Преобразование Меллина

редактировать

В математике, то преобразование Меллина является интегральным преобразованием, которое может рассматриваться как мультипликативный вариант Двустороннее преобразований Лапласа. Это интегральное преобразование тесно связано с теорией рядов Дирихле и часто используется в теории чисел, математической статистике и теории асимптотических разложений ; она тесно связана с преобразованием Лапласа и преобразование Фурье и теории гамма - функции и смежных специальных функций.

Преобразование Меллина функции f есть

{ M ж } ( s ) знак равно φ ( s ) знак равно 0 Икс s - 1 ж ( Икс ) d Икс . {\ displaystyle \ left \ {{\ mathcal {M}} f \ right \} (s) = \ varphi (s) = \ int _ {0} ^ {\ infty} x ^ {s-1} f (x) \, dx.}

Обратное преобразование

{ M - 1 φ } ( Икс ) знак равно ж ( Икс ) знак равно 1 2 π я c - я c + я Икс - s φ ( s ) d s . {\ displaystyle \ left \ {{\ mathcal {M}} ^ {- 1} \ varphi \ right \} (x) = f (x) = {\ frac {1} {2 \ pi i}} \ int _ {ci \ infty} ^ {c + i \ infty} x ^ {- s} \ varphi (s) \, ds.}

Обозначения подразумевают, что это линейный интеграл, взятый по вертикальной прямой в комплексной плоскости, действительная часть c которой произвольна при условии, что она удовлетворяет определенным условиям. Условия, при которых справедливо это обращение, приведены в теореме Меллина об обращении.

Преобразование названо в честь финского математика Ялмара Меллина.

СОДЕРЖАНИЕ
  • 1 Отношение к другим трансформациям
  • 2 Примеры
    • 2.1 Интеграл Каэна – Меллина
    • 2.2 Полиномиальные функции
    • 2.3 Экспоненциальные функции
    • 2,4 Дзета-функция
    • 2,5 Обобщенный гауссовский
  • 3 Фундаментальная полоса
  • 4 Как изометрия на L 2 пространствах
  • 5 В теории вероятностей
  • 6 Задачи с лапласианом в цилиндрической системе координат
  • 7 Приложения
  • 8 Примеры
  • 9 Смотрите также
  • 10 Примечания
  • 11 использованная литература
  • 12 внешние ссылки
Отношение к другим трансформациям

Двустороннее преобразование Лапласа может быть определен в терминах преобразования Меллина путем

{ B ж } ( s ) знак равно { M ж ( - пер Икс ) } ( s ) {\ displaystyle \ left \ {{\ mathcal {B}} f \ right \} (s) = \ left \ {{\ mathcal {M}} f (- \ ln x) \ right \} (s)}

и наоборот, мы можем получить преобразование Меллина из двустороннего преобразования Лапласа следующим образом:

{ M ж } ( s ) знак равно { B ж ( е - Икс ) } ( s ) . {\ displaystyle \ left \ {{\ mathcal {M}} f \ right \} (s) = \ left \ {{\ mathcal {B}} f (e ^ {- x}) \ right \} (s).}

Меллин можно рассматривать как интеграцию с использованием ядра х s относительно мультипликативной меры Хаара,, инвариантный относительно расширения, так что двусторонний преобразования Лапласа интегрируется по аддитивной мере Хаара, которая является перевод инвариантной, так что. d Икс Икс {\ textstyle {\ frac {dx} {x}}} Икс а Икс {\ Displaystyle х \ mapsto ax} d ( а Икс ) а Икс знак равно d Икс Икс ; {\ textstyle {\ frac {d (ax)} {ax}} = {\ frac {dx} {x}};} d Икс {\ displaystyle dx} d ( Икс + а ) знак равно d Икс {\ Displaystyle д (х + а) = дх}

Мы также можем определить преобразование Фурье в терминах преобразования Меллина и наоборот; в терминах преобразования Меллина и двустороннего преобразования Лапласа, определенного выше

{ F ж } ( - s ) знак равно { B ж } ( - я s ) знак равно { M ж ( - пер Икс ) } ( - я s )   . {\ displaystyle \ left \ {{\ mathcal {F}} f \ right \} (- s) = \ left \ {{\ mathcal {B}} f \ right \} (- is) = \ left \ {{ \ mathcal {M}} f (- \ ln x) \ right \} (- is) \.}

Мы также можем полностью изменить процесс и получить

{ M ж } ( s ) знак равно { B ж ( е - Икс ) } ( s ) знак равно { F ж ( е - Икс ) } ( - я s )   . {\ displaystyle \ left \ {{\ mathcal {M}} f \ right \} (s) = \ left \ {{\ mathcal {B}} f (e ^ {- x}) \ right \} (s) = \ left \ {{\ mathcal {F}} f (e ^ {- x}) \ right \} (- is) \.}

Преобразование Меллина также связывает ряд или биномиальное преобразование Ньютона с производящей функцией Пуассона с помощью цикла Пуассона – Меллина – Ньютона.

