Minkowski funzionale
In geometria , la nozione di gauge generalizza quella di semi-standard . In qualsiasi parte C di ℝ - lo spazio vettoriale E è associato al gauge, o funzionale di Minkowski p C , che è un'implementazione di E nella misurazione [0, ∞] , per ogni vettore, il cui rapporto deve espandere C per comprendere questo vettore . Non appena C contiene l'origine, C è positivamente omogenea ; se C èstellato rispetto a 0 , p C ha altre proprietà elementari. Se C è convesso - il caso più spesso studiato - p C è anche sublineare , ma non è necessariamente simmetrico e può assumere valori infiniti. Sotto certe ipotesi aggiuntive, p C è una semi-norma di cui C è la palla unitaria .
Questa nozione entra in gioco nell'analisi funzionale (dimostrazione della forma analitica del teorema di Hahn-Banach ), nell'ottimizzazione (problema di sovrapposizione di gauge , ottimizzazione conica ), nell'apprendimento automatico , nella geometria dei numeri ( secondo teorema di Minkowski ), ecc.
In questo articolo, E denota uno spazio vettoriale reale, che sarà considerato topologico ogni volta che sarà necessario.
Calibro di qualsiasi parte
Definizione - Il "gauge, o funzionale Minkowski" di una parte di è l'applicazione definita da:
A{\ displaystyle A}
E{\ displaystyle E}
pA:E→[0,+∞]{\ displaystyle p_ {A}: E \ to \ left [0, + \ infty \ right]}![{\ displaystyle p_ {A}: E \ to \ left [0, + \ infty \ right]}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/e4e32aa98883342d038ceea9bbf15e1c1dedbf2e)
∀X∈EpA(X): =inf{λ>0∣X∈λA}{\ displaystyle \ forall x \ in E \ quad p_ {A} (x): = \ inf {\ {\ lambda> 0 \ mid x \ in \ lambda A \}}}
.
Esempio
Lascia e tale che . Per ogni cosa , e per ogni cosa ,
inf (∅) = + ∞ .
E=R{\ displaystyle E = \ mathbb {R}}
A⊂R+∗{\ displaystyle A \ subset \ mathbb {R} _ {+} ^ {*}}
sup(A)=1{\ displaystyle \ sup (A) = 1}
X>0{\ displaystyle x> 0}
pA(X)=X{\ displaystyle p_ {A} (x) = x}
X≤0{\ displaystyle x \ leq 0}
pA(X)={\ displaystyle p_ {A} (x) =}
Prime osservazioni
-
A⊂pA-1([0,1])⊂dompA=∪λ>0λA{\ Displaystyle A \ subset p_ {A} ^ {- 1} (\ left [0,1 \ right]) \ subset \ operatorname {dom} {p_ {A}} = \ cup _ {\ lambda> 0} \ , \ lambda A}
. In particolare, se , e abbiamo:pA(0)=+∞{\ displaystyle p_ {A} (0) = + \ infty}
0∉A{\ displaystyle 0 \ notin A}
Condizione di finitezza sufficiente -
Si è assorbente, quindi è a valori finiti.
A{\ displaystyle A}
pA{\ displaystyle p_ {A}}
-
A↦pA{\ displaystyle A \ mapsto p_ {A}}
sta diminuendo: per tutte le parti e ,A{\ displaystyle A}
B{\ displaystyle B}
A⊂B⇒pA≥pB{\ displaystyle A \ subset B \ Rightarrow p_ {A} \ geq p_ {B}}
.
- Gli insiemi di sottolivelli di sono omotetici :pA{\ displaystyle p_ {A}}
∀t>0pA-1([0,t])=tpA-1([0,1]){\ displaystyle \ forall t> 0 \ quad p_ {A} ^ {- 1} (\ left [0, t \ right]) = t \, p_ {A} ^ {- 1} (\ left [0,1 \ giusto])}
o, il che è equivalente, per ogni vettore , .X{\ displaystyle x}
∀t>0pA(tX)=tpA(X){\ displaystyle \ forall t> 0 \ quad p_ {A} (tx) = t \, p_ {A} (x)}
- Pertanto, è:
pA{\ displaystyle p_ {A}}

-
p-A(X)=pA(-X){\ displaystyle p _ {- A} (x) = p_ {A} (- x)}
(quindi se è simmetrico rispetto a 0 allora ).A{\ displaystyle A}
∀t∈R∗pA(tX)=|t|pA(X){\ displaystyle \ forall t \ in \ mathbb {R} ^ {*} \ quad p_ {A} (tx) = | t | \, p_ {A} (x)}
-
∀t>0ptA=t-1pA{\ displaystyle \ forall t> 0 \ quad p_ {tA} = t ^ {- 1} \, p_ {A}}
.
-
Se poi pertanto è positivamente omogenea , cioè la precedente equazione funzionale vale non solo per , ma anche :0∈A{\ displaystyle 0 \ in A}
pA(0)=0{\ displaystyle p_ {A} (0) = 0}
pA{\ displaystyle p_ {A}}
t>0{\ displaystyle t> 0}
t=0{\ displaystyle t = 0}
∀t≥0∀X∈EpA(tX)=tpA(X){\ displaystyle \ forall t \ geq 0 \ quad \ forall x \ in E \ qquad p_ {A} (tx) = t \, p_ {A} (x)}
.
La sezione successiva mostra che, al contrario, qualsiasi funzione positivamente omogenea di in è un indicatore (cioè: è l'indicatore di una parte di ).E{\ displaystyle E}
[0,+∞]{\ displaystyle \ sinistra [0, + \ infty \ right]}
E{\ displaystyle E}
Indicatore di una parte stellata
Prima di affinare lo studio nel caso particolare più utile di un convesso contenente 0 , consideriamo una parte stellata (rispetto a 0 , che ora sarà implicita), cioè una parte contenente 0 e tale di
S⊂E{\ displaystyle S \ subset E}
∀X∈S[0,X]⊂S{\ displaystyle \ forall x \ in S \ quad \ left [0, x \ right] \ subset S}![{\ displaystyle \ forall x \ in S \ quad \ left [0, x \ right] \ subset S}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/71246582244528077208fe6f04676261e63d0141)
.
Proprietà algebriche
Lo sappiamo già e questo è positivamente omogeneo. La nuova ipotesi permette di chiarire la situazione:
S⊂pS-1([0,1]){\ displaystyle S \ subset p_ {S} ^ {- 1} (\ left [0,1 \ right])}
pS{\ displaystyle p_ {S}}
Caratterizzazione
- La sagoma di una parte stellata controlla:
S{\ displaystyle S}
{X∈E∣pS(X)<1}⊂S⊂{X∈E∣pS(X)≤1}{\ displaystyle \ {x \ in E \ mid p_ {S} (x) <1 \} \ subset S \ subset \ {x \ in E \ mid p_ {S} (x) \ leq 1 \}}
.
Al contrario, per qualsiasi funzione positivamente omogenea (nel senso definito sopra ), le parti di gauge stellari sono gli insiemi compresi tra e .
p:E→[0,+∞]{\ displaystyle p: E \ to \ left [0, + \ infty \ right]}
p{\ displaystyle p}
p-1([0,1[){\ displaystyle p ^ {- 1} (\ sinistra [0,1 \ destra [)}
p-1([0,1]){\ displaystyle p ^ {- 1} (\ sinistra [0,1 \ destra])}![{\ displaystyle p ^ {- 1} (\ sinistra [0,1 \ destra])}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/1ca6cbb174f37278f000e4cdd54e32b225099b9c)
Inoltre :
- per tutte le parti stellate e , (che è più preciso della semplice crescita di );S1{\ displaystyle S_ {1}}
S2{\ displaystyle S_ {2}}
pS1∩S2(X)=max(pS1(X),pS2(X)){\ displaystyle p_ {S_ {1} \ cap S_ {2}} (x) = \ max {\ left (p_ {S_ {1}} (x), p_ {S_ {2}} (x) \ right) }}
S↦pS{\ displaystyle S \ mapsto p_ {S}}
-
pS-1({0})=∩ε>0εS{\ displaystyle p_ {S} ^ {- 1} (\ {0 \}) = \ cap _ {\ varepsilon> 0} \ varepsilon S}
quindi , che fornisce la prima delle due equivalenze di seguito;pS(X)=0⇔R+X⊂S{\ displaystyle p_ {S} (x) = 0 \ Leftrightarrow \ mathbb {R} _ {+} x \ subset S}
- diventa necessaria la condizione di finitezza sufficiente trovata in precedenza per qualsiasi parte (seconda equivalenza).
