การบรรจบกันของความอ่อนแอเป็นอย่างไร


9

ลองคิดดูว่าคุณมีปัญหาในมิติของ Hilbert หรือ Banach มิติที่ไม่สิ้นสุด (คิดถึง PDE หรือปัญหาการหาค่าเหมาะที่สุดในพื้นที่) และคุณมีอัลกอริธึมที่แปรปรวนอย่างอ่อนช้อยไปยังโซลูชัน หากคุณแยกแยะปัญหาและใช้อัลกอริทึม discretized ที่สอดคล้องกับปัญหาการบรรจบที่อ่อนแอคือการบรรจบกันในทุกพิกัดและด้วยเหตุนี้ยังแข็งแรง คำถามของฉันคือ:

การบรรจบที่รุนแรงเช่นนี้รู้สึกหรือดูแตกต่างจากการบรรจบที่ได้จากการบรรจบที่แข็งแกร่งแบบเก่าที่ดีของอัลกอริทึมแบบไม่มีที่สิ้นสุดดั้งเดิมหรือไม่?

หรือเป็นรูปธรรมมากขึ้น:

พฤติกรรมที่ไม่ดีประเภทใดที่สามารถเกิดขึ้นได้ด้วยวิธี

ตัวฉันเองมักไม่ค่อยมีความสุขเมื่อฉันสามารถพิสูจน์การบรรจบที่อ่อนแอ แต่จนถึงตอนนี้ฉันไม่สามารถสังเกตเห็นปัญหาบางอย่างกับผลลัพธ์ของวิธีการแม้ว่าฉันจะปรับขนาดปัญหา discretized เป็นมิติที่สูงขึ้น

โปรดทราบว่าฉันไม่สนใจในปัญหา "การลดทอนครั้งแรกมากกว่าการเพิ่มประสิทธิภาพ" กับ "การเพิ่มประสิทธิภาพก่อนที่จะลดทอน" และฉันตระหนักถึงปัญหาที่อาจเกิดขึ้นหากคุณใช้อัลกอริทึมกับปัญหาที่แยกแยะได้ซึ่งไม่ได้ใช้คุณสมบัติทั้งหมดร่วมกับปัญหา ซึ่งอัลกอริทึมนั้นถูกออกแบบมาสำหรับ

อัปเดต:ตามตัวอย่างที่เป็นรูปธรรมให้พิจารณาปัญหาการปรับให้เหมาะสมกับตัวแปรในและแก้ไขด้วยบางอย่างเช่นการเฉื่อย (เฉื่อย) ไปข้างหน้าถอยหลังหรือวิธีอื่น ๆ ที่รู้จักการลู่เข้าอ่อนแอในเท่านั้น สำหรับปัญหา discretized คุณสามารถใช้วิธีการเดียวกันและด้วย discretization ที่ถูกต้องคุณจะได้รับอัลกอริทึมเดียวกันคือถ้าคุณ discretized อัลกอริทึมโดยตรง มีอะไรผิดพลาดเมื่อคุณเพิ่มความแม่นยำในการแยกส่วนL2L2


คุณคิดว่าวิธีการแบบไหนที่การวิเคราะห์การลู่เข้าหากันก่อนที่ปัญหามิติจะสิ้นสุดลง คุณพูดถึงการปรับให้เหมาะสมดังนั้นคุณคิดว่าปัญหาการปรับให้เหมาะสมที่ จำกัด PDE ส่วนใหญ่หรือมีอย่างอื่นหรือไม่
Bill Barth

นอกจากการปรับ PDE ให้เหมาะสมแล้วฉันยังมีปัญหาความแปรปรวนทางเรขาคณิต (เช่นพื้นผิวที่น้อยที่สุด) และปัญหาเกี่ยวกับการถ่ายภาพ (เช่น TV denoising, การแบ่งส่วน Mumford-Shah) ในใจ
Dirk

คำตอบ:


3

มันเป็นความจริงที่ว่าการลู่เข้าที่อ่อนแอเป็นสิ่งสำคัญที่สุดในขีด จำกัด ของความต่อเนื่องเช่น ชั่วโมง0(เช่นโดยไม่สามารถที่จะสังเกตใด ๆอัตราการบรรจบกัน) อย่างน้อยในช่องว่างของฮิลแบร์ตมันก็เชื่อมโยงกับขีด จำกัด ที่ไม่ซ้ำกันและด้วยเหตุนี้การลู่เข้าหากันอย่างต่อเนื่อง (เช่นที่คุณสามารถสลับระหว่างการเข้าหาขีด จำกัด ที่แตกต่างกัน, อัตราการทำลายอีกครั้ง) และเป็นการยากที่จะแยกอิทธิพล ทั้งสองอยู่บนการบรรจบกัน

โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการบรรจบกันที่อ่อนแอใน L2คุณยังมีความจริงที่ว่าการบรรจบกันนั้นไม่จำเป็นต้องเป็นแบบจุดและสิ่งนี้คุณสามารถสังเกตได้ในการแยกส่วน (พอใช้) นี่คือตัวอย่างจากลำดับขั้นต่ำสุด{ยูε}ε>0 ที่มาบรรจบกันเป็น ε0 ถึง

ยู(x)={-1x<130x[13,23]1x>23
ที่จุดบรรจบกันนั้นอ่อนแอ แต่ไม่เป็นแบบจุด [13,23](แต่มีค่าเกือบทุกที่) รูปต่อไปนี้แสดงองค์ประกอบตัวแทนสามชุดจากลำดับ (สำหรับε ค่อนข้างเล็ก)

