Кіріспе
геометрия мен топологиядағы энтропия Математикада топологиялық динамикалық жүйенің топологиялық энтропиясы - жүйенің күрделілігінің өлшемдері болып табылатын теріс емес кеңейтілген нақты сан. Топологиялық энтропияны алғаш рет 1965 жылы Адлер, Конхайм және МакЭндрю енгізді. Олардың анықтамасы Колмогоров Синайдың немесе метрикалық энтропияның анықтамасы бойынша үлгіленді. Кейін Динабург пен Руфус Боуэн Хаусдорф өлшемін еске түсіретін басқа, әлсіз анықтама берді. Екінші анықтама топологиялық энтропияның мағынасын түсіндірді: итерацияланған функциямен берілген жүйе үшін топологиялық энтропия итерацияланған орбиталардың санының экспоненциалдық өсу қарқынын білдіреді. Маңызды вариациялық принцип топологиялық және өлшем теориялық энтропия ұғымдарын байланыстырады.
In mathematics, the topological entropy of a topological dynamical system is a nonnegative extended real number that is a measure of the complexity of the system. Topological entropy was first introduced in 1965 by Adler, Konheim and McAndrew. Their definition was modelled after the definition of the Kolmogorov–Sinai, or metric entropy. Later, Dinaburg and Rufus Bowen gave a different, weaker definition reminiscent of the Hausdorff dimension. The second definition clarified the meaning of the topological entropy: for a system given by an iterated function, the topological entropy represents the exponential growth rate of the number of distinguishable orbits of the iterates. An important variational principle relates the notions of topological and measure theoretic entropy.
Анықтама
Топологиялық динамикалық жүйе Хаусдорф топологиялық кеңістігі X (әдетте компакт деп есептеледі) және үздіксіз өзіндік картадан тұрады f: X → X . Оның топологиялық энтропиясы - әр түрлі жолдармен анықталуы мүмкін теріс емес кеңейтілген нақты сан, олар эквивалентті деп танылады.
Интерпретация
C бөлшектерін (ішінара) X-тағы x нүктесінің орнын сипаттайтын символдар ретінде қарастыруға болады: барлық x ∈ Ci нүктелеріне Ci символы беріледі. x-тің орны белгілі бір құрылғымен (әдемі емес) өлшенетінін және C-нің әрбір бөлігі өлшемнің бір мүмкін нәтижесіне сәйкес келетінін елестетіңіз. онда ұзындығы n "сөздердің" ең аз санының логарифмін білдіреді, олар X нүктелерін f астында олардың алғашқы n - 1 қайталануының мінез-құлқына сәйкес кодтайды, немесе басқаша айтқанда, осы қайталанулардың мінез-құлқының "сценарийлерінің" жалпы саны, С бөлімшесі "көрген" сияқты. Осылайша топологиялық энтропия картаның ұзақ қайталануларын сипаттау үшін қажетті орташа (айталану бойынша) ақпарат мөлшері.
Боуэн мен Динабургтің анықтамасы
Бұл анықтама X бойынша метриканы қолданады (әдетте біркелкі құрылым жеткілікті). Бұл Адлер, Конхайм және Мак-Эндрюдің анықтамасына қарағанда тар анықтама, өйткені ол топологиялық кеңістікте қосымша метрикалық құрылымды қажет етеді (бірақ берілген топологияны тудыратын метрикаларды таңдаудан тәуелсіз). Алайда, іс жүзінде Боуэн Динабург топологиялық энтропиясын есептеу әдетте әлдеқайда оңай. (X, d) тығыз метрикалық кеңістік және f: X → X үздіксіз карта болсын. Әрбір n табиғи саны үшін жаңа метрикалық dn формуламен X-те анықталады. Егер ε > 0 және n ≥ 1 болса, X-тің екі нүктесі осы метрикаға қатысты жақын, егер олардың алғашқы n қайталануы жақын болса. Бұл метрика орбитаның көршілес аймағында қайталану кезінде бір-бірінен алыстаған нүктелерді бірге қозғалатын нүктелерден ажыратуға мүмкіндік береді. X-тің E қосалқы жиынтығы, егер E-нің әр екі нүктесі кемінде d-ден бөлек болса, (n, ε) бөлек деп айтылады. N ((n, ε) арқылы (n, ε) бөлінген жиынның ең үлкен түйіндігін белгілеңіз. f картасының топологиялық энтропиясы
Given any ε > 0 and n ≥ 1, two points of X are ε close with respect to this metric if their first n iterates are ε close. This metric allows one to distinguish in a neighborhood of an orbit the points that move away from each other during the iteration from the points that travel together. A subset E of X is said to be (n, ε) separated if each pair of distinct points of E is at least ε apart in the metric dn. Denote by N(n, ε) the maximum cardinality of an (n, ε) separated set. The topological entropy of the map f is defined by
Интерпретация
X тығыз болғандықтан, N ((n, ε) шекті және ұзындығы n болатын ажыратылатын орбиталық сегменттердің санын білдіреді, егер біз ε ішіндегі нүктелерді бір-бірінен ажырата алмаймыз деп есептесек. Қарапайым аргумент h ((f) -ді анықтайтын шектің әрқашан кеңейтілген нақты түзуде бар екенін көрсетеді (бірақ шексіз болуы мүмкін). Бұл шекті орбиталық сегменттердің санының орташа экспоненциалдық өсуінің өлшемі ретінде түсіндіруге болады. Осы мағынада ол топологиялық динамикалық жүйенің (X, f) күрделілігін өлшