إيفار إيكيلاند

صورة لمجموعة جوليا
كتب إيفار إيكيلاند كتبًا شائعة عن نظرية الفوضى والكسور الهندسية ، [ 1 ] [ 2 ] مثل مجموعة جوليا (المتحركة) . وقد شكّل شرح إيكيلاند مصدر إلهام رياضي لمناقشة مايكل كرايتون للفوضى في روايته "حديقة الديناصورات" . [ 3 ]

إيفار آي. إيكيلاند (مواليد 2 يوليو 1944، باريس) هو عالم رياضيات فرنسي من أصل نرويجي. ألّف إيكيلاند دراسات وكتبًا مرجعية مؤثرة في التحليل الوظيفي غير الخطي ، وحساب التفاضل والتكامل ، والاقتصاد الرياضي ، بالإضافة إلى كتب مبسطة في الرياضيات، نُشرت بالفرنسية والإنجليزية ولغات أخرى. يُعرف إيكيلاند بكونه صاحب مبدأ إيكيلاند التبايني ، واستخدامه لمعضلة شابلي-فولكمان في نظرية الأمثلية . وقد أسهم في إيجاد الحلول الدورية للأنظمة الهاميلتونية ، ولا سيما في نظرية مؤشرات كرين للأنظمة الخطية ( نظرية فلوكي ). [ 4 ] ذُكر اسم إيكيلاند في شارة فيلم ستيفن سبيلبرغ " حديقة الديناصورات " (1993) كمصدر إلهام لشخصية إيان مالكولم، المتخصص في نظرية الفوضى، في رواية مايكل كرايتون " حديقة الديناصورات" (1990) . [ 3 ]

سيرة

درس إيكيلاند في المدرسة العليا للأساتذة (1963-1967). وهو باحث أول في المركز الوطني الفرنسي للبحث العلمي (CNRS). حصل على درجة الدكتوراه عام 1970. يُدرّس الرياضيات والاقتصاد في جامعة باريس دوفين ، والمدرسة المتعددة التكنولوجية ، والمدرسة العسكرية الخاصة في سان سير ، وجامعة كولومبيا البريطانية في فانكوفر . شغل منصب رئيس جامعة باريس دوفين من عام 1989 إلى عام 1994.

حصل إيكيلاند على جائزة دالمبير وجائزة جان روستاند. وهو أيضاً عضو في الأكاديمية النرويجية للعلوم والآداب . [ 5 ]

صورة جيف غولدبلوم
استشار الممثل جيف غولدبلوم إيكيلاند أثناء استعداده لتجسيد دور عالم رياضيات متخصص في  نظرية الفوضى في فيلم "جوراسيك  بارك" لستيفن سبيلبرغ . [ 6 ]

ألف إيكيلاند عدة كتب في العلوم الشعبية ، شرح فيها جوانب من الأنظمة الديناميكية ، ونظرية الفوضى ، ونظرية الاحتمالات . [ 1 ] [ 7 ] [ 8 ] كُتبت هذه الكتب أولاً باللغة الفرنسية، ثم تُرجمت إلى الإنجليزية ولغات أخرى، حيث لاقت استحسانًا لدقتها الرياضية، فضلاً عن قيمتها الأدبية والترفيهية. [ 1 ]

من خلال هذه الكتابات، كان لإيكيلاند تأثيرٌ على رواية وفيلم "حديقة الديناصورات ". فقد ألهم كتاب إيكيلاند " الرياضيات والمفاجآت" وكتاب جيمس جليك " الفوضى" مناقشات نظرية الفوضى في رواية " حديقة الديناصورات"  لمايكل كرايتون . [ 3 ] وعندما تم اقتباس الرواية لفيلم "حديقة الديناصورات" من إخراج ستيفن سبيلبرغ ، استشار الممثل جيف غولدبلوم إيكيلاند وجليك أثناء تحضيره لتجسيد شخصية عالم الرياضيات المتخصص في  نظرية الفوضى . [ 6 ]

بحث

ساهم إيكيلاند في التحليل الرياضي ، وخاصة في حساب التفاضل والتكامل التبايني والتحسين الرياضي .