Condizioni necessarie e sufficienti di non degenerazione e finitezza - O una parte stellata.
S{\ displaystyle S}
-
pS{\ displaystyle p_ {S}}
viene cancellato solo in 0 se e solo se non contiene alcuna semiretta risultante dall'origine.S{\ displaystyle S}
-
pS{\ displaystyle p_ {S}}
è a valori finiti se e solo se è assorbente.S{\ displaystyle S}
Queste due condizioni verranno riformulate in seguito, nel caso di un convesso di dimensione finita.
A volte una delle due inclusioni della caratterizzazione di cui sopra è un'uguaglianza:
- se S è aperto allora ;S=pS-1([0,1[){\ displaystyle S = p_ {S} ^ {- 1} (\ sinistra [0,1 \ destra [)}

- se S è chiuso allora .S=pS-1([0,1]){\ displaystyle S = p_ {S} ^ {- 1} (\ sinistra [0,1 \ destra])}
![{\ displaystyle S = p_ {S} ^ {- 1} (\ sinistra [0,1 \ destra])}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/ac3212800d61c459940a49fdbe720e0a3ffcd49e)
Calibro di un convesso
Se un calibro zero a 0 è convesso, i due insiemi e non sono solo stellati ma convessi , ed è il calibro di questi due convessi. Gli indicatori di questo tipo sono caratterizzati dalla seguente proprietà.
p{\ displaystyle p}
p-1([0,1]){\ displaystyle p ^ {- 1} (\ sinistra [0,1 \ destra])}
p-1([0,1[){\ displaystyle p ^ {- 1} (\ sinistra [0,1 \ destra [)}
p{\ displaystyle p}
Si dice che un'applicazione sia sub-lineare se è:
p:E→R∪{+∞}{\ displaystyle p: E \ to \ mathbb {R} \ cup \ {+ \ infty \}}
Qualsiasi mappa sublineare è convessa e per uno zero gauge a 0 , queste due nozioni sono equivalenti:
Scartamento di un convesso : se una parte contenente 0 è convesso, il suo indicatore è sublineare.
Dimostrazione
L'omogeneità positiva è immediata e per la subadditività, se , basta notare che se e allora , perché appartiene al convesso , come combinazione convessa di due elementi di . Altrimenti il risultato è immediato.
pVS(X),pVS(y)≠+∞{\ displaystyle p_ {C} (x), p_ {C} (y) \ neq + \ infty}
pVS(X)<a{\ displaystyle p_ {C} (x) <a}
pVS(y)<b{\ displaystyle p_ {C} (y) <b}
pVS(X+y)≤a+b{\ displaystyle p_ {C} (x + y) \ leq a + b}
X+ya+b=aXa+bXba+b{\ displaystyle {\ frac {x + y} {a + b}} = {\ frac {a {\ frac {x} {a}} + b {\ frac {x} {b}}} {a + b }}}
VS{\ displaystyle C}
VS{\ displaystyle C}
Il contrario è falso, come mostra il seguente esempio.
