Кратность критической точки: различия между версиями
[отпатрулированная версия] | [отпатрулированная версия] |
Кубаноид (обсуждение | вклад) м Кубаноид переименовал страницу Кратность (критической точки) в Кратность критической точки: оформление |
MBHbot (обсуждение | вклад) м replaced: {{/рамка → {{конец рамки (8) |
||
Строка 9: | Строка 9: | ||
Сопоставляя каждой гладкой функции её формальный ряд Тейлора, мы получаем вложение <math>I_{\nabla f}</math> в алгебру <math>\R[[x_1, \ldots, x_n]]</math>. '''Локальной алгеброй''' градиентного отображения в точке <math>O</math> называется [[факторалгебра]] <math>\R[[x_1, \ldots, x_n]]/I_{\nabla f},</math> а её размерность <math>\mu = \dim \, \R[[x_1, \ldots, x_n]]/I_{\nabla f}</math> называется '''кратностью''' функции <math>f</math> в точке <math>O.</math> |
Сопоставляя каждой гладкой функции её формальный ряд Тейлора, мы получаем вложение <math>I_{\nabla f}</math> в алгебру <math>\R[[x_1, \ldots, x_n]]</math>. '''Локальной алгеброй''' градиентного отображения в точке <math>O</math> называется [[факторалгебра]] <math>\R[[x_1, \ldots, x_n]]/I_{\nabla f},</math> а её размерность <math>\mu = \dim \, \R[[x_1, \ldots, x_n]]/I_{\nabla f}</math> называется '''кратностью''' функции <math>f</math> в точке <math>O.</math> |
||
{{конец рамки}} |
|||
{{/рамка}} |
|||
В случае, когда функции <math>\partial f/\partial x_1, \ldots, \partial f/\partial x_n</math> имеют в точке <math>O</math> линейно независимые [[градиент (математика)|градиенты]] (это условие равносильно тому, что [[гессиан]] функции <math>f</math> отличен от нуля), кратность <math>\mu=1</math>, и критическая точка <math>O</math> называется '''невырожденной'''. |
В случае, когда функции <math>\partial f/\partial x_1, \ldots, \partial f/\partial x_n</math> имеют в точке <math>O</math> линейно независимые [[градиент (математика)|градиенты]] (это условие равносильно тому, что [[гессиан]] функции <math>f</math> отличен от нуля), кратность <math>\mu=1</math>, и критическая точка <math>O</math> называется '''невырожденной'''. |
||
Строка 25: | Строка 25: | ||
{{рамка}} |
{{рамка}} |
||
:<math>f(x)=x^{\mu+1}.</math> |
:<math>f(x)=x^{\mu+1}.</math> |
||
{{конец рамки}} |
|||
{{/рамка}} |
|||
== Функции нескольких переменных == |
== Функции нескольких переменных == |
||
Строка 33: | Строка 33: | ||
{{рамка}} |
{{рамка}} |
||
:<math>\sum_{i=1}^{n} \alpha_i x_i^2, \quad \alpha_i = \pm 1.</math> |
:<math>\sum_{i=1}^{n} \alpha_i x_i^2, \quad \alpha_i = \pm 1.</math> |
||
{{конец рамки}} |
|||
{{/рамка}} |
|||
* Если <math>r=n-1</math>, то в окрестности точки <math>O</math> функция <math>f(x)</math> с помощью выбора гладких локальных координат приводится к виду |
* Если <math>r=n-1</math>, то в окрестности точки <math>O</math> функция <math>f(x)</math> с помощью выбора гладких локальных координат приводится к виду |
||
Строка 40: | Строка 40: | ||
{{рамка}} |
{{рамка}} |
||
:<math>\sum_{i=1}^{n-1} \alpha_i x_i^2 + x_n^{\mu+1}, \quad \alpha_i = \pm 1, \quad 2 \leq \mu < \infty.</math> |
:<math>\sum_{i=1}^{n-1} \alpha_i x_i^2 + x_n^{\mu+1}, \quad \alpha_i = \pm 1, \quad 2 \leq \mu < \infty.</math> |
||
{{конец рамки}} |
|||
{{/рамка}} |
|||
* Если <math>r=n-2</math>, то в окрестности точки <math>O</math> функция <math>f(x)</math> с помощью выбора гладких локальных координат приводится к виду |
* Если <math>r=n-2</math>, то в окрестности точки <math>O</math> функция <math>f(x)</math> с помощью выбора гладких локальных координат приводится к виду |