مبدأ التباين

في التحليل الرياضي ، يُعد مبدأ إيكيلاند التبايني ، الذي اكتشفه إيفار إيكيلاند، [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] نظرية تؤكد وجود حل شبه أمثل لفئة من مسائل التحسين . [ 12 ]

يمكن استخدام مبدأ إيكيلاند التبايني عندما لا تكون مجموعة المستوى الأدنى لمسألة التصغير متراصة ، بحيث لا يمكن تطبيق نظرية بولزانو-ويرستراس . يعتمد مبدأ إيكيلاند على اكتمال الفضاء المتري . [ 13 ]

يؤدي مبدأ إيكيلاند إلى برهان سريع لنظرية كارستي للنقطة الثابتة . [ 13 ] [ 14 ]

كان إيكيلاند مرتبطًا بجامعة باريس عندما اقترح هذه النظرية. [ 9 ]

نظرية التباين للأنظمة الهاميلتونية

إيفار إيكيلاند خبير في التحليل التبايني ، الذي يدرس التحسين الرياضي لفضاءات الدوال . وقد وُصفت أبحاثه حول الحلول الدورية للأنظمة الهاميلتونية ، وخاصة نظرية مؤشرات كرين للأنظمة الخطية ( نظرية فلوكي )، في كتابه. [ 4 ]

مسائل التحسين الجمعي

تُصوَّر معضلة شابلي-فولكمان بمخطط ذي جزأين، أحدهما على اليسار والآخر على اليمين. يعرض الجزء الأيسر أربع مجموعات، مُرتبة في مصفوفة ثنائية الأبعاد (2×2). تحتوي كل مجموعة على نقطتين فقط، مُلوَّنتين باللون الأحمر. في كل مجموعة، تتصل النقطتان بقطعة مستقيمة وردية اللون، وهي الغلاف المحدب للمجموعة الأصلية. تحتوي كل مجموعة على نقطة واحدة فقط، مُشار إليها بعلامة زائد (+). في الصف العلوي من المصفوفة الثنائية الأبعاد، تقع علامة الزائد داخل القطعة المستقيمة؛ وفي الصف السفلي، تتطابق علامة الزائد مع إحدى النقاط الحمراء. بهذا يكتمل وصف الجزء الأيسر من المخطط. يعرض الجزء الأيمن مجموع مينكوفسكي للمجموعات، وهو اتحاد المجاميع التي تحتوي على نقطة واحدة فقط من كل مجموعة. بالنسبة للمجموعات المعروضة، تمثل المجاميع الستة عشر نقاطًا مميزة، معروضة باللون الأحمر: تمثل نقاط المجموع الحمراء على اليمين مجموع نقاط المجموع الحمراء على اليسار. الغلاف المحدب للنقاط الحمراء الستة عشر مظلل باللون الوردي. يوجد داخل الجزء الوردي من مجموعة المجموع على اليمين رمز زائد واحد فقط، وهو المجموع (الفريد) لرموز الزائد من الجانب الأيمن. بمقارنة المصفوفة اليسرى واللوحة اليمنى، يتضح أن رمز الزائد على اليمين هو في الواقع مجموع رموز الزائد الأربعة من المجموعات على اليسار، نقطتان تحديدًا من مجموعات المجموع الأصلية غير المحدبة ونقطتان من الأغلفة المحدبة لمجموعات المجموع المتبقية.
طبّق إيفار إيكيلاند مبرهنة شابلي-فولكمان لتفسير نجاح كلود ليمارشال في استخدام استرخاء لاغرانج لحل مسائل التصغير غير المحدبة. تتعلق هذه المبرهنة بجمع مينكوفسكي لأربع مجموعات. النقطة (+) في الغلاف المحدب لمجموع مينكوفسكي للمجموعات الأربع غير المحدبة ( على اليمين ) هي مجموع أربع نقاط (+) من المجموعات (على اليسار) - نقطتان في مجموعتين غير محدبتين بالإضافة إلى نقطتين في الغلاف المحدب لمجموعتين. الغلافان المحدبان مظللان باللون الوردي. تحتوي كل مجموعة من المجموعات الأصلية على نقطتين فقط (موضحتان باللون الأحمر).