Esempio
La funzione sublineare su cui, in , vale se e se , è il gauge dei due convessi e , oltre che di tutti gli insiemi intermedi (tutti stellati, ma non tutti convessi).
p{\ displaystyle p}
R2{\ displaystyle \ mathbb {R} ^ {2}}
(X1,X2)≠(0,0){\ displaystyle (x_ {1}, x_ {2}) \ neq (0,0)}
X2{\ displaystyle x_ {2}}
X2>0{\ displaystyle x_ {2}> 0}
+∞{\ displaystyle + \ infty}
X2≤0{\ displaystyle x_ {2} \ leq 0}
p-1([0,1[)=(R×]0,1[)∪{(0,0)}{\ Displaystyle p ^ {- 1} (\ left [0,1 \ right [) = \ left (\ mathbb {R} \ times \ left] 0,1 \ right [\ right) \ cup \ {(0, 0) \}}
p-1([0,1])=(R×]0,1])∪{(0,0)}{\ Displaystyle p ^ {- 1} (\ left [0,1 \ right]) = \ left (\ mathbb {R} \ times \ left] 0,1 \ right] \ right) \ cup \ {(0, 0) \}}![{\ Displaystyle p ^ {- 1} (\ left [0,1 \ right]) = \ left (\ mathbb {R} \ times \ left] 0,1 \ right] \ right) \ cup \ {(0, 0) \}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/4f3da5134970c0342e331a515a1e0991cc3e5a48)
Indicatori sublineari che non assumono il valore + ∞
Abbiamo già notato che il calibro di una parte stellata ha valori finiti se e solo se è assorbente.
S{\ displaystyle S}
S{\ displaystyle S}
Qualsiasi intorno di 0 è assorbente; in dimensione finita , possiamo facilmente verificare che al contrario, ogni convesso assorbente C è un intorno di 0 - possiamo farlo in modo abbastanza elegante notando che come funzione convessa con valori finiti e definita ovunque, è quindi continua, e che il set (contenente 0 e compreso in C ) è quindi aperto. In sintesi :
pVS{\ displaystyle p_ {C}}
{X∈E∣pVS(X)<1}{\ displaystyle \ {x \ in E \ mid p_ {C} (x) <1 \}}
Proposizione - Sia C un convesso contenente 0 in uno spazio di dimensione finita. Così il suo calibro è valori finiti se e solo se 0 è interno a C .
Quando 0 è all'interno di C , possiamo ottenere una semplice immagine mentale dell'indicatore attraverso le sue superfici di livello: l'insieme di punti in cui assume il valore 1 è esattamente il bordo del convesso; le superfici piane per gli altri valori strettamente positivi sono l'omotetica di questo confine; negli eventuali punti rimanenti non coperti dall'incontro di queste superfici piane l'indicatore assume il valore 0.
Infine, possiamo notare che (per uno spazio vettoriale reale), se C è simmetrico rispetto a 0 con un gauge che evita il valore + ∞ , allora il gauge è una semi-norma ; è lo stesso per uno spazio vettoriale complesso se si richiede una versione migliorata della simmetria , vale a dire l'invarianza sotto moltiplicazione per qualsiasi complesso di modulo 1 .
Calibri sublineari che si annullano solo all'origine
Abbiamo già notato che la sagoma di una parte stellata viene annullata solo all'origine se e solo se non contiene alcuna semiretta risultante dall'origine.
S{\ displaystyle S}
S{\ displaystyle S}
Se è limitato (in uno spazio vettoriale normalizzato o più in generale, in uno spazio vettoriale topologico separato ) allora non contiene tale semiretta.
S{\ displaystyle S}
Il contrario è vero per un convesso chiuso di dimensione finita, e sarebbe dimostrato sfruttando la compattezza della sfera di raggio 1 (l'unica ipotesi “convessa” qui non è sufficiente: cfr. § “Esempio” sopra ):
Proposizione - Sia C un convesso chiuso contenente 0 in uno spazio di dimensione finita. Quindi, il suo indicatore svanisce all'origine solo se e solo se C è limitato .
Esempi di utilizzo
- Nella teoria degli spazi vettoriali topologici, è attraverso l'introduzione di un'opportuna raccolta di calibri che si possono caratterizzare gli spazi localmente convessi in termini di semi-norme.
- Nella geometria convessa, il misuratore è uno strumento interessante per ridurre un problema puramente geometrico (ricerca di un iperpiano ) a un problema analitico (ricerca di un'equazione dell'iperpiano). Così nella prova della “forma geometrica” del teorema di Hahn-Banach - alla base di tutta la teoria della separazione dei convessa e iperpiani di supporto - un passo essenziale è l'osservazione che l'iperpiano di equazione f ( x ) = 1 it evita un dato convesso C (aperto e contiene 0) è la stessa cosa come chiedere f per aumentare p C .
Aspetti computazionali
In questa sezione, si tratterà esclusivamente di misuratori sub-lineari su uno spazio euclideo , di cui si nota il prodotto scalare .
E{\ displaystyle E}
⟨⋅,⋅⟩{\ displaystyle \ langle \ cdot, \ cdot \ rangle}
Per un tale indicatore , indicheremo il suo insieme di sottolivelli :
p{\ displaystyle p}
VSp{\ displaystyle C_ {p}}
1{\ displaystyle 1}
VSp: ={X∈E∣p(X)≤1}{\ displaystyle C_ {p}: = \ {x \ in E \ mid p (x) \ leq 1 \}}
.
Ricordiamo che si nota l' adesione di una parte di e che il polare di è il convesso chiuso contenente l'origine, annotato e definito da
P{\ displaystyle P}
E{\ displaystyle E}
P¯{\ displaystyle {\ overline {P}}}
P{\ displaystyle P}
P∘: ={y∈E∣∀X∈P⟨y,X⟩≤1}.{\ displaystyle P ^ {\ circ}: = \ {y \ in E \ mid \ forall x \ in P \ quad \ langle y, x \ rangle \ leq 1 \}.}
Possiamo dare un'altra espressione della polare di :
VSp{\ displaystyle C_ {p}}
VSp∘={y∈E∣∀X∈E⟨y,X⟩≤p(X)}{\ displaystyle {C_ {p}} ^ {\ circ} = \ {y \ in E \ mid \ forall x \ in E \ quad \ langle y, x \ rangle \ leq p (x) \}}
.
Adesione
La presa o la chiusura di è il calibro come .p{\ displaystyle p}
p¯{\ displaystyle {\ overline {p}}}
VSp¯=VSp¯{\ displaystyle C _ {\ overline {p}} = {\ overline {C_ {p}}}}
Perciò :
-
p¯{\ displaystyle {\ overline {p}}}
è la più grande sagoma di abbassamento chiusa ;p{\ displaystyle p}
- le epigrafi di e sono collegate da .p{\ displaystyle p}
p¯{\ displaystyle {\ overline {p}}}
orecchio(p¯)=orecchiop¯{\ displaystyle \ operatorname {epi} ({\ overline {p}}) = {\ overline {\ operatorname {epi} p}}}
Polare
La polare di è l'indicatore tale che .
p{\ displaystyle p}
p∘{\ displaystyle p ^ {\ circ}}
VSp∘=VSp∘{\ displaystyle C_ {p ^ {\ circ}} = {C_ {p}} ^ {\ circ}}
Proprietà
-
p∘{\ displaystyle p ^ {\ circ}}
è chiuso.
-
∀y∈Ep∘(y)=inf{S>0∣∀X∈E⟨X,y⟩≤Sp(X)}{\ Displaystyle \ forall y \ in E \ quad p ^ {\ circ} (y) = \ inf {\ {s> 0 \ mid \ forall x \ in E \ quad \ langle x, y \ rangle \ leq s \ , p (x) \}}}
.
