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李普希茨條件

鎖定
李普希茨條件(Lipschitz condition)亦稱赫爾德條件,限制函數增量變化大小的一種不等式形式的條件,若f是區間I上的函數,存在正的常數L和α(0<α≤1),使得只要x1,x2∈I,就有|f(x1)-f(x2)|≤L|x1-x2|α,則函數f稱為在區間I上滿足α階李普希茨條件,或稱為I上的α階李普希茨函數,記為f∈Lipα(I)或f∈Λα(I)。對任意α(0<α≤1),α階李普希茨函數都是連續函數。特別地,屬於Lip1的函數為絕對連續函數,因而除去一個勒貝格零測度集之外處處可微。一階李普希茨條件是李普希茨(R.(O.S.).Lipschitz)於1864年研究傅里葉級數的收斂判別法時引進的。不少作者把一階李普希茨條件稱為李普希茨條件。1876年,他把它用於微分方程有惟一解問題的討論。0<α<1的α階李普希茨條件其實是赫爾德(O.L.Hölder)引進的,所以又稱為α階赫爾德條件 [1] 
中文名
李普希茨條件
外文名
Lipschitz condition
所屬學科
數學
別    名
赫爾德條件
提出者
李普希茨和赫爾德
類    型
數學名詞

李普希茨條件基本介紹

1.設
為一函數,k為一正常數,若對於點
之鄰域中的所有點x,都有
則稱
在點
滿足李普希茨條件 [2] 
2.設
為定義在
上的函數,k為一正常數, 若對於
中任意兩點
,都有
則稱
在區間
上滿足李普希茨條件
若函數
上滿足李普希茨條件,則該函數在
上必為絕對連續函數。換言之,絕對連續為李普希茨條件之必要條件,而李普希茨條件為絕對連續的充分條件。
若函數
上之任一點均有連續導數,則該函數在
上必滿足李普希茨條件。換言之,有連續導數是李普希茨條件之充分條件,而滿足李普希茨條件是有連續導數的必要條件。
3.設
為一函數,k為一正常數,若對於點
鄰域中的所有點
,都有
則稱
在點
滿足p次李普希茨條件
4.設
為定義在
上的函數,k為一正常數, 若對於
上之任意兩點
,都有
則稱該函數在
上滿足p次李普希茨條件。
顯然,1,2分別是3,4當p=1時的特例。
李普希茨(Lipschitz,1832-1903)是德國數學家,李普希茨條件是他在討論微分方程
解的存在唯一性定理時所引入的 [2] 

李普希茨條件相關定理

定理1 如果函數
在域G中對t連續,且對變量x滿足李普希茨條件,則它必對
同時連續。 ·
例1 初值問題
試證明微分方程
的右端函數
不滿足對x的李普希茨條件。
證明:如果
滿足李普希茨條件,應有不等式
也即
這意味着在整個定義域
中,
應是有限的。 然而, 由於
時,
,因而這是不可能的。所以
不滿足李普希茨條件。也正因此, 由微分方程解的存在與唯一性定理可知,儘管右端
對x連續,卻並不能保證微分方程的解的唯一性。
現在,我們轉而研究初值問題
的解的存在與唯一性定理。
定理2 初值問題解的存在與唯一性定理 如果在某閉域上定義的函數
連續,且對x滿足李普希茨條件,則在t軸上必有一個包含
在內的區間
,在其中,存在一個滿足微分方程
及初始條件
的唯一解
這裏,重要的是指出以下各點:
(1) 如果在某閉域G中,上述微分方程的右端函數
具有有限的偏導數, 即
,其中,N為某個常數,則在整個G域中李普希茨條件必可得到滿足。
(2)實際上,滿足李普希茨條件的函數
比上述的還要寬廣。例如,微分方程
的右端函數
處不存在偏導數
,然而,如果看—下模值情況
顯然,如取李普希茨常數
就滿足對x的李普希茨條件了。
(3)儘管滿足李普希茨條件的函數
相對講比較寬廣,實用上,為了方便,常把滿足初值問題
的解的存在與唯一牲定理的條件取得更窄些。常見的初值問題的存在與唯一性定理表述如下。
定理3 初值問題解的存在與唯一性定理的另一種表達 如果在包括初始點
在內的某直角域
中,函數
連續,則在
中的某域
裏,必有一個滿足初值問題
的唯一解存在 [3] 

李普希茨條件李普希茨連續映射

李普希茨連續映射(Lipschitz continuousmapping)是滿足李普希茨條件的連續映射。
設有映射
,若有正常數L,使得
則稱
李普希茨連續映射,其中正常數L稱為李普希茨常數,(1)式表達的條件稱為李普希茨條件。李普希茨連續映射必是一致連續映射 [4] 
參考資料
  • 1.    《數學辭海》編輯委員會.數學辭海·第一卷.北京:中國科學技術出版社,2002:第526頁
  • 2.    高希堯.數學術語詳解詞典:陝西科學技術出版社,1991年07月第1版:第389頁
  • 3.    羅鍵.系統靈敏度理論導論:西北工業大學出版社,1990年03月第1版:第11頁
  • 4.    《數學辭海》編輯委員會.數學辭海 (第三卷):東南大學出版社,2002年08月第1版:第154頁