संकुचन मानचित्रण

गणित में, एक संकुचन मानचित्रण, या संकुचन या ठेकेदार, एक मीट्रिक स्थान पर (M, d) एक फ़ंक्शन (गणित) f है जो M से स्वयं के लिए है, संपत्ति के साथ कि कुछ वास्तविक संख्या है $0\leq k<1$ इस प्रकार कि M में सभी x और y के लिए,

$d(f(x),f(y))\leq k\,d(x,y).$

k के ऐसे सबसे छोटे मान को f का 'लिप्सचिट्ज़ स्थिरांक' कहा जाता है। संविदात्मक मानचित्रों को कभी-कभी 'लिप्सचिट्ज़ियन मानचित्र' कहा जाता है। यदि उपरोक्त शर्त इसके बजाय संतुष्ट है k ≤ 1, तो मानचित्रण को गैर-विस्तृत मानचित्र कहा जाता है।

अधिक आम तौर पर, मीट्रिक रिक्त स्थान के बीच मानचित्रों के लिए अनुबंधित मानचित्रण का विचार परिभाषित किया जा सकता है। इस प्रकार, यदि (एम,-डी) और (एन,-डी') दो मीट्रिक स्थान हैं, तो $f:M\rightarrow N$ एक स्थिरांक होने पर एक संविदात्मक मानचित्रण है $0\leq k<1$ ऐसा है कि

$d'(f(x),f(y))\leq k\,d(x,y)$

एम में सभी एक्स और वाई के लिए।

प्रत्येक संकुचन मानचित्रण लिप्सचिट्ज़ निरंतर है और इसलिए समान रूप से निरंतर (लिप्सचिट्ज़ निरंतर कार्य के लिए, स्थिर k अब आवश्यक रूप से 1 से कम नहीं है)।

एक संकुचन मानचित्रण में अधिकतम एक निश्चित बिंदु (गणित) होता है। इसके अलावा, बानाच फिक्स्ड-पॉइंट प्रमेय कहता है कि एक खाली सेट पर प्रत्येक संकुचन मानचित्रण | गैर-खाली पूर्ण मीट्रिक स्थान में एक अद्वितीय निश्चित बिंदु होता है, और एम में किसी भी एक्स के लिए पुनरावृत्त फ़ंक्शन अनुक्रम x, f (x), f ( f (x)), f (f (f (x))), ... निश्चित बिंदु पर अभिसरण करता है। यह अवधारणा पुनरावृत्त फ़ंक्शन सिस्टम के लिए बहुत उपयोगी है जहां अभिसरण प्रमाण तकनीक # संकुचन मानचित्रण। साधारण अंतर समीकरणों के समाधान के अस्तित्व को साबित करने के लिए बानाच का निश्चित-बिंदु प्रमेय भी लागू किया जाता है, और व्युत्क्रम समारोह प्रमेय के एक प्रमाण में प्रयोग किया जाता है। गतिशील प्रोग्रामिंग समस्याओं में संकुचन मानचित्रण महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

दृढ़ता से गैर-विस्तृत मानचित्रण

के साथ एक गैर-विस्तृत मानचित्रण $k=1$ हिल्बर्ट अंतरिक्ष में दृढ़ता से गैर-विस्तृत मानचित्रण के लिए सामान्यीकृत किया जा सकता है ${\mathcal {H}}$ यदि निम्न में सभी x और y के लिए है ${\mathcal {H}}$:

$\|f(x)-f(y)\|^{2}\leq \,\langle x-y,f(x)-f(y)\rangle .$

कहाँ

$d(x,y)=\|x-y\|$.