شرح إيكيلاند نجاح أساليب التصغير المحدب في المسائل الكبيرة التي تبدو غير محدبة. في العديد من مسائل التحسين، تكون دالة الهدف f قابلة للفصل ، أي أنها مجموع العديد من دوال الجمع، لكل منها وسيطها الخاص. 

و(x)=و(x1،...،xشمال)=نون(xن).{\displaystyle f(x)=f(x_{1},\dots ,x_{N})=\sum _{n}f_{n}(x_{n}).}

على سبيل المثال، مسائل التحسين الخطي قابلة للفصل. بالنسبة لمسألة قابلة للفصل، فإننا نعتبر الحل الأمثل

xمين=(x1،...،xشمال)مين{\displaystyle x_{\min }=(x_{1},\dots ,x_{N})_{\min }}

مع القيمة الدنيا f ( xmin ) . بالنسبة للمسألة القابلة للفصل، نعتبر الحل الأمثل (xmin, f(xmin)) للمسألة المحدبة ، حيث تُؤخذ الأغلفة المحدبة لرسوم الدوال المكونة . هذا الحل الأمثل هو نهاية متتالية من النقاط في المسألة المحدبة .  

(xج،و(xج))جoنv(جيرأصح(ون)).{\displaystyle (x_{j},f(x_{j}))\in \mathrm {Conv} (\mathrm {Graph} (f_{n})).\,}[ 15 ] [ 16 ] يمثل تطبيق لـShapley–Folkmanالنقطة المثلى المعطاة كمجموع نقاط في الرسوم البيانية للمكونات الأصلية وعدد صغير من المكونات المحدبة.

نُشر هذا التحليل بواسطة إيفار إيكيلاند عام  1974 لتفسير التحدب الظاهري للمسائل القابلة للفصل ذات الحدود المتعددة، على الرغم من عدم تحدب مسائل الحدود. في عام 1973، فوجئ عالم الرياضيات الشاب كلود ليمارشال بنجاحه في استخدام أساليب التصغير المحدب على مسائل كانت معروفة بأنها غير محدبة. [ 17 ] [ 15 ] [ 18 ] أوضح تحليل إيكيلاند نجاح أساليب التصغير المحدب على المسائل الكبيرة والقابلة للفصل ، على الرغم من عدم تحدب دوال الحدود. [ 15 ] [ 18 ] [ 19 ] شجعت مبرهنة شابلي-فولكمان على استخدام أساليب التصغير المحدب في تطبيقات أخرى تتضمن مجاميع دوال متعددة. [ 15 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] 

فهرس

بحث

  • إيكيلاند، إيفار؛ تيمام، روجر (1999). التحليل المحدب ومسائل حساب التفاضل والتكامل . كلاسيكيات في الرياضيات التطبيقية. المجلد  28. فيلادلفيا، بنسلفانيا: جمعية الرياضيات الصناعية والتطبيقية (SIAM). ISBN 978-0-89871-450-0MR 1727362 . (طبعة مصححة من طبعة نورث هولاند لعام 1976 ( MR 0463993 )) 
تم الاستشهاد بالكتاب أكثر من 500 مرة في موقع MathSciNet .
  • إيكيلاند، إيفار (1979). "مسائل التصغير غير المحدبة" . نشرة الجمعية الرياضية الأمريكية . السلسلة الجديدة. 1 (3): 443-474 . doi : 10.1090/S0273-0979-1979-14595-6 . MR 0526967 . 
  • إيكلاند، إيفار (1990). طرق التحدب في ميكانيكا هاميلتون . Ergebnisse der Mathematik und ihrer Grenzgebiete (3) [النتائج في الرياضيات والمجالات ذات الصلة (3)]. المجلد.  19. برلين: سبرينغر-فيرلاغ. ص.س  +247. رقم ISBN 978-3-540-50613-3MR 1051888 . 
  • أوبين، جان بيير؛ إيكلاند، إيفار (2006). تطبيق التحليل غير الخطي . مينيولا، نيويورك: Dover Publications, Inc.، الصفحات  x+518. رقم ISBN 978-0-486-45324-8MR 2303896 (إعادة طبع طبعة وايلي لعام 1984 ( MR 0749753 )) 
صورة لتشعب فيجنباوم للدالة اللوجستية المتكررة
تم وصف تشعب فيجنباوم لنظام الدالة اللوجستية المتكررة كمثال على نظرية الفوضى في كتاب إيكيلاند " الرياضيات وغير المتوقع" . [ 1 ] 