Преобразование Меллина можно также рассматривать как преобразование Гельфанда для свертки алгебры на локально компактной абелевой группе положительных действительных чисел с умножением.

Примеры

Интеграл Каэна – Меллина

Преобразование Меллина функции есть ж ( Икс ) знак равно е - Икс {\ Displaystyle е (х) = е ^ {- х}}

Γ ( s ) знак равно 0 Икс s - 1 е - Икс d Икс {\ displaystyle \ Gamma (s) = \ int _ {0} ^ {\ infty} x ^ {s-1} e ^ {- x} dx}

где - гамма-функция. - мероморфная функция с простыми полюсами в. Следовательно, является аналитическим для. Таким образом, принимая и на главной ветви, обратное преобразование дает Γ ( s ) {\ displaystyle \ Gamma (s)} Γ ( s ) {\ displaystyle \ Gamma (s)} z знак равно 0 , - 1 , - 2 , {\ Displaystyle Z = 0, -1, -2, \ точки} Γ ( s ) {\ displaystyle \ Gamma (s)} ( s ) gt; 0 {\ Displaystyle \ Re (s)gt; 0} c gt; 0 {\ displaystyle cgt; 0} z - s {\ displaystyle z ^ {- s}}

е - z знак равно 1 2 π я c - я c + я Γ ( s ) z - s d s {\ displaystyle e ^ {- z} = {\ frac {1} {2 \ pi i}} \ int _ {ci \ infty} ^ {c + i \ infty} \ Gamma (s) z ^ {- s} \; ds}.

Этот интеграл известен как интеграл Каена – Меллина.

Полиномиальные функции

Поскольку не сходится ни при каком значении, преобразование Меллина не определено для полиномиальных функций, определенных на всей положительной действительной оси. Однако, задав его равным нулю на разных участках действительной оси, можно использовать преобразование Меллина. Например, если 0 Икс а d Икс {\ textstyle \ int _ {0} ^ {\ infty} x ^ {a} dx} а р {\ Displaystyle а \ в \ mathbb {R}}

ж ( Икс ) знак равно { Икс а Икс lt; 1 , 0 Икс gt; 1 , {\ displaystyle f (x) = {\ begin {case} x ^ {a} amp; x lt;1, \\ 0 amp; xgt; 1, \ end {cases}}}

тогда

M ж ( s ) знак равно 0 1 Икс s - 1 Икс а d Икс знак равно 0 1 Икс s + а - 1 d Икс знак равно 1 s + а . {\ displaystyle {\ mathcal {M}} f (s) = \ int _ {0} ^ {1} x ^ {s-1} x ^ {a} dx = \ int _ {0} ^ {1} x ^ {s + a-1} dx = {\ frac {1} {s + a}}.}

Таким образом, имеет простой полюс в точке и, таким образом, определяется для. Аналогично, если M ж ( s ) {\ displaystyle {\ mathcal {M}} f (s)} s знак равно - а {\ displaystyle s = -a} ( s ) gt; - а {\ Displaystyle \ Re (s)gt; - а}

ж ( Икс ) знак равно { 0 Икс lt; 1 , Икс б Икс gt; 1 , {\ displaystyle f (x) = {\ begin {cases} 0 amp; x lt;1, \\ x ^ {b} amp; xgt; 1, \ end {cases}}}

тогда

M ж ( s ) знак равно 1 Икс s - 1 Икс б d Икс знак равно 1 Икс s + б - 1 d Икс знак равно - 1 s + б . {\ Displaystyle {\ mathcal {M}} е (s) = \ int _ {1} ^ {\ infty} x ^ {s-1} x ^ {b} dx = \ int _ {1} ^ {\ infty } x ^ {s + b-1} dx = - {\ frac {1} {s + b}}.}.

