الدوال والمتتابعات الرتيبة تمامًا
في الرياضيات، يُعدّ مفهوما الدالة الرتيبة المطلقة والدالة الرتيبة تمامًا مفهومين مترابطين ترابطًا وثيقًا. فكلاهما ينطوي على خصائص رتابة قوية. ولكلا النوعين من الدوال مشتقات من جميع الرتب. في حالة الدالة الرتيبة المطلقة، يجب أن تكون الدالة ومشتقاتها من جميع الرتب غير سالبة في مجال تعريفها، مما يعني أن الدالة ومشتقاتها من جميع الرتب دوال متزايدة رتيبًا في مجال تعريفها. أما في حالة الدالة الرتيبة تمامًا، فيجب أن تكون الدالة ومشتقاتها موجبة وغير سالبة بالتناوب في مجال تعريفها، مما يعني أن الدالة ومشتقاتها دوال متزايدة رتيبًا ومتناقصة رتيبًا بالتناوب.
درس س. بيرنشتاين هذه الدوال لأول مرة عام 1914، ويعود الفضل في صياغة المصطلحات إليه أيضًا. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] وهناك مفاهيم أخرى ذات صلة، مثل مفهوم الدالة شبه الرتيبة تمامًا، والدالة الرتيبة لوغاريتميًا تمامًا، والدالة الرتيبة لوغاريتميًا بقوة تمامًا، والدالة الرتيبة بقوة تمامًا، والدالة شبه الرتيبة بقوة تمامًا. [ 4 ] [ 5 ] ومن المفاهيم ذات الصلة أيضًا مفهوم المتتالية الرتيبة تمامًا/المطلقة . وقد قدم هاوسدورف هذا المفهوم عام 1921.
تلعب مفاهيم الدوال/المتتابعات الرتيبة تمامًا والمطلقة دورًا هامًا في العديد من مجالات الرياضيات. فعلى سبيل المثال، تظهر في التحليل الكلاسيكي في إثبات إيجابية التكاملات التي تتضمن دوال بيسل أو إيجابية متوسطات سيزارو لبعض متسلسلات جاكوبي. [ 6 ] وتظهر هذه الدوال في مجالات أخرى من الرياضيات مثل نظرية الاحتمالات والتحليل العددي والمرونة. [ 7 ]
الدوال الرتيبة المطلقة والكاملة
التعريفات
دالة ذات قيم حقيقيةمعرفة على فترةتُسمى الدالة في خط الأعداد الحقيقية دالة رتيبة مطلقة إذا كانت لها مشتقاتمن بين جميع الطلباتوللجميعفي[ 1 ] الوظيفةتُسمى الدالة دالة رتيبة تمامًا إذاللجميعفي[ 1 ]
يرتبط المفهومان ارتباطًا وثيقًا. الوظيفةتكون رتيبة تمامًا إذا وفقط إذا يكون رتيبًا تمامًا على أينالفترة الزمنية التي تم الحصول عليها عن طريق الانعكاسفيما يتعلق بالأصل. (وبالتالي، إذاهي الفترةثمهي الفترة.)
في التطبيقات، تُعتبر الفترة على خط الأعداد الحقيقية التي تُؤخذ في الاعتبار عادةً هي النصف الأيمن المغلق والمفتوح من خط الأعداد الحقيقية، أي الفترة.
في بعض الأحيان، وخاصة عند تعريف الدوال الرتيبة تمامًا على أنصاف الزمر ، [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] يتم تعريفها كدوالبحيثلجميع التسلسلاتللجميعأينهو عامل الفروق المحدودة المعرف بواسطة.
أمثلة
الدوال التالية رتيبة تمامًا في المناطق المحددة. [ 11 ] : 142-143
- ، أينثابت غير سالب، في المنطقة
- ، أينللجميعفي المنطقة
- في المنطقة
- في المنطقة
- في المنطقة
الدوال التالية رتيبة تمامًا على الفترة [ 0,∞)
- ل
- ل
- ل
- لأنها تحويل لابلاس لـ
التركيبات التالية من الدوال الرتيبة تمامًا والمطلقة هي رتيبة تمامًا: [ 12 ]
- توليفة خطية غير سالبة من دوال رتيبة تمامًا
- ناتج دوال رتيبة تمامًا
- أينهو رتيب تمامًا ورتيب تمامًا
- أينهو رتيب تمامًا وهي دالة برنشتاين (ومشتقاته(رتيب تمامًا)
الفرق الأماميلدالة رتيبة تمامًاهو رتيب تمامًا (لأنهي دالة متناقصة لجميع).
