Кіріспе

Математикада араластыру – физикадан туындаған абстрактілі ұғым: күнделікті өмірдегі араластырудың қайтымсыз термодинамикалық процесін сипаттау әрекеті, мысалы, бояуды араластыру, сусынды араластыру, өнеркәсіптік араластыру сияқты. Бұл ұғым эргодикалық теорияда кездеседі – стохастикалық процестерді және өлшемді сақтайтын динамикалық жүйелерді зерттеу саласы. Араластырудың бірнеше әртүрлі анықтамасы бар, оның ішінде күшті араластыру, әлсіз араластыру және топологиялық араластыру. Соңғысы өлшемді анықтауды талап етпейді. Араластырудың кейбір түрлі анықтамаларын иерархиялық ретпен орналастыруға болады; демек, күшті араластыру әлсіз араластыруды қамтиды. Сонымен қатар, әлсіз араластыру (және осыған байланысты күшті араластыру) эргодиктілікті білдіреді: яғни, әлсіз араласатын кез келген жүйе эргодикалық болады (сондықтан араластыру эргодиктіліктен "күштірек" жағдай деп есептеледі).

Отбасыларды қамту

Топологиялық кеңістік берілген, мысалы бірлік аралығы (оның соңғы нүктелері бар ма, жоқ па), біз оны ашық жиынтықтарды алып, содан кейін олардың бірінділерін, толықтыруларын, бірінділерін, толықтыруларын және т.б. шексіз рет қайталап, барлық Борель жиынтықтарын құрастыра аламыз. Содан кейін Борель жиынтықтарында өлшемді анықтаймыз, одан кейін нөлдік өлшемді кіші жиынтықтардың бәрін ("елеусіз жиынтықтарды") қосамыз. Осылайша Лебег өлшемі мен Лебег өлшенетін жиынтықтарды аламыз. Эргодикалық теорияның көптеген қолданыстарында негізгі кеңістік дерлік барлық жерде кейбір ашық ішкі жиынтығына изоморфты болады, сондықтан ол Лебег өлшемі кеңістігі болып табылады. Қатты араласуды тексеруді тек өлшенетін жиынтықтардың кішірек жиынтығын тексеру қажет болған жағдайда жеңілдетуге болады. Қамту отбасы – өлшенетін жиынтықтардың жиынтығы, мұнда кез келген ашық жиынтық оның жиынтықтарының ажыратылған біріндісі болып табылады. Бұл топологиядағы базамен салыстырылады, ол азырақ шектеулі, себебі ол ажыратылмаған бірінділерге мүмкіндік береді. Теорема. Лебег өлшемі кеңістіктері үшін, егер өлшем сақталса және барлық қамту отбасы үшін , онда күшті араласу болады. Дәлел. Араласу теңдеуін барлық қамту отбасынан, ашық жиынтықтардың бәріне ажыратылған бірінділер арқылы, жабық жиынтықтардың бәріне толықтыру арқылы, өлшенетін жиынтықтардың бәріне Лебег өлшемінің реттелуін пайдаланып, кез келген жиынтықты ашық және жабық жиынтықтармен жуықтау арқылы кеңейтіңіз. Осылайша, барлық өлшенетін үшін .

Жалпылау

Жоғарыда берілген анықтама кейде жоғары тәртіптегі араласудан ажырату үшін күшті 2-араласу деп аталады. Күшті 3-араласу жүйесі – барлық өлшенетін A, B, C жиындары үшін келесі теңсіздік орындалатын жүйе ретінде анықталады. Осыған ұқсас, күшті k-араласуды да анықтауға болады. Барлық k = 2, 3, 4 үшін күшті k-араласу қасиетіне ие жүйе барлық тәртіптегі араласу деп аталады. Күшті 2-араласу күшті 3-араласуды білдіре ме, әзірге белгісіз. Күшті m-араласу эргодиктілікті білдіреді дегені белгілі.

Мысалдар

Дөңгелектің иррационалды бұрылыстары және, жалпы алғанда, тордағы толыққанды қайталанбайтын ауысулар эргодикалық, бірақ Лебег өлшеміне қатысты күшті де, әлсіз де араласпайды. Хаостық деп саналатын көптеген функциялар жақсы таңдалған инвариантты өлшем үшін күшті араласады, олардың ішінде: диадикалық функция, Арнольдтың мысық функциясы, атқыштар функциялары, Колмогоров автоморфизмдері және Аносов ағыны (жағымсыз қисықтығы бар ықшам көптүрліліктердің бірлік тангенциалдық жиынтығындағы геодезиялық ағын). Диадикалық функция – "екілік жүйеде солға жылжу". Жалпы, кез келген үшін, "негізде солға жылжу" функциясы жабық отбасында күшті араласады, сондықтан ол күшті араласады, және сондықтан ол күшті араласады. Сол сияқты, кез келген шекті немесе санаулы әліпби үшін, біз оған дискретті ықтималдық үлестірілімін қоя аламыз, содан кейін "монета лақтыру" кеңістігіндегі ықтималдық үлестірілімін қарастырайық, онда әр "монета лақтыру" нәтижелерін ала алады. Біз жалғыз шексіз кеңістікті немесе екі есе шексіз кеңістікті құра аламыз. Екі жағдайда да, жылжу функциясы (бір әріп солға) күшті араласады, өйткені ол цилиндрлер жиынының жабық отбасында күшті араласады. Бейкер функциясы жылжу функциясына изоморфты, сондықтан ол күшті араласады.