Таким образом, имеет простой полюс в точке и, таким образом, определяется для. M ж ( s ) {\ displaystyle {\ mathcal {M}} f (s)} s знак равно - б {\ displaystyle s = -b} ( s ) lt; - б {\ Displaystyle \ Re (s) lt;- b}

Экспоненциальные функции

Ибо пусть. потом п gt; 0 {\ displaystyle pgt; 0} ж ( Икс ) знак равно е - п Икс {\ displaystyle f (x) = e ^ {- px}}

M ж ( s ) знак равно 0 Икс s е - п Икс d Икс Икс знак равно 0 ( ты п ) s е - ты d ты ты знак равно 1 п s 0 ты s е - ты d ты ты знак равно 1 п s Γ ( s ) . {\ displaystyle {\ mathcal {M}} f (s) = \ int _ {0} ^ {\ infty} x ^ {s} e ^ {- px} {\ frac {dx} {x}} = \ int _ {0} ^ {\ infty} \ left ({\ frac {u} {p}} \ right) ^ {s} e ^ {- u} {\ frac {du} {u}} = {\ frac { 1} {p ^ {s}}} \ int _ {0} ^ {\ infty} u ^ {s} e ^ {- u} {\ frac {du} {u}} = {\ frac {1} { p ^ {s}}} \ Gamma (s).}

Дзета-функция

Можно использовать преобразование Меллина для производства одного из основных формул для дзета функции,. Пусть. потом ζ ( s ) {\ displaystyle \ zeta (s)} ж ( Икс ) знак равно 1 е Икс - 1 {\ textstyle f (x) = {\ frac {1} {e ^ {x} -1}}}

M ж ( s ) знак равно 0 Икс s - 1 1 е Икс - 1 d Икс знак равно 0 Икс s - 1 е - Икс 1 - е - Икс d Икс знак равно 0 Икс s - 1 п знак равно 1 е - п Икс d Икс знак равно п знак равно 1 0 Икс s е - п Икс d Икс Икс знак равно п знак равно 1 1 п s Γ ( s ) знак равно Γ ( s ) ζ ( s ) . {\ displaystyle {\ mathcal {M}} f (s) = \ int _ {0} ^ {\ infty} x ^ {s-1} {\ frac {1} {e ^ {x} -1}} dx = \ int _ {0} ^ {\ infty} x ^ {s-1} {\ frac {e ^ {- x}} {1-e ^ {- x}}} dx = \ int _ {0} ^ {\ infty} x ^ {s-1} \ sum _ {n = 1} ^ {\ infty} e ^ {- nx} dx = \ sum _ {n = 1} ^ {\ infty} \ int _ {0 } ^ {\ infty} x ^ {s} e ^ {- nx} {\ frac {dx} {x}} = \ sum _ {n = 1} ^ {\ infty} {\ frac {1} {n ^ {s}}} \ Gamma (s) = \ Gamma (s) \ zeta (s).}

Таким образом,

ζ ( s ) знак равно 1 Γ ( s ) 0 Икс s - 1 1 е Икс - 1 d Икс . {\ displaystyle \ zeta (s) = {\ frac {1} {\ Gamma (s)}} \ int _ {0} ^ {\ infty} x ^ {s-1} {\ frac {1} {e ^ {x} -1}} dx.}

Обобщенный гауссовский

Для, пусть (т.е. является обобщенным гауссовым распределением без масштабного коэффициента). Тогда п gt; 0 {\ displaystyle pgt; 0} ж ( Икс ) знак равно е - Икс п {\ Displaystyle е (х) = е ^ {- х ^ {p}}} ж {\ displaystyle f}

M ж ( s ) знак равно 0 Икс s - 1 е - Икс п d Икс знак равно 0 Икс п - 1 Икс s - п е - Икс п d Икс знак равно 0 Икс п - 1 ( Икс п ) s / п - 1 е - Икс п d Икс знак равно 1 п 0 ты s / п - 1 е - ты d ты знак равно Γ ( s / п ) п . {\ displaystyle {\ mathcal {M}} f (s) = \ int _ {0} ^ {\ infty} x ^ {s-1} e ^ {- x ^ {p}} dx = \ int _ {0 } ^ {\ infty} x ^ {p-1} x ^ {sp} e ^ {- x ^ {p}} dx = \ int _ {0} ^ {\ infty} x ^ {p-1} (x ^ {p}) ^ {s / p-1} e ^ {- x ^ {p}} dx = {\ frac {1} {p}} \ int _ {0} ^ {\ infty} u ^ {s / p-1} e ^ {- u} du = {\ frac {\ Gamma (s / p)} {p}}.}

