Серия Неймана - Neumann series - Wikipedia

А Серия Неймана это математический ряд формы

куда Т является оператор и это k раз повторное применение. Это обобщает геометрическая серия.

Серия названа в честь математика. Карл Нойманн, который использовал его в 1877 году в контексте теория потенциала. Серия Neumann используется в функциональный анализ. Он составляет основу Лиувилля-Неймана, который используется для решения Интегральные уравнения Фредгольма. Это также важно при изучении спектр ограниченных операторов.

Характеристики

Предположим, что Т - линейный ограниченный оператор на нормированное векторное пространство Икс. Если серия Неймана сходится в норма оператора, то Id - Т является обратимый и его обратный ряд:

,

куда это оператор идентификации в Икс. Чтобы понять почему, рассмотрим частичные суммы

.

Тогда у нас есть

Этот результат для операторов аналогичен геометрическая серия в , в котором находим:

Один случай, когда сходимость гарантирована, - это когда Икс это Банахово пространство и |Т| <1 в операторной норме или сходится. Однако есть также результаты, которые дают более слабые условия сходимости ряда.

Пример

Позволять быть предоставленным:

Нам нужно показать, что C меньше единицы в некоторых норма. Поэтому рассчитываем:

Таким образом, мы знаем из приведенного выше утверждения, что существуют.

Множество обратимых операторов открыто

Следствие состоит в том, что множество обратимых операторов между двумя банаховыми пространствами B и B ' открыто в топологии, индуцированной операторной нормой. Действительно, пусть S : BB'- обратимый оператор и пусть Т: BB'быть другим оператором. Если

|SТ | < |S−1|−1,

тогда Т также обратимо.

Поскольку | Id - S−1Т| <1 ряд Неймана Σ (Id - (S−1Т))k сходится, поэтому имеем

Т−1S = (Id - (Id - S−1Т))−1 = Σ (Id - (S−1Т))k.

Принимая нормы, получаем

|Т−1S| ≤ 1 / (1 - | Id - (S−1Т)|).

Норма Т−1 может быть ограничено

Приложения

Серия Neumann использовалась для линейного обнаружения данных в массовых многопользовательских беспроводных системах с множеством входов и выходов (MIMO). Использование усеченного ряда Неймана позволяет избежать вычисления явной обратной матрицы, что снижает сложность определения линейных данных с кубической до квадратной.[1]

Рекомендации

  1. ^ Wu, M .; Инь, Б .; Восуги, А .; Studer, C .; Cavallaro, J. R .; Дик, К. (май 2013 г.). «Приближенная инверсия матрицы для обнаружения данных с высокой пропускной способностью в крупномасштабном восходящем канале MIMO». Международный симпозиум IEEE по схемам и системам (ISCAS): 2155–2158. Дои:10.1109 / ISCAS.2013.6572301.
  • Вернер, Дирк (2005). Функциональный анализ (на немецком). Springer Verlag. ISBN  3-540-43586-7.