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. يصف إيكيلاند (1988 ، الملحق 2 : تشعب فيجنباوم، الصفحات 132-138) السلوك الفوضوي للدالة اللوجستية المتكررة ، والتي تُظهر تشعب فيجنباوم . نُشرت طبعة ورقية بعنوان: إيكيلاند، إيفار (1990). الرياضيات والمفاجآت ( طبعة ورقية). مطبعة جامعة شيكاغو. ISBN  978-0-226-19990-0.
  2. وفقًا لجيريمي غراي، الذي كتب في مجلة المراجعات الرياضية ( MR 0945956 ) 
  3. في خاتمة روايته " حديقة الديناصورات" ، يُقرّ كريشتون (1997 ، ص 400 ) بكتابات إيكيلاند ( وجليك ). وفي الرواية نفسها،تُناقش الأشكال الكسورية في صفحتين ( كريشتون 1997 ، ص 170-171) ، ونظرية الفوضى في إحدى عشرة صفحة، بما في ذلك الصفحات 75 و158 و245 : كريشتون، مايكل (1997). حديقة الديناصورات . دار بالانتين للنشر. ISBN   9780345418951تم الاطلاع عليه بتاريخ 19-04-2011 .
  4. 1 2 وفقًا لـ D. Pascali، الكتابة للمراجعات الرياضية ( MR 1051888 ) Ekeland, Ivar (1990). طرق التحدب في ميكانيكا هاميلتون . Ergebnisse der Mathematik und ihrer Grenzgebiete (3) [النتائج في الرياضيات والمجالات ذات الصلة (3)]. المجلد. 19. برلين: سبرينغر-فيرلاغ. ص.س +247. رقم ISBN    978-3-540-50613-3MR 1051888 . 
  5. "المجموعة 1: الدراسات الرياضية" . الأكاديمية النرويجية للعلوم والآداب . مؤرشف من الأصل في 27 سبتمبر 2011. تم الاطلاع عليه في 12 أبريل 2011 .
  6. 1 2 جونز (1993 ، ص 9) : جونز، آلان (أغسطس 1993). كلارك، فريدريك س. (محرر). " حديقة جوراسيك : ديناصورات برسومات حاسوبية" . سينيفانتاستيك . 24 (2). فريدريك س. كلارك: 8-15 . ASIN B002FZISIO . تم الاسترجاع في 12 أبريل 2011 .    
  7. وفقًا للمراجعات الرياضية ( MR 1243636 ) التي تناقش كتاب إيكيلاند، إيفار (1993). النرد المكسور، وقصص رياضية أخرى عن الصدفة (ترجمة كارول فولك من الطبعة الفرنسية لعام 1991 ). شيكاغو، إلينوي: مطبعة جامعة شيكاغو. الصفحات: 183 صفحة + 4 صفحات تمهيدية . ISBN      978-0-226-19991-7MR 1243636 
  8. وفقًا للمراجعات الرياضية ( MR 2259005 ) التي تناقش كتاب إيكيلاند، إيفار (2006). أفضل العوالم الممكنة: الرياضيات والمصير (مترجم من الطبعة الفرنسية لعام 2000 ). شيكاغو، إلينوي: مطبعة جامعة شيكاغو. الصفحات: 207+4 . ISBN      978-0-226-19994-8MR 2259005 
  9. 1 2 إيكيلاند، إيفار (1974). "حول مبدأ التباين" . مجلة التحليل الرياضي والتطبيقات . 47 (2): 324-353 . doi : 10.1016/0022-247X(74)90025-0 . ISSN 0022-247X . 
  10. إيكيلاند، إيفار (1979). "مسائل التصغير غير المحدبة" . نشرة الجمعية الرياضية الأمريكية . السلسلة الجديدة. 1 (3): 443-474 . doi : 10.1090/S0273-0979-1979-14595-6 . MR 0526967 . 
  11. ^ إيكلاند وتمام 1999 ، ص 357-373.
