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lipschitz條件

鎖定
數學中,特別是實分析lipschitz條件,即利普希茨連續條件(Lipschitz continuity),以德國數學家魯道夫·利普希茨命名,是一個比通常連續更強的光滑性條件。直覺上,利普希茨連續函數限制了函數改變的速度,符合利普希茨條件的函數的斜率,必小於一個稱為利普希茨常數的實數(該常數依函數而定)。
微分方程,利普希茨連續是皮卡-林德洛夫定理中確保了初值問題存在唯一解的核心條件。一種特殊的利普希茨連續,稱為壓縮應用於巴拿赫不動點定理
利普希茨連續可以定義在度量空間上以及賦範向量空間上;利普希茨連續的一種推廣稱為赫爾德連續。
中文名
lipschitz條件
外文名
Lipschitz condition
名稱由來
以德國數學家魯道夫利普希茨命名
簡    介
一個比一致連續更強的光滑性條件
別    名
利普希茨連續條件

lipschitz條件定義

對於在實數集的子集的函數
,若存在常數
,使得
,則稱
符合利普希茨條件,對於
最小的常數
稱為
利普希茨常數。若
稱為收縮映射
利普希茨條件也可對任意度量空間的函數定義:
給定兩個度量空間
。若對於函數
,存在常數
使得
則説它符合利普希茨條件。
若存在
使得
則稱
雙李普希茨(bi-Lipschitz)的。 [1] 

lipschitz條件皮卡-林德洛夫定理

若已知
有界,
符合利普希茨條件,則微分方程初值問題
剛好有一個解。
在應用上,
通常屬於一有界閉區間(如
)。於是
必有界,故
有唯一解。

lipschitz條件例子

符合利普希茨條件,
不符合利普希茨條件,當
定義在所有實數值的
符合利普希茨條件,
符合利普希茨條件,
。由此可見符合利普希茨條件的函數未必可微。
不符合利普希茨條件,
。不過,它符合赫爾德條件
當且僅當處處可微函數f的一次導函數有界,f符合利普希茨條件。這是中值定理的結果。所有
函數都是局部利普希茨的,因為局部緊緻空間的連續函數必定有界。 [2] 

lipschitz條件性質

符合利普希茨條件的函數一致連續,也連續
bi-Lipschitz函數是單射的。
Rademacher定理:若
為開集,
符合利普希茨條件,則f幾乎處處可微。
Kirszbraun定理:給定兩個希爾伯特空間
符合利普希茨條件,則存在符合利普希茨條件的
,使得
的利普希茨常數和
的相同,且
[2] 
參考資料
  • 1.    M. D. Kirszbraun. Uber die zusammenziehenden und Lipschitzchen Transformationen. Fund. Math., (22):77–108, 1934.
  • 2.    J.T. Schwartz. Nonlinear functional analysis. Gordon and Breach Science Publishers, New York, 1969.