- Il bipolare di è uguale alla sua adesione: (perché , secondo le proprietà del gruppo bipolare ).p{\ displaystyle p}
p∘∘=p¯{\ displaystyle p ^ {\ circ \ circ} = {\ overline {p}}}
VSp∘∘=VSp¯{\ displaystyle {C_ {p}} ^ {\ circ \ circ} = {\ overline {C_ {p}}}}
- La polare di è uguale alla funzione di supporto di , quindi al coniugato della funzione indicatore di .pVS{\ displaystyle p_ {C}}
σVS{\ displaystyle \ sigma _ {C}}
VS{\ displaystyle C}
VS{\ displaystyle C}
- Se è una norma, è la sua doppia norma (in particolare se è la norma euclidea, ).p{\ displaystyle p}
p∘{\ displaystyle p ^ {\ circ}}
p{\ displaystyle p}
p∘=p{\ displaystyle p ^ {\ circ} = p}
-
Disuguaglianza di Cauchy-Schwarz generalizzata:∀X∈domp∀y∈domp∘⟨X,y⟩≤p(X)p∘(y){\ Displaystyle \ forall x \ in \ operatorname {dom} p \ quad \ forall y \ in \ operatorname {dom} p ^ {\ circ} \ quad \ langle x, y \ rangle \ leq p (x) p ^ { \ circ} (y)}
quindi (sostituendo con )p{\ displaystyle p}
p∘{\ displaystyle p ^ {\ circ}}
∀X∈domp∘∘∀y∈domp∘⟨X,y⟩≤p∘∘(X)p∘(y){\ Displaystyle \ forall x \ in \ operatorname {dom} p ^ {\ circ \ circ} \ quad \ forall y \ in \ operatorname {dom} p ^ {\ circ} \ quad \ langle x, y \ rangle \ leq p ^ {\ circ \ circ} (x) p ^ {\ circ} (y)}
,che rafforza la precedente disuguaglianza da allora .p∘∘=p¯≤p{\ displaystyle p ^ {\ circ \ circ} = {\ overline {p}} \ leq p}
Subdifferenziale
Il sottodifferenziale di in un punto soddisfa∂p(X){\ displaystyle \ partial p (x)}
p{\ displaystyle p}
X∈E{\ displaystyle x \ in E}
∂p(X)={y∈VSp∘∣⟨y,X⟩=p(X)}{\ Displaystyle \ partial p (x) = \ {y \ in {C_ {p}} ^ {\ circ} \ mid \ langle y, x \ rangle = p (x) \}}
(in particolare, e se , ).
∂p(0)=VSp∘{\ displaystyle \ partial p (0) = {C_ {p}} ^ {\ circ}}
p(X)=+∞{\ displaystyle p (x) = + \ infty}
∂p(X)=∅{\ displaystyle \ partial p (x) = \ varnothing}
Possiamo dedurre:
∂p(X)⊂{\ Displaystyle \ partial p (x) \ subset}
argmax , con uguaglianza seè chiuso.
y∈VSp∘⟨y,X⟩{\ displaystyle {} _ {y \ in {C_ {p}} ^ {\ circ}} \ langle y, x \ rangle}
p{\ displaystyle p}
Alcune osservazioni sul risultato di cui sopra.