||
Строка 48: | Строка 48: | ||
{{рамка}} |
{{рамка}} |
||
:::<math>\sum_{i=1}^{n-2} \alpha_i x_i^2 + x_{n-1}x_{n}^2 \pm x_{n}^3, \quad \alpha_i = \pm 1.</math> |
:::<math>\sum_{i=1}^{n-2} \alpha_i x_i^2 + x_{n-1}x_{n}^2 \pm x_{n}^3, \quad \alpha_i = \pm 1.</math> |
||
{{конец рамки}} |
|||
{{/рамка}} |
|||
::* Если кубическая часть функции <math>g(x_{n-1},x_{n})</math> имеет ''два'' различных корня (один из них — кратный), то, при выполнении дополнительного условия общности положения, функция <math>f(x)</math> приводится к виду |
::* Если кубическая часть функции <math>g(x_{n-1},x_{n})</math> имеет ''два'' различных корня (один из них — кратный), то, при выполнении дополнительного условия общности положения, функция <math>f(x)</math> приводится к виду |
||
{{рамка}} |
{{рамка}} |
||
:::<math>\sum_{i=1}^{n-2} \alpha_i x_i^2 + x_{n-1}x_{n}^2 \pm x_{n}^{\mu+1}, \quad \alpha_i = \pm 1, \quad 3 \leq \mu < \infty.</math> |
:::<math>\sum_{i=1}^{n-2} \alpha_i x_i^2 + x_{n-1}x_{n}^2 \pm x_{n}^{\mu+1}, \quad \alpha_i = \pm 1, \quad 3 \leq \mu < \infty.</math> |
||
{{конец рамки}} |
|||
{{/рамка}} |
|||
== Теорема деления == |
== Теорема деления == |
||
Строка 69: | Строка 69: | ||
где <math>\varphi</math> и <math>a_{i}</math> — гладкие функции своих аргументов, <math>\varphi(x,y_1, \ldots, y_n)</math> не обращается в нуль и <math>a_{i}(0,\ldots,0)=0</math> для всех |
где <math>\varphi</math> и <math>a_{i}</math> — гладкие функции своих аргументов, <math>\varphi(x,y_1, \ldots, y_n)</math> не обращается в нуль и <math>a_{i}(0,\ldots,0)=0</math> для всех |
||
<math>i<\mu</math>. |
<math>i<\mu</math>. |
||
{{конец рамки}} |
|||
{{/рамка}} |
|||
Впервые эта теорема была доказа [[Вейерштрасс]]ом для [[Голоморфная функция|голоморфных функциий]] комплексных переменных<ref>''Weierstrass K.'' Einige auf die Theorie der analytischen Functionen mehrerer Veränderlichen sich beziehende Sätze. — Mathematische Werke, V. II, Mayer und Müller, Berlin, 1895, 135–188.</ref> |
Впервые эта теорема была доказа [[Вейерштрасс]]ом для [[Голоморфная функция|голоморфных функциий]] комплексных переменных<ref>''Weierstrass K.'' Einige auf die Theorie der analytischen Functionen mehrerer Veränderlichen sich beziehende Sätze. — Mathematische Werke, V. II, Mayer und Müller, Berlin, 1895, 135–188.</ref> |
||
Строка 86: | Строка 86: | ||
Сопоставляя каждой гладкой функции её формальный ряд Тейлора, мы получаем вложение <math>I_{f}</math> в алгебру <math>\R[[x_1, \ldots, x_n]]</math>. '''Локальной алгеброй''' отображения в точке <math>O</math> называется [[факторалгебра]] <math>\R[[x_1, \ldots, x_n]]/I_{f},</math> а её размерность <math>\mu = \dim \, \R[[x_1, \ldots, x_n]]/I_{f}</math> называется '''кратностью''' отображения <math>f</math> в точке <math>O.</math> |
Сопоставляя каждой гладкой функции её формальный ряд Тейлора, мы получаем вложение <math>I_{f}</math> в алгебру <math>\R[[x_1, \ldots, x_n]]</math>. '''Локальной алгеброй''' отображения в точке <math>O</math> называется [[факторалгебра]] <math>\R[[x_1, \ldots, x_n]]/I_{f},</math> а её размерность <math>\mu = \dim \, \R[[x_1, \ldots, x_n]]/I_{f}</math> называется '''кратностью''' отображения <math>f</math> в точке <math>O.</math> |
||
{{конец рамки}} |
|||
{{/рамка}} |
|||
== См. также == |
== См. также == |
Версия от 00:11, 28 февраля 2017
Кратность критической точки -гладкой функции — размерность так называемой локальной алгебры градиентного отображения этой функции в рассматриваемой точке.