यह का एक विशेष मामला है $\alpha$ के साथ औसत nonexpensive ऑपरेटरों $\alpha =1/2$. कॉची-श्वार्ज़ असमानता के माध्यम से एक दृढ़ता से गैर-विस्तृत मानचित्रण हमेशा गैर-विस्तृत होता है।

दृढ़ता से गैर-विस्तृत मानचित्रों का वर्ग उत्तल संयोजनों के तहत बंद है, लेकिन रचनाएँ नहीं। इस वर्ग में उचित, उत्तल, निचले-अर्ध-अर्ध-सतत कार्यों के समीपस्थ ऑपरेटर शामिल हैं, इसलिए इसमें गैर-खाली बंद उत्तल सेटों पर ऑर्थोगोनल प्रोजेक्शन (गणित) भी शामिल है। कार्यात्मक विश्लेषण में अधिकतम मोनोटोनिक फ़ंक्शन#Monotonicity के रिज़ॉल्वेंट के सेट के बराबर दृढ़ता से गैर-विस्तार ऑपरेटरों का वर्ग है। आश्चर्यजनक रूप से, जबकि गैर-विस्तृत नक्शों की पुनरावृति में एक निश्चित बिंदु खोजने की कोई गारंटी नहीं है (उदाहरण के लिए -1 से गुणा), दृढ़ गैर-विस्तारता एक निश्चित बिंदु पर अभिसरण प्रूफ तकनीकों के लिए पर्याप्त है, बशर्ते एक निश्चित बिंदु मौजूद हो। अधिक सटीक, अगर ${\text{Fix}}f:=\{x\in {\mathcal {H}}\ |\ f(x)=x\}\neq \varnothing$, फिर किसी प्रारंभिक बिंदु के लिए $x_{0}\in {\mathcal {H}}$, पुनरावृत्त

$(\forall n\in \mathbb {N} )\quad x_{n+1}=f(x_{n})$ एक निश्चित बिंदु पर अभिसरण देता है $x_{n}\to z\in {\text{Fix}}f$. यह अभिसरण एक अनंत-आयामी सेटिंग में कमजोर अभिसरण (हिल्बर्ट स्पेस) हो सकता है।

उपसंविदा मानचित्र

एक उपठेकेदार मानचित्र या उपठेकेदार एक मीट्रिक स्थान (M, d) पर एक मानचित्र f है, जैसे कि

$d(f(x),f(y))\leq d(x,y);$

$d(f(f(x)),f(x))<d(f(x),x)\quad {\text{unless}}\quad x=f(x).$

यदि एक उपठेकेदार f की छवि (गणित) कॉम्पैक्ट जगह है, तो f का एक निश्चित बिंदु है।

स्थानीय रूप से उत्तल स्थान

एक स्थानीय रूप से उत्तल स्थान (ई,-पी) में सेमिनोर्म्स के एक सेट पी द्वारा दिए गए टोपोलॉजिकल स्पेस के साथ, किसी भी पी-∈-पी के लिए एक मैप एफ के रूप में पी-संकुचन को परिभाषित किया जा सकता है जैसे कि कुछ के_p <1 ऐसा कि p(f(x) − f(y)) ≤ k_p p(x − y). यदि f सभी p ∈ P के लिए एक p-संकुचन है और (E, P) क्रमिक रूप से पूर्ण है, तो f का एक निश्चित बिंदु है, जिसे किसी अनुक्रम x की सीमा के रूप में दिया गया है_n+1 = एफ (एक्स_n), और अगर (E, P) हॉसडॉर्फ स्पेस है, तो निश्चित बिंदु अद्वितीय है।

यह भी देखें

• लघु मानचित्र
• संकुचन (संचालक सिद्धांत)
• परिवर्तन (फ़ंक्शन)

अग्रिम पठन

• Istratescu, Vasile I. (1981). Fixed Point Theory : An Introduction. Holland: D.Reidel. ISBN 978-90-277-1224-0. provides an undergraduate level introduction.
• Granas, Andrzej; Dugundji, James (2003). Fixed Point Theory. New York: Springer-Verlag. ISBN 978-0-387-00173-9.
• Kirk, William A.; Sims, Brailey (2001). Handbook of Metric Fixed Point Theory. London: Kluwer Academic. ISBN 978-0-7923-7073-4.
• Naylor, Arch W.; Sell, George R. (1982). Linear Operator Theory in Engineering and Science. Applied Mathematical Sciences. Vol. 40 (Second ed.). New York: Springer. pp. 125–134. ISBN 978-0-387-90748-2.

• Bullo, Francesco (2022). Contraction Theory for Dynamical Systems. Kindle Direct Publishing. ISBN 979-8836646806.