- Ci sono indicatori e punti per i quali l'inclusione di cui sopra è rigorosa. Questo è il caso, nel piano euclideo , della sagoma in § “Esempio” sopra e del punto :, mentre dunque .p{\ displaystyle p}
X{\ displaystyle x}
p{\ displaystyle p}
X: =(1,0){\ displaystyle x: = (1,0)}
∂p(X)=∅{\ displaystyle \ partial p (x) = \ varnothing}
VSp∘=(R×]0,1])∘={0}×]-∞,1]{\ displaystyle {C_ {p}} ^ {\ circ} = \ left (\ mathbb {R} \ times \ left] 0,1 \ right] \ right) ^ {\ circ} = \ {0 \} \ times \ left] - \ infty, 1 \ right]}
argmaxy∈VSp∘⟨y,X⟩=VSp∘{\ Displaystyle \ operatorname {argmax} _ {y \ in {C_ {p}} ^ {\ circ}} \ langle y, x \ rangle = {C_ {p}} ^ {\ circ}}
-
p{\ displaystyle p}
è sub-differenziabili in qualsiasi punto se e solo se 0 è interno a . Infatti ( vedi sopra ) 0 è dentro se e solo se prende solo valori finiti. Ora, se prende solo valori finiti, allora è sottodifferenziabile in tutti i punti (poiché è convesso) e viceversa (poiché ).E{\ displaystyle E}
VSp{\ displaystyle C_ {p}}
VSp{\ displaystyle C_ {p}}
p{\ displaystyle p}
p{\ displaystyle p}
∂p(X)≠∅⇒p(X)≠+∞{\ Displaystyle \ partial p (x) \ neq \ varnothing \ Rightarrow p (x) \ neq + \ infty}
Note e riferimenti
Appunti
-
L' effettiva dominio di una funzione a valori in ℝ è l'insieme di punti in cui non prende il valore .domp{\ Displaystyle \ operatorname {dom} p}
p{\ displaystyle p}
+∞{\ displaystyle + \ infty}
-
Per convenzione, (cfr. Ad esempio Rockafellar 1970 , p. 24 o Schechter 1997 , p. 313).0×∞=0{\ displaystyle 0 \ times \ infty = 0}
-
Questa precisione, ridondante in questo articolo, d'ora in poi sarà implicita. Si noti tuttavia che (in) HG Eggleston Convexity , Cambridge University Press ,1958( leggi in linea ) , p. 47chiamate “funzioni di gauge” le mappature sublineari (con valori in ); (en) A. Wayne Roberts e Dale E. Varberg, Convex Functions , Academic Press,p:E→R∪{+∞}{\ displaystyle p: E \ to \ mathbb {R} \ cup \ {+ \ infty \}}
1974( leggi in linea ) , p. 216, così denominati quelli con valori in ; e Rockafellar 1970 , p. 128, quelli con valori in , perché ha escluso dal suo studio i calibri degli insiemi non convessi.R{\ displaystyle \ mathbb {R}}
[0,+∞]{\ displaystyle \ sinistra [0, + \ infty \ right]}
-
Questo cono è indicato nell'articolo " Cono asintotico ", dove si presume sia convesso.S∞(0){\ displaystyle S ^ {\ infty} (0)}
S{\ displaystyle S}
-
La funzione di supporto di una parte di è definita da .P{\ displaystyle P}
E{\ displaystyle E}
∀y∈EσP(y): =sup{⟨y,X⟩∣X∈P}{\ displaystyle \ forall y \ in E \ quad \ sigma _ {P} (y): = \ sup {\ {\ langle y, x \ rangle \ mid x \ in P \}}}
-
Il coniugato di una funzione è definito da .f∗{\ displaystyle f ^ {*}}
f:E→R¯{\ displaystyle f: E \ to {\ overline {\ mathbb {R}}}}
∀y∈Ef∗(y): =sup{⟨y,X⟩-f(X)∣X∈E}{\ displaystyle \ forall y \ in E \ quad f ^ {*} (y): = \ sup {\ {\ langle y, x \ rangle -f (x) \ mid x \ in E \}}}
-
Nell'analisi convessa, la funzione indicatore di una parte di una parte di è la funzione che svanisce e assume il valore sul complemento di .P{\ displaystyle P}
E{\ displaystyle E}
P{\ displaystyle P}
+∞{\ displaystyle + \ infty}
P{\ displaystyle P}
-
Per vederlo, possiamo ad esempio usare la relazione precedente.p∘=σVSp{\ displaystyle p ^ {\ circ} = \ sigma _ {C_ {p}}}
-
Diciamo che è sotto-differenziabili in si .p{\ displaystyle p}
X{\ displaystyle x}
∂p(X)≠∅{\ Displaystyle \ partial p (x) \ neq \ varnothing}
Riferimenti
-
Aliprantis e Border 2006 . Molti autori lo definiscono solo per un convesso contenente 0 :
-
Claude Berge , Spazi topologici: funzioni multivocali , Dunod ,1959, cap. VII, § 5 ;
-
Laurent Schwartz , analisi di Hilbert , Hermann ,1979, p. 44 ;
-
A. Badrikian, “Osservazioni sui teoremi di Bochner e P. Lévy” , in Symposium on Probability Methods in Analysis , Springer, coll. "Appunti delle lezioni in matematica. "( N o 31),1967, p. 1-19, p. 3 : “ V un intorno convesso bilanciato aperto di zero e P V il suo gauge (o“ funzionale di Minkowski ”)” ;
-
Gilbert Demengel e Françoise Demengel, Spazi funzionali: uso nella risoluzione di equazioni alle derivate parziali , EDP Sciences ( leggi online ) , p. 51, esercizio 1. 7: “un insieme convesso, equilibrato e assorbente di uno spazio vettoriale topologico X , contenente 0. Definiamo il funzionale di Minkowski p , o anche il gauge convesso” ;
- eccetera.
