Математические байки
Вопрос тут был вполне естественный — но я расскажу сначала его упрощённую версию. Можно спрашивать, как себя ведут типичные точки отрезка. Но тут ответ простой — если считать 0 и 1 в двоичной записи случайной точки отрезка, то для типичной точки их будет…
==
Ну и возвращаясь к докладу Марка Полликотта (а то я про Безиковича и долю единиц рассказал, а про центральный сюжет ещё нет).
Ну и возвращаясь к докладу Марка Полликотта (а то я про Безиковича и долю единиц рассказал, а про центральный сюжет ещё нет).
Там тоже обсуждалась хаусдорфова размерность, но не точек с данной долей 0 и 1, а точек с данной скоростью растяжения для того отображения T, которое канторово множество порождает.
По-хорошему, про скорость растяжения произносятся слова "показатель Ляпунова" (которые для современной теории динамических систем одни из основных).
Чуть более подробно — вот пусть у нас есть динамическая система, то есть отображение T, которое мы итерируем (можно сказать, что оно сопоставляет текущему состоянию системы её состояние через одну секунду).
И пусть задана начальное состояние системы — некоторая точка x.
Тогда можно посмотреть, с какой скоростью итерации "соседних" с ней точек с её итерациями сближаются/разбегаются.
В размерности один — а мы будем считать, что мы работаем на отрезке, — это просто значит, что мы берём производную n-й итерации T^n в точке x:
Теперь, чтобы сказать, "какое изменение приходится [в среднем] на одну итерацию", можно было бы извлечь корень n-й степени.
Но с корнями и произведениями очень неудобно работать. Поэтому от такого "среднего геометрического производных по орбите" берут логарифм — рассматривают
(1/n) log (T^n)'(x) = (1/n) \sum_{j=0}^{n-1} (log T')(T^j(x)).
(1/n) log (T^n)'(x) = (1/n) \sum_{j=0}^{n-1} (log T')(T^j(x)).
(Да, "орбита" — это как раз последовательность итераций начальной точки: x, T(x), T^2(x), ...)
Математические байки
Photo
И переходят к пределу при n, стремящемся к бесконечности. Вот этот предел (который появляется на слайде выше) и называется показателем Ляпунова (отображения T в точке x).
В том случае, когда отображение T — кусочно-аффинное, порождающее канторово множество, производная у него на каждом отрезке области определения постоянна. Так что получается действительно почти "доля единиц" в кодировании точки, только чуть-чуть подкрученная.
Скажем, для самого стандартного канторова множества показатель Ляпунова будет просто log 3 в любой точке x, потому что производная T равна 3 везде. А вот если у нас два отрезка, [0,1/a] и [1-1/b,1], то у нас будет
(log a)*(доля итераций, попадающих в первый отрезок) + (log b)*(доля итераций, попадающих во второй).
(log a)*(доля итераций, попадающих в первый отрезок) + (log b)*(доля итераций, попадающих во второй).
(Я не хочу лезть в более конкретные детали или писать формулы; в конце концов, это должна быть сложная, но всё-таки байка!)
Так вот, из общей логики "есть естественный объект, давайте его исследовать" — можно смотреть на то, как устроено множество точек с заданным показателем Ляпунова. В частности, можно спросить, какая у него размерность. И как устроена функция "размерность в зависимости от показателя Ляпунова".
Эту функцию исследовал Howie Weiss. Он доказал (в определённых условиях, которые я не формулирую!) её аналитичность — и сказал, что она должна быть выпуклой.