  12. أوبين، جان بيير؛ إيكيلاند، إيفار (2006). التحليل غير الخطي التطبيقي (إعادة طبع طبعة وايلي لعام 1984 ). مينولا، نيويورك: منشورات دوفر، ص. 518+x. ISBN     978-0-486-45324-8MR 2303896 
  13. 1 2 كيرك، ويليام أ.؛ غوبل، كازيميرز (1990). موضوعات في نظرية النقطة الثابتة المترية . مطبعة جامعة كامبريدج. ISBN 978-0-521-38289-2.
  14. أوك، إيفي (2007). "د: الاستمرارية 1" (ملف PDF) . التحليل الحقيقي مع التطبيقات الاقتصادية . مطبعة جامعة برينستون. ص 664. ISBN  978-0-691-11768-3تمت أرشفة هذا الملف من النسخة الأصلية (PDF) بتاريخ 19 فبراير 2009. تم الاطلاع عليه بتاريخ 31 يناير 2009 .
  15. 1 2 3 4 ( Ekeland & Temam 1999 ، ص 357-359) : نُشر في الطبعة الإنجليزية الأولى لعام 1976، يثبت ملحق إيكيلاند معضلة شابلي-فولكمان، كما يعترفبتجارب ليمارشال في الصفحة 373 .  
  16. نهاية متتالية هي عنصر من عناصر إغلاق المجموعة الأصلية ، وهي أصغر مجموعة مغلقة تحتوي على المجموعة الأصلية. مجموع مينكوفسكي لمجموعتين مغلقتين ليس بالضرورة أن يكون مغلقًا، لذا يمكن أن يكون الاحتواء التاليصارمًا.
    Clos(P)  +  Clos(Q) ⊆ Clos(  Clos(P)  +  Clos(Q)  );
    يمكن أن يكون التضمين صارمًا حتى بالنسبة لمجموعتين محدبتين مغلقتين، وفقًا لروكافيلر (1997 ، ص 49 و75) . ويتطلب ضمان إغلاق مجموع مينكوفسكي للمجموعات عملية الإغلاق، التي تُلحق نهايات المتتابعات المتقاربة. روكافيلر، ر. تيريل (1997) [1970]. التحليل المحدب . معالم برينستون في الرياضيات. برينستون، نيوجيرسي: مطبعة جامعة برينستون. ISBN    0-691-01586-4MR 1451876 . 
  17. ^ Lemaréchal (1973 ، ص. 38) : Lemaréchal، Claude (أبريل 1973)، Utilization de la Dualité dans les problémes Non convexes [استخدام الازدواجية للمشاكل غير المحدبة] (بالفرنسية)، Domaine de Voluceau، Rocquencourt ، 78150 Le Chesnay ، فرنسا: IRIA (الآن INRIA) , مختبر البحوث المعلوماتية والآلية، ص. 41       {{citation}}: CS1 maint: location ( link ) . نُوقشت تجارب ليمارشال في منشورات لاحقة: آردال (1995 ، ص 2-3) : آردال، كارين (مارس 1995). " مقابلة أوبتيما مع كلود ليمارشال" (ملف PDF) . أوبتيما: نشرة جمعية البرمجة الرياضية . 45 : 2-4 . تم الاطلاع عليه في 2 فبراير 2011 . هيريارت-أوروتي وليمارشال (1993 ، الصفحات 143-145، 151، 153، و156) : هيريارت-أوروتي، جان-باتيست؛ ليمارشال، كلود (1993). "الازدواجية المجردة للممارسين (12). التحليل المحدب وخوارزميات التصغير، المجلد الثاني : النظرية المتقدمة وطرق الحزم . المبادئ الأساسية للعلوم الرياضية. المجلد 306. برلين: سبرينغر-فيرلاغ. الصفحات 136-193 (مع تعليقات ببليوغرافية في الصفحات 334-335). ISBN     978-3-540-56852-0MR 1295240 . 
  18. 1 2 إيكلاند، إيفار (1974). "تقدير مسبق وبرمجة غير محدبة " . Comptes Rendus Hebdomadaires des Séances de l'Académie des Sciences . السلسلة أ وآخرون (بالفرنسية). 279 : 149 – 151. ISSN 0151-0509 . السيد 0395844 .       