-
Nel caso di un stellato parte rispetto a 0 , questo è equivalente alla definizione da Schechter 1997 della sua "Minkowski funzionale" : è il limite inferiore del dell'intervallo che contiene .S{\ displaystyle S}
pS(X){\ displaystyle p_ {S} (x)}
{λ∈]0,+∞]∣λ-1X∈S}{\ displaystyle \ {\ lambda \ in \ left] 0, + \ infty \ right] \ mid \ lambda ^ {- 1} x \ in S \}}
+∞{\ displaystyle + \ infty}
-
Schechter 1997 , Aliprantis and Border 2006 .
-
Nawfal El Hage Hassan, Topologia generale e spazi standardizzati , Dunod,2018( 1 a ed. 2011) ( leggi online ) , p. 428.
-
Cédric Villani , " Analisi II: corso tenuto all'École normale supérieure de Lyon " , 2003-2004 , § I.2.
-
I risultati di questa sezione sono tratti da Rockafellar 1970 , Hiriart-Urruty e Lemaréchal 2004 , Friedlander, Macêdo e Pong 2014 e Gilbert 2016 .
-
Questa proprietà prende il posto della definizione di in Rockafellar 1970 , p. 128.p∘{\ displaystyle p ^ {\ circ}}
-
Rockafellar 1970 , p. 130.
Bibliografia
- (en) Charalambos D.Aliprantis e Kim C.Bordino , Infinite Dimensional Analysis: A Hitchhiker's Guide , Springer ,2006, 3 e ed. ( 1 a ed. 1994) ( leggi in linea ) , cap. 5.8 (“Funzioni e indicatori sublineari”) , p. 190-194
- (en) M. Friedlander, I. Macêdo e TK Pong, " Gauge optimization and duality " , SIAM Journal on Optimization , vol. 24, n o 4,2014, p. 1999-2022 ( DOI 10.1137 / 130940785 , arXiv 1310.2639 )
- (en) J. Ch. Gilbert , " Sulla caratterizzazione di unicità della soluzione nella norma L1 e recupero di gauge poliedrico " , Journal of Optimization Theory and Applications , vol. 1, n o 1,2016, p. 1-32 ( DOI 10.1007 / s10957-016-1004-0 )
- (en) Jean-Baptiste Hiriart-Urruty e Claude Lemaréchal, Fundamentals of Convex Analysis , Berlin Heidelberg New York, Springer, coll. "Grundlehren Text",2004( 1 a ed. 2001) ( leggi in linea ) , p. 128-130
- (en) R. Tyrrell Rockafellar , Convex Analysis , Princeton, New Jersey, Princeton University Press , coll. "Princeton Mathematical Series" ( n . 28),1970( leggi online )
- (en) Eric Schechter (en) , Handbook of Analysis and Its Foundations , Academic Press ,1997( leggi in linea ) , "Minkowski Functionals" , p. 315-317
<img src="https://fr.wikipedia.org/wiki/Special:CentralAutoLogin/start?type=1x1" alt="" title="" width="1" height="1" style="border: none; position: absolute;">