الحد الأعلى للمشتقات
لويكون رتيبًا تمامًا علىمعيمكننا استخدام نظرية تايلور مع باقي لاغرانج
أينوقد استخدمنا ذلكللجميعويتناقص. ومن هذا نحصل على الحد الأعلى
ونتيجة لذلك، فإن المعاملاتمن سلسلة تايلورفييؤكدوبتطبيق نظرية كوشي-هادامارد، نجد أن نصف قطر تقارب متسلسلة تايلور عندهو على الأقل.
الحدود بواسطة كثيرات حدود تايلور
لويكون رتيبًا تمامًا علىمعثم يمكننا أن نكتبأينهي متعددة حدود تايلور من الرتبةلفيووبما أن علامةيعتمد ذلك على تكافؤللجميعلدينا [ 13 ]
وهذا يعني أنتحليلي علىأينيمثل نصف قطر تقارب متسلسلة تايلور لـفيوإذا كان لدينا.
نظرية برنشتاين الصغيرة
انطلاقاً من النتائج المذكورة أعلاه حول نصف قطر تقارب متسلسلة تايلور وحول التحليلية لدالة رتيبة تماماً، يمكننا استنتاج النتيجة التالية، والتي تسمى أحياناً نظرية برنشتاين الصغيرة.
دالة رتيبة تمامًا على الفترة المفتوحةيمكن توسيعها إلى دالة تحليلية على القرص المفتوح في المستوى المركب المحدد بواسطةوستكون هذه الدالة رتيبة تمامًا على الفترةويترتب على ذلك أنه إذا كانت الدالة رتيبة تمامًا علىثم يمكن توسيعها لتصبح دالة تحليلية على نصف المستوى المركبوإذا كان رتيبًا تمامًاثم يمكن توسيعها لتشمل دالة تحليلية في المستوى المركب بأكمله.
تنطبق نتائج مماثلة على أي دالة رتيبة تمامًا، كعكسهادالة رتيبة تمامًا. دالة رتيبة تمامًا على الفترة المفتوحةيمكن توسيعها إلى دالة تحليلية على القرص المفتوح في المستوى المركب المحدد بواسطةوستكون هذه الدالة رتيبة تمامًا على الفترة[ 11 ] [ 14 ] ويترتب على ذلك أنه إذا كانت الدالة رتيبة تمامًا علىثم يمكن توسيعها لتصبح دالة تحليلية على نصف المستوى المركبوإذا كان رتيبًا تمامًاثم يمكن توسيعها لتشمل دالة تحليلية في المستوى المركب بأكمله.
تماسك
مجموعة الدوال الرتيبة تمامًا علىبحيثهي مجموعة فرعية مضغوطة منبالنسبة لطوبولوجيا فريشيه المعتادة .
التمثيل
نظرية برنشتاين حول الدوال الرتيبة : دالةهذا رتيب تمامًا علىيمكن تمثيلها هناك كتكامل لابلاس على النحو التالي
أيندالة غير متناقصة ومحدودة على.
التحدب اللوغاريتمي
من تمثيل تحويل لابلاس نحصل على
وبعد ذلك يمكننا استخدام متباينة كوشي-شفارتز المطبقة على الدوالومع الوزنللحصول على
هذا يعني أنه بالنسبة لكلالتسلسللهي دالة محدبة لوغاريتميًا. وهذا يعني أيضًا أنه لكلالوظيفةهو دالة محدبة لوغاريتميًا لأن.
يمكن إيجاد متباينات أكثر عمومية بناءً على مفهوم تحدب شور . [ 15 ] [ 16 ]
وظائف برنشتاين
تعريف
فيما يتعلق بما سبق، يتم تعريف دوال برنشتاين على أنها تلك الدوال غير السالبة والتي يكون مشتقها رتيبًا تمامًا.
أمثلة
الدوال التالية هي دوال برنشتاين
- ل
- ل
التمثيل
لكل دالة برنشتاين التمثيل التالي:
أينوهو مقياس على نصف الخط الحقيقي الموجب بحيث
متتابعات رتيبة تمامًا
تعريف
تسلسلتُسمى المتتالية متتالية رتيبة تمامًا إذا كانت عناصرها غير سالبة وفروقها المتتالية جميعها غير سالبة، أي إذا
أين.
تسلسلتُسمى متتالية رتيبة تمامًا إذا كانت عناصرها غير سالبة وفروقها المتتالية موجبة وغير سالبة بالتناوب، [ 11 ] : 101 أي، إذا
أمثلة
التسلسلاتولهي متتابعات رتيبة تمامًا.