ลู่ที่อ่อนแอ 1 ลู่ที่อ่อนแอ 2 ลู่เข้าที่อ่อน 3

ปรากฏการณ์นี้เป็นที่รู้จักกันในนาม "chittering" ในการประมาณปัญหาการควบคุมปัง - ปังสำหรับสมการเชิงอนุพันธ์ (กล่าวคือปัญหาเกี่ยวกับกล่อง จำกัด ซึ่งการแก้ปัญหาเกือบทุกที่บรรลุถึงขอบเขตล่างหรือบน)

(ตัวอย่างเฉพาะนี้นำมาจากบทความของเราเกี่ยวกับการควบคุมหลายจุดของระบบรูปไข่แอน. Henri Poincaré (C) 2014, 1109-1130, Remark 4.2.)


ตัวอย่างที่ยอดเยี่ยม! อย่างไรก็ตามฉันไม่ได้รับจุดที่ว่าการบรรจบที่อ่อนแอเชื่อมโยงกับที่ไม่ซ้ำกัน โดยทั่วไปแล้วคนหนึ่งไม่สามารถอัพเกรดการบรรจบที่อ่อนแอเป็นการบรรจบที่แข็งแกร่งเมื่อขีด จำกัด นั้นไม่เหมือนใคร แต่เห็นด้วยบ่อยครั้งหนึ่งมีทั้งการบรรจบกันที่อ่อนแอและไม่เป็นเอกลักษณ์เท่านั้น
Dirk

ขออภัยนั่นเป็นประโยคที่ไม่ดี ฉันไม่ได้หมายความว่านี่เป็นอย่างนั้นเสมอ ฉันมีปัญหาในใจที่คุณมักจะได้รับการบรรจบของบรรทัดฐานเช่นกันตราบใดที่คุณมีการบรรจบกันของลำดับเต็มคุณสามารถ "อัปเกรด" เป็นบรรจบที่แข็งแกร่ง (เช่นสิ่งเดียวที่สามารถป้องกันการบรรจบกันที่แข็งแกร่งคือ )
Christian Clason

2

คำถามที่คุณถามนั้นมักไม่ค่อยมีข้อกังวลในทางปฏิบัติมากนักเนื่องจากการบรรจบกันของความอ่อนแอในบรรทัดฐานหนึ่งอาจบ่งบอกถึงการบรรจบกันที่แข็งแกร่งในอีกประเด็นหนึ่งสำหรับลำดับการแก้ปัญหาแบบเดียวกัน

เพื่อให้คุณตัวอย่างหนึ่งสมมติว่าเราแก้สมการลาปลาสกับด้านขวามือที่ราบเรียบอย่างเพียงพอบนโดเมนรูปหลายเหลี่ยมนูนที่มีองค์ประกอบ จำกัด แน่นอนมาตรฐาน จากนั้นทางแก้ยู อยู่ใน H2แต่แน่นอนว่าวิธีการแก้ปัญหาองค์ประกอบ จำกัด ยูชั่วโมง มีเฉพาะใน H1. เรารู้อย่างนั้นยูชั่วโมงยู ทั้งใน L2 และ H1 บรรทัดฐานเป็นขนาดตาข่ายสูงสุด ชั่วโมง0 เนื่องจากเรามีการประมาณการข้อผิดพลาดมาก่อน ยู-ยูชั่วโมงL2ชั่วโมง2 และ ยู-ยูชั่วโมงH1ชั่วโมง.

แต่ชัดเจนเราไม่สามารถคาดหวัง ยูชั่วโมงยู อย่างยิ่งค่ะ H2 เพราะว่า ยูชั่วโมง มีเพียงใน H1. แต่เราอาจจะมียูชั่วโมงยู อย่างอ่อนแอใน H2(อันที่จริงฉันคิดว่านั่นถือ) นี่อาจหมายถึงคำสั่งเช่น

2(ยู-ยูชั่วโมง),2โวลต์โอ(1)โวลต์H2.

ประเด็นก็คือคำถามของการบรรจบที่อ่อนแอกับการรวมตัวที่แข็งแกร่งนั้นมักจะเป็นคำถามของสิ่งที่คุณมองเป็นบรรทัดฐานและไม่ใช่คุณสมบัติของลำดับการแก้ปัญหาที่คุณได้รับจากวิธีการของคุณ


นี่เป็นเรื่องจริง แต่ในบางจุดบรรทัดฐานอ่อนแอเกินกว่าที่จะเป็นประโยชน์ในทางปฏิบัติ (ตัวอย่างเช่นเมื่อคุณมีจุดบรรจบที่อ่อนแอใน L2ซึ่งอาจบ่งบอกถึงการบรรจบที่แข็งแกร่งในบรรทัดฐาน Sobolev เชิงลบซึ่งไม่สามารถแปลได้)
Christian Clason

@ChristianClason คุณสามารถพูดกับสิ่งที่เป็นเช่นนี้เมื่อวิธีการดังกล่าวจะถูกแยกออก พวกเขาทำงานหรือไม่ etc?
Bill Barth

กรณีที่ฉันมีอยู่ในใจก็คือเมื่อบรรทัดฐาน discretized จริงประมาณบรรทัดฐานที่เกิดการบรรจบที่อ่อนแอเท่านั้นที่เกิดขึ้น L2)
Dirk
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.