Определение
Пусть — -гладкая функция от переменных , имеющая своей критической точкой. Соответствующее градиентное отображение задается формулой Введем следующие обозначения:
Сопоставляя каждой гладкой функции её формальный ряд Тейлора, мы получаем вложение в алгебру . Локальной алгеброй градиентного отображения в точке называется факторалгебра а её размерность называется кратностью функции в точке |
В случае, когда функции имеют в точке линейно независимые градиенты (это условие равносильно тому, что гессиан функции отличен от нуля), кратность , и критическая точка называется невырожденной. Удобно также положить в случае некритической точки.
Функции одной переменной
В этом случае , и кратность критической точки может быть определена условием:
при этом значение соответствует некритической точке. Действительно, так как в этом случае степенной ряд функции начинается с члена то любой элемент представим в виде , где и — многочлен степени задаваемый коэффициентами, т.е.
Теорема Тужрона в этом случае принимает тривиальный вид: в окрестности критической точки конечной кратности существуют координаты, в которых функция имеет вид
|
Функции нескольких переменных
В этом случае важной характеристикой критической точки является ранг матрицы Гессе в точке .
- Если , то (по лемме Морса) в окрестности точки функция с помощью выбора гладких локальных координат приводится к виду
|
- Если , то в окрестности точки функция с помощью выбора гладких локальных координат приводится к виду
- и, если кратность функции равна , то приводится к виду
|
- Если , то в окрестности точки функция с помощью выбора гладких локальных координат приводится к виду
- где ряд Тейлора функции начинается с мономов степени
- Если кубическая часть функции имеет три различных (вещественных или комплексных) корня, то приводится к виду
|
- Если кубическая часть функции имеет два различных корня (один из них — кратный), то, при выполнении дополнительного условия общности положения, функция приводится к виду
|
Теорема деления
Пусть — гладкая функция от переменной , имеющая точку своей критической точкой кратности по переменной , т.е.
Тогда в окрестности точки функция представима в виде
где и — гладкие функции своих аргументов, не обращается в нуль и для всех . |
Впервые эта теорема была доказа Вейерштрассом для голоморфных функциий комплексных переменных[1] (теорема деления по Вейерштрассу). Приведённый выше вещественный аналог часто называют теоремой деления по Мальгранжу или по Мазеру.
Критические точки отображений
Кратность критической точки -гладкого отображения — это размерность локальной алгебры данного отображения.
Пусть — -гладкое отображение, имеющее своей критической точкой. Отображение задается набором функций от переменных . Введем следующие обозначения:
Сопоставляя каждой гладкой функции её формальный ряд Тейлора, мы получаем вложение в алгебру . Локальной алгеброй отображения в точке называется факторалгебра а её размерность называется кратностью отображения в точке |
См. также
Литература
- Арнольд В. И., Варченко А. Н., Гусейн-Заде С. М. Особенности дифференцируемых отображений, — Любое издание.
- Брёкер Т., Ландер Л. Дифференцируемые ростки и катастрофы, — Любое издание.
- Голубицкий М., Гийемин В. Устойчивые отображения и их особенности, — М.: Мир, 1977.
- Хёрмандер Л. Введение в теорию функций нескольких комплексных переменных, — М.: Мир, 1968.
- Сборник статей: Особенности дифференцируемых отображений, — М.: Мир, 1968.
- Паламодов В.П. О кратности голоморфного отображения, — Функц. анализ и его прил., 1:3 (1967), стр. 54–65.
- Арнольд В. И. Замечание о подготовительной теореме Вейерштрасса, — Функц. анализ и его прил., 1:3 (1967), стр. 1–8.
Примечания
- ↑ Weierstrass K. Einige auf die Theorie der analytischen Functionen mehrerer Veränderlichen sich beziehende Sätze. — Mathematische Werke, V. II, Mayer und Müller, Berlin, 1895, 135–188.