التمثيل
تسلسلتكون الدالة رتيبة تمامًا إذا وفقط إذا وُجدت دالة متزايدة.علىبحيث
يُشار إلى تحديد هذه الدالة من المتتالية باسم مسألة عزم هاوسدورف .
الدوال الرتيبة تمامًا من الناحية اللوغاريتمية
دالة موجبةيُقال إنها دالة رتيبة لوغاريتميًا تمامًا إذا هو رتيب تمامًا.
كل دالة رتيبة لوغاريتميًا تمامًا هي دالة رتيبة تمامًا. [ 17 ] [ 18 ] كتابةمع، صيغة Faà di Bruno تعبر عنالمشتقة النونية لـمثل
أينيشير إلىمتعددة حدود بيل من الرتبة n . كل متعددة حدود بيل هي مجموع محدود من أحاديات الحدود من الشكلمع استيفاء الأسسوجميع المعاملات موجبة تمامًا. بما أن الرتابة الكاملة للدالة اللوغاريتمية تستلزم، نحصل
لهذا السبب..
مثلوبناءً على ذلكوهذا ينطبق على الجميع.، فهمنا ذلكهو رتيب تمامًا.
لاحظ أن هذه حالة خاصة منأن يكون رتيباً تماماً عندماهو رتيب تمامًا ويكون رتيبًا تمامًا، في حالةباعتبارها الدالة الأسية. ويمكن إثبات ذلك كما سبق باستخدام الصيغة الأكثر عمومية لصيغة فا دي برونو.
إن الاستلزام العكسي خاطئ بشكل عام، وتشكل الدوال الرتيبة تمامًا من الناحية اللوغاريتمية فئة فرعية مناسبة من الدوال الرتيبة تمامًا.
للمزيد من القراءة
فيما يلي مقتطفات من مجموعة كبيرة من المؤلفات حول الدوال/المتتاليات الرتيبة تمامًا.
- رينيه إل. شيلينغ، ورينمينغ سونغ، وزوران فوندراشيك (2010). نظرية وظائف برنشتاين وتطبيقاتها . دي جرويتر. ص 1 – 10. رقم ISBN 978-3-11-021530-4.(الفصل 1: تحويلات لابلاس والدوال الرتيبة تمامًا)
- دي في ويدر (1946). تحويل لابلاس . مطبعة جامعة برينستون.انظر الفصل الثالث مشكلة العزم (الصفحات 100 - 143) والفصل الرابع الدوال الرتيبة المطلقة والكاملة (الصفحات 144 - 179).
- ميلان ميركل (2014). نظرية الأعداد التحليلية، ونظرية التقريب، والدوال الخاصة . سبرينغر. ص 347-364 . arXiv : 1211.0900 . (الفصل: "الدوال الرتيبة تمامًا: ملخص")
- أرفيند ماهاجان وديتر ك. روس (1982). "ملاحظة حول الدوال الرتيبة تمامًا والمطلقة" (ملف PDF) . النشرة الرياضية الكندية . 25 (2): 143-148 . doi : 10.4153/CMB-1982-020-x . تاريخ الاسترجاع: 28 ديسمبر 2023 .
- سينلين غو، هاري م. سريفاستافا، ونجدت باتير (2013). "فئة معينة من المتتابعات الرتيبة تمامًا" (ملف PDF) . التقدم في المعادلات التفاضلية . 294 : 1-9 . doi : 10.1186/1687-1847-2013-294 . تاريخ الاسترجاع: 29 ديسمبر 2023 .
- ياجيما، س.؛ إيباراكي، ت. (مارس 1968). "نظرية الدوال الرتيبة تمامًا وتطبيقاتها في منطق العتبة". معاملات IEEE في الحوسبة . C-17 (3): 214-229 . doi : 10.1109/tc.1968.229094 .
انظر أيضاً
مراجع
- 1 2 3 "دالة رتيبة تمامًا" . encyclopediaofmath.org . موسوعة الرياضيات . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 ديسمبر 2023 .
- ^ س. بيرنشتاين (1914). "حول التعريف وخصائص الوظائف التحليلية لمتغير حقيقي". الرياضيات أنالن . 75 (4): 449-468 . دوى : 10.1007 / BF01563654 .
- ^ س. بيرنشتاين (1928). "Sur les fonctions monotones absolument" . اكتا ماثيماتيكا . 52 : 1– 66. دوى : 10.1007/BF02592679 .
- ↑ غو، سينلين (2017). "بعض خصائص الدوال المتعلقة بالدوال الرتيبة تمامًا" (ملف PDF) . فيلومات . 31 (2): 247-254 . doi : 10.2298/FIL1702247G . تاريخ الاسترجاع: 29 ديسمبر 2023 .