В частности, при настройке восстанавливается следующий вид гамма-функции s знак равно 1 {\ displaystyle s = 1}

Γ ( 1 + 1 п ) знак равно 0 е - Икс п d Икс . {\ displaystyle \ Gamma \ left (1 + {\ frac {1} {p}} \ right) = \ int _ {0} ^ {\ infty} e ^ {- x ^ {p}} dx.}
Фундаментальная полоса

Для получения, пусть открытая полоса быть определена, чтобы быть все таким образом, что с The фундаментальной полосой из определяются как самая большая открытой полосой, на которой она определена. Например, для основной полосы α , β р {\ displaystyle \ alpha, \ beta \ in \ mathbb {R}} α , β {\ displaystyle \ langle \ alpha, \ beta \ rangle} s C {\ displaystyle s \ in \ mathbb {C}} s знак равно σ + я т {\ displaystyle s = \ sigma + it} α lt; σ lt; β . {\ Displaystyle \ альфа lt;\ сигма lt;\ бета.} M ж ( s ) {\ displaystyle {\ mathcal {M}} f (s)} а gt; б {\ displaystyle agt; b}

ж ( Икс ) знак равно { Икс а Икс lt; 1 , Икс б Икс gt; 1 , {\ displaystyle f (x) = {\ begin {case} x ^ {a} amp; x lt;1, \\ x ^ {b} amp; xgt; 1, \ end {cases}}}

is Как видно из этого примера, асимптотика функции as определяет левую конечную точку ее фундаментальной полосы, а асимптотика функции as определяет ее правую конечную точку. Подводя итог с использованием нотации Big O, if is as and as then определено в полосе - а , - б . {\ displaystyle \ langle -a, -b \ rangle.} Икс 0 + {\ Displaystyle х \ до 0 ^ {+}} Икс + {\ Displaystyle х \ к + \ infty} ж {\ displaystyle f} О ( Икс а ) {\ Displaystyle О (х ^ {а})} Икс 0 + {\ Displaystyle х \ до 0 ^ {+}} О ( Икс б ) {\ Displaystyle О (х ^ {Ь})} Икс + , {\ Displaystyle х \ к + \ infty,} M ж ( s ) {\ displaystyle {\ mathcal {M}} f (s)} - а , - б . {\ displaystyle \ langle -a, -b \ rangle.}

Применение этого можно увидеть в гамма-функции, так как это как и для всех, тогда следует определить в полосе, которая подтверждает, что это аналитический для Γ ( s ) . {\ displaystyle \ Gamma (s).} ж ( Икс ) знак равно е - Икс {\ Displaystyle е (х) = е ^ {- х}} О ( 0 ) {\ displaystyle O (0)} Икс 0 + {\ Displaystyle х \ до 0 ^ {+}} О ( Икс k ) {\ Displaystyle О (х ^ {к})} k , {\ displaystyle k,} Γ ( s ) знак равно M ж ( s ) {\ Displaystyle \ Gamma (s) = {\ mathcal {M}} f (s)} 0 , + , {\ displaystyle \ langle 0, + \ infty \ rangle,} Γ ( s ) {\ displaystyle \ Gamma (s)} ( s ) gt; 0. {\ Displaystyle \ Re (s)gt; 0.}

Как изометрия на L 2 пространствах

При изучении гильбертовых пространств преобразование Меллина часто ставится несколько иначе. Для функций в (см. Пространство Lp ) фундаментальная полоса всегда включает, поэтому мы можем определить линейный оператор как L 2 ( 0 , ) {\ Displaystyle L ^ {2} (0, \ infty)} 1 2 + я р {\ displaystyle {\ tfrac {1} {2}} + я \ mathbb {R}} M ~ {\ displaystyle {\ tilde {\ mathcal {M}}}}

M ~ : L 2 ( 0 , ) L 2 ( - , ) , {\ Displaystyle {\ тильда {\ mathcal {M}}} \ двоеточие L ^ {2} (0, \ infty) \ к L ^ {2} (- \ infty, \ infty),}
{ M ~ ж } ( s ) знак равно 1 2 π 0 Икс - 1 2 + я s ж ( Икс ) d Икс . {\ displaystyle \ {{\ tilde {\ mathcal {M}}} f \} (s): = {\ frac {1} {\ sqrt {2 \ pi}}} \ int _ {0} ^ {\ infty } x ^ {- {\ frac {1} {2}} + is} f (x) \, dx.}

