圍繞函數來進行講解的。那麼究竟函數是什麼?如何才能入門,這節課我們來講一下。函數是兩個集合之間的映射,這兩個集合是特殊的集合:數集。
  • 實變函數第三章《可測函數》
    今天開始我們的第三章《可測測度》的講解,它與連續函數不同,可測函數在極限運算下是封閉的,並會重點介紹其兩者的關聯,以及可測函數列的點態與一致收斂之間的聯繫。,則函數均可測.,例如分解為兩個正值函數, 奇偶函數等等.
  • Python零基礎入門教程,如何使用函數?
    大綱函數語法格式及調用參數:默認值、元組和字典可變參數的使用全局變量和局部變量作用域,局部變量如何升級為全局變量函數是可重複使用的,實現單一功能的代碼塊。可以把項目中某一功能想像成積木模型,函數是組成模型的大大小小積木塊。
  • 九年級數學一元二次函數基礎知識點講解,輕鬆入門一元二次函數
    九年級數學一元二次函數基礎知識點講解,輕鬆入門一元二次函數本文我們主要通過圖像和函數的性質進行一元二次函數基礎考點的講解,希望同學們在應用一元二次函數相關的知識時,能夠記住這些基礎相關的考點,順利突破難點!