- ↑ غو، سينلين؛ لافورجيا، أندريا؛ باتير، نجدت؛ لو، تشيو مينغ (2014). "الدوال الرتيبة تمامًا والدوال ذات الصلة: تطبيقاتها" (ملف PDF) . مجلة الرياضيات التطبيقية . 2014 : 1-3 . doi : 10.1155/2014/768516 . تاريخ الاسترجاع: 28 ديسمبر 2023 .
- ↑ ر. أسكي (1973). "قابلية جمع متسلسلات جاكوبي". معاملات الجمعية الرياضية الأمريكية . 179 : 71-84 . doi : 10.1090/S0002-9947-1973-0315351-7 .
- ↑ ويليام فيلر (1971). مقدمة في نظرية الاحتمالات وتطبيقاتها، المجلد 2 ( الطبعة الثالثة). نيويورك: وايلي. ISBN 978-0-471-25709-7. OCLC 279852 .
- ^ شوكيه، جوستاف (1954). "نظرية القدرات" . حوليات معهد فورييه . 5 : 131 – 295. دوى : 10.5802/aif.53 . ردمك 1777-5310 .
- ↑ بيرغ، كريستيان؛ كريستنسن، ينس بيتر ريوس؛ ريسل، بول (1984). التحليل التوافقي على أنصاف الزمر . نصوص الدراسات العليا في الرياضيات. المجلد 100. نيويورك، نيويورك: سبرينغر نيويورك. doi : 10.1007/978-1-4612-1128-0 . ISBN 978-1-4612-7017-1.
- ↑ أغويش، رفيق؛ جديدي، وسيم (2019). "توصيفات جديدة للدوال الرتيبة تمامًا ودوال برنشتاين، عكس نظرية هاوسدورف لتوصيف العزوم" . المجلة العربية للعلوم الرياضية . 25 (1): 57-82 . doi : 10.1016/j.ajmsc.2018.03.001 .
- 1 2 3 ويدر، ديفيد فيرنون (1946). تحويل لابلاس . مطبعة جامعة برينستون. ISBN 978-0-486-47755-8. OCLC 630478002 .
{{cite book}}عدم توافق رقم ISBN / التاريخ ( مساعدة ) - ↑ فاسهاور، جريج (2010). "الفصل 5: الدوال الرتيبة تمامًا والدوال الرتيبة المضاعفة" (ملف PDF) . MATH 590: طرق الشبكة غير المعتمدة على الشبكة.
- ↑ علم، خورشيد؛ ووكر، والتر (1977). "تقريب دالة رتيبة تمامًا" .
- ↑ سزابو، في إي إس (2026). "الدوال الرتيبة تمامًا بشكل عام وبعض التطبيقات" . مجلة التحليل الرياضي والتطبيقات . 554 (2) 129984. doi : 10.1016/j.jmaa.2025.129984 .
- ↑ فينك، أ.م. (1982). "متباينات كولموغوروف-لانداو للدوال الرتيبة" . مجلة التحليل الرياضي والتطبيقات . 90 (1): 251-258 . doi : 10.1016/0022-247X(82)90057-9 .
- ↑ ميركل، ميلان (2014)، "الدوال الرتيبة تمامًا: ملخص" ، في ميلوفانوفيتش، غراديمير ف.؛ راسيس، مايكل ث. (محرران)، نظرية الأعداد التحليلية، ونظرية التقريب، والدوال الخاصة ، نيويورك، نيويورك: سبرينغر نيويورك، ص 347-364 ، doi : 10.1007/978-1-4939-0258-3_12 ، ISBN 978-1-4939-0257-6تم الاطلاع عليه بتاريخ 2026-02-06
- ^ هورن ، روجر أ. (1967). "على المصفوفات والنوى والوظائف القابلة للقسمة بشكل لا نهائي" . Zeitschrift für Wahrscheinlichkeitstheorie und Verwandte Gebiete . 8 (3): 219-230 . دوى : 10.1007 / BF00531524 . ISSN 0044-3719 .
- ↑ غو، باي-ني؛ تشي، فنغ (2010). "خاصية الدوال الرتيبة المطلقة لوغاريتميًا والرتابة الكاملة لوغاريتميًا لدالة أسية-قوة" (ملف PDF) . نشرة جامعة بوخارست للعلوم، السلسلة أ، الرياضيات التطبيقية والفيزياء . 72 (2): 21-30 . ISSN 1223-7027 .
- التحليل الوظيفي
- نظرية النظام
- التحليل الحقيقي
- أنواع الوظائف