  19. أوبين وإيكيلاند (1976 ، الصفحات 226، 233، 235، 238، و241) : أوبين، ج. ب.؛ إيكيلاند، إ . (1976). "تقديرات فجوة الازدواجية في التحسين غير المحدب". رياضيات بحوث العمليات . 1 (3): 225-245 . doi : 10.1287/moor.1.3.225 . JSTOR 3689565. MR 0449695 .    تناول كلٌّ من أوبين وإيكيلاند (1976) وإيكيلاند وتيمان (1999 ، الصفحات 362-364) الإغلاق المحدب لمسألة تصغير غير محدبة، أي المسألة المحددة بالغلاف المحدب المغلق للرسم البياني الأولي للمسألة الأصلية. وقد وسّع دي غولييلمو دراستهما لفجوات الازدواجية لتشمل الإغلاق شبه المحدب لمسألة تصغير غير محدبة ، أي المسألة المحددة بالغلاف المحدب المغلق لمجموعات المستوى الأدنى : دي غولييلمو (1977 ، الصفحات 287-288) : دي غولييلمو، ف. (1977). "الازدواجية غير المحدبة في التحسين متعدد الأهداف". رياضيات بحوث العمليات . 2 (3): 285-291 . doi : 10.1287 /moor.2.3.285 . JSTOR 3689518 . MR 0484418 .            
  20. أوبين (2007 ، ص 458-476) : أوبين، جان بيير (2007). "14.2 الازدواجية في حالة معيار التكامل غير المحدب والقيود (وخاصة 14.2.3 نظرية شابلي-فولكمان، الصفحات 463-465)". الأساليب الرياضية لنظرية الألعاب والاقتصاد (طبعة مُعاد طباعتها مع مقدمة جديدة من الطبعة الإنجليزية المنقحة لعام 1982 الصادرة عن دار نشر نورث هولاند ). مينولا، نيويورك: دار نشر دوفر. ص 616+32. ISBN         978-0-486-46265-3. MR 2449499 . 
  21. بيرتسيكاس (1996 ، ص 364-381) مع الإشارة إلى إيكيلاند وتيمان (1999) في الصفحة374 وأوبين وإيكيلاند (1976) في الصفحة381: بيرتسيكاس، ديمتري ب. (1996). "5.6 مسائل البرمجة العددية القابلة للفصل واسعة النطاق وطريقة المضاعفات الأسية". التحسين المقيد وطرق مضاعفات لاغرانج (إعادة طبع من طبعة أكاديميك برس (1982) ). بلمونت، ماساتشوستس: أثينا ساينتيفيك. ص 13+395. ISBN          978-1-886529-04-5MR 0690767 . يصف بيرتسيكاس (1996 ، الصفحات 364-381) تطبيقًا لطرق لاغرانج الثنائية على جدولة محطات الطاقة الكهربائية (" مسائل التزام الوحدات ")، حيث يظهر عدم التحدب بسبب قيود الأعداد الصحيحة : بيرتسيكاس، ديمتري ب .؛ لاور، غريغوري س.؛ سانديل، نيلز ر. الابن؛ بوسبرغ، توماس أ. (يناير 1983). "الجدولة المثلى قصيرة الأجل لأنظمة الطاقة واسعة النطاق" (ملف PDF) . معاملات IEEE في التحكم الآلي . AC-28 (1): 1-11 . CiteSeerX 10.1.1.158.1736 . doi : 10.1109/tac.1983.1103136 . S2CID 6329622. تم الاسترجاع في 2 فبراير 2011 .    
  22. بيرتسيكاس (1999 ، ص 496) : بيرتسيكاس، ديمتري ب. (1999). "5.1.6 المسائل القابلة للفصل وهندستها". البرمجة غير الخطية ( الطبعة الثانية). كامبريدج، ماساتشوستس: أثينا ساينتيفيك. ص 494-498 . ISBN      978-1-886529-00-7.