Другими словами, мы установили

{ M ~ ж } ( s ) знак равно 1 2 π { M ж } ( 1 2 + я s ) . {\ displaystyle \ {{\ tilde {\ mathcal {M}}} f \} (s): = {\ tfrac {1} {\ sqrt {2 \ pi}}} \ {{\ mathcal {M}} f \} ({\ tfrac {1} {2}} + есть).}

Этот оператор обычно обозначается просто и называется «преобразованием Меллина», но он используется здесь, чтобы отличать от определения, используемого в других местах этой статьи. Затем теорема об обращении Меллина показывает, что обратима с обратным M {\ Displaystyle {\ mathcal {M}}} M ~ {\ displaystyle {\ tilde {\ mathcal {M}}}} M ~ {\ displaystyle {\ tilde {\ mathcal {M}}}}

M ~ - 1 : L 2 ( - , ) L 2 ( 0 , ) , {\ displaystyle {\ tilde {\ mathcal {M}}} ^ {- 1} \ двоеточие L ^ {2} (- \ infty, \ infty) \ to L ^ {2} (0, \ infty),}
{ M ~ - 1 φ } ( Икс ) знак равно 1 2 π - Икс - 1 2 - я s φ ( s ) d s . {\ displaystyle \ {{\ tilde {\ mathcal {M}}} ^ {- 1} \ varphi \} (x) = {\ frac {1} {\ sqrt {2 \ pi}}} \ int _ {- \ infty} ^ {\ infty} x ^ {- {\ frac {1} {2}} - is} \ varphi (s) \, ds.}

Кроме того, этот оператор является изометрией, то есть для всех (это объясняет, почему был использован коэффициент). M ~ ж L 2 ( - , ) знак равно ж L 2 ( 0 , ) {\ displaystyle \ | {\ тильда {\ mathcal {M}}} f \ | _ {L ^ {2} (- \ infty, \ infty)} = \ | f \ | _ {L ^ {2} (0, \ infty)}} ж L 2 ( 0 , ) {\ Displaystyle е \ в L ^ {2} (0, \ infty)} 1 / 2 π {\ displaystyle 1 / {\ sqrt {2 \ pi}}}

В теории вероятностей

В теории вероятностей преобразование Меллина является важным инструментом в изучении распределений произведений случайных величин. Если X - случайная величина, и X + = max { X, 0 } обозначает ее положительную часть, а X  - = max {- X, 0 } - ее отрицательная часть, то преобразование Меллина для X определяется как

M Икс ( s ) знак равно 0 Икс s d F Икс + ( Икс ) + γ 0 Икс s d F Икс - ( Икс ) , {\ Displaystyle {\ mathcal {M}} _ {X} (s) = \ int _ {0} ^ {\ infty} x ^ {s} dF_ {X ^ {+}} (x) + \ gamma \ int _ {0} ^ {\ infty} x ^ {s} dF_ {X ^ {-}} (x),}

где γ - формальная неопределенная с γ 2 = 1. Это преобразование существует для всех s в некоторой комплексной полосе D = { s  : a ≤ Re ( s) ≤ b }, где a ≤ 0 ≤ b.

Преобразование Меллина случайной величины X однозначно определяет свою функцию распределения F X. Важность преобразования Меллина в теории вероятностей заключается в том, что если X и Y - две независимые случайные величины, то преобразование Меллина их произведений равно произведению преобразований Меллина X и Y: M Икс ( я т ) {\ Displaystyle {\ mathcal {M}} _ {X} (оно)}

M Икс Y ( s ) знак равно M Икс ( s ) M Y ( s ) {\ Displaystyle {\ mathcal {M}} _ {XY} (s) = {\ mathcal {M}} _ {X} (s) {\ mathcal {M}} _ {Y} (s)}
Задачи с лапласианом в цилиндрической системе координат

В лапласиане в цилиндрических координатах в общем измерении (ортогональные координаты с одним углом и одним радиусом и остальными длинами) всегда есть термин:

1 р р ( р ж р ) знак равно ж р р + ж р р {\ displaystyle {\ frac {1} {r}} {\ frac {\ partial} {\ partial r}} \ left (r {\ frac {\ partial f} {\ partial r}} \ right) = f_ { rr} + {\ frac {f_ {r}} {r}}}

Например, в двухмерных полярных координатах лапласиан:

2 ж знак равно 1 р р ( р ж р ) + 1 р 2 2 ж θ 2 {\ displaystyle \ nabla ^ {2} f = {\ frac {1} {r}} {\ frac {\ partial} {\ partial r}} \ left (r {\ frac {\ partial f} {\ partial r }} \ right) + {\ frac {1} {r ^ {2}}} {\ frac {\ partial ^ {2} f} {\ partial \ theta ^ {2}}}}

а в трехмерных цилиндрических координатах лапласиан равен

2 ж знак равно 1 р р ( р ж р ) + 1 р 2 2 ж φ 2 + 2 ж z 2 . {\ displaystyle \ nabla ^ {2} f = {\ frac {1} {r}} {\ frac {\ partial} {\ partial r}} \ left (r {\ frac {\ partial f} {\ partial r }} \ right) + {\ frac {1} {r ^ {2}}} {\ frac {\ partial ^ {2} f} {\ partial \ varphi ^ {2}}} + {\ frac {\ partial ^ {2} f} {\ partial z ^ {2}}}.}

Этот термин легко обрабатывается преобразованием Меллина, поскольку:

M ( р 2 ж р р + р ж р , р s ) знак равно s 2 M ( ж , р s ) знак равно s 2 F {\ displaystyle {\ mathcal {M}} \ left (r ^ {2} f_ {rr} + rf_ {r}, r \ to s \ right) = s ^ {2} {\ mathcal {M}} \ left (f, r \ to s \ right) = s ^ {2} F}

Например, двумерное уравнение Лапласа в полярных координатах - это УЧП с двумя переменными:

р 2 ж р р + р ж р + ж θ θ знак равно 0 {\ displaystyle r ^ {2} f_ {rr} + rf_ {r} + f _ {\ theta \ theta} = 0}

и умножением:

1 р р ( р ж р ) + 1 р 2 2 ж θ 2 знак равно 0 {\ displaystyle {\ frac {1} {r}} {\ frac {\ partial} {\ partial r}} \ left (r {\ frac {\ partial f} {\ partial r}} \ right) + {\ frac {1} {r ^ {2}}} {\ frac {\ partial ^ {2} f} {\ partial \ theta ^ {2}}} = 0}

с преобразованием Меллина по радиусу становится простым гармоническим осциллятором :

F θ θ + s 2 F знак равно 0 {\ Displaystyle F _ {\ theta \ theta} + s ^ {2} F = 0}

с общим решением:

F ( s , θ ) знак равно C 1 ( s ) потому что ( s θ ) + C 2 ( s ) грех ( s θ ) {\ Displaystyle F (s, \ theta) = C_ {1} (s) \ cos (s \ theta) + C_ {2} (s) \ sin (s \ theta)}

Теперь давайте, например, наложим несколько простых граничных условий клина на исходное уравнение Лапласа:

ж ( р , - θ 0 ) знак равно а ( р ) , ж ( р , θ 0 ) знак равно б ( р ) {\ displaystyle f (r, - \ theta _ {0}) = a (r), \ quad f (r, \ theta _ {0}) = b (r)}

они особенно просты для преобразования Меллина, становясь:

F ( s , - θ 0 ) знак равно А ( s ) , F ( s , θ 0 ) знак равно B ( s ) {\ Displaystyle F (s, - \ theta _ {0}) = A (s), \ quad F (s, \ theta _ {0}) = B (s)}

Эти условия, накладываемые на решение, определяют его:

F ( s , θ ) знак равно А ( s ) грех ( s ( θ 0 - θ ) ) грех ( 2 θ 0 s ) + B ( s ) грех ( s ( θ 0 + θ ) ) грех ( 2 θ 0 s ) {\ Displaystyle F (s, \ theta) = A (s) {\ frac {\ sin (s (\ theta _ {0} - \ theta))} {\ sin (2 \ theta _ {0} s)} } + B (s) {\ frac {\ sin (s (\ theta _ {0} + \ theta))} {\ sin (2 \ theta _ {0} s)}}}

Теперь по теореме свертки для преобразования Меллина решение в области Меллина может быть обращено:

ж ( р , θ ) знак равно р м потому что ( м θ ) 2 θ 0 0 ( а ( Икс ) Икс 2 м + 2 р м Икс м грех ( м θ ) + р 2 м + б ( Икс ) Икс 2 м - 2 р м Икс м грех ( м θ ) + р 2 м ) Икс м - 1 d Икс {\ displaystyle f (r, \ theta) = {\ frac {r ^ {m} \ cos (m \ theta)} {2 \ theta _ {0}}} \ int _ {0} ^ {\ infty} \ left ({\ frac {a (x)} {x ^ {2m} + 2r ^ {m} x ^ {m} \ sin (m \ theta) + r ^ {2m}}} + {\ frac {b ( x)} {x ^ {2m} -2r ^ {m} x ^ {m} \ sin (m \ theta) + r ^ {2m}}} \ right) x ^ {m-1} \, dx}

где использовалось следующее соотношение обратного преобразования:

M - 1 ( грех ( s φ ) грех ( 2 θ 0 s ) ; s р ) знак равно 1 2 θ 0 р м грех ( м φ ) 1 + 2 р м потому что ( м φ ) + р 2 м {\ displaystyle {\ mathcal {M}} ^ {- 1} \ left ({\ frac {\ sin (s \ varphi)} {\ sin (2 \ theta _ {0} s)}}; s \ to r \ right) = {\ frac {1} {2 \ theta _ {0}}} {\ frac {r ^ {m} \ sin (m \ varphi)} {1 + 2r ^ {m} \ cos (m \ varphi) + r ^ {2m}}}}

где. м знак равно π 2 θ 0 {\ Displaystyle м = {\ гидроразрыва {\ pi} {2 \ theta _ {0}}}}

Приложения

Преобразование Меллина широко используется в информатике для анализа алгоритмов из-за его свойства масштабной инвариантности. Величина преобразования Меллина масштабированной функции идентична величине исходной функции для чисто мнимых входных данных. Это свойство масштабной инвариантности аналогично свойству инвариантности сдвига преобразования Фурье. Величина преобразования Фурье функции со сдвигом во времени идентична величине преобразования Фурье исходной функции.

Это свойство полезно при распознавании изображений. Изображение объекта легко масштабируется, когда объект перемещается к камере или от нее.

В квантовой механике и особенно квантовой теории поля, пространство Фурье является чрезвычайно полезным и широко используется, потому что импульс и позиция преобразования Фурье друг от друга (например, диаграммы Фейнмана гораздо более легко вычислить в импульсном пространстве). В 2011 году А. Лиам Фицпатрик, Джаред Каплан, Жоао Пенедонес, Суврат Раджу и Балт К. ван Рис показали, что пространство Меллина играет аналогичную роль в контексте корреспонденции AdS / CFT.

Примеры
Смотрите также
Примечания
  1. ^ Whittaker, ET ; Уотсон, GN (1996). Курс современного анализа. Издательство Кембриджского университета.
  2. ^ Харди, GH ; Литтлвуд, Дж. Э. (1916). «Вклад в теорию дзета-функции Римана и теорию распределения простых чисел». Acta Mathematica. 41 (1): 119–196. DOI : 10.1007 / BF02422942. (См. Примечания к ним для дальнейших ссылок на работы Каэна и Меллина, включая тезис Каэна.)
  3. ^ Flajolet, P.; Гурдон, X.; Дюма, П. (1995). «Преобразования Меллина и асимптотики: гармонические суммы» (PDF). Теоретическая информатика. 144 (1–2): 3–58. DOI : 10.1016 / 0304-3975 (95) 00002-e.
  4. ^ Галамбос amp; Simonelli (2004, стр. 15)
  5. ^ a b c Галамбос и Симонелли (2004, с. 16)
  6. ^ Галамбос amp; Simonelli (2004, стр. 23)
  7. ^ Бхимсно, Shivamoggi, Глава 6: Меллин Transform, пар. 4.3: Распределение потенциала в клине, стр. 267–8.
  8. ^ А. Лиам Фицпатрик, Джаред Каплан, Жоао Пенедонес, Суврат Раджу, Балт К. ван Рис. «Естественный язык для корреляторов AdS / CFT».
  9. ^ А. Лиам Фицпатрик, Джаред Каплан. «Унитарность и голографическая S-матрица»
  10. ^ А. Лиам Фицпатрик. «AdS / CFT и голографическая S-матрица», видеолекция.
использованная литература
внешние ссылки
Последняя правка сделана 2024-01-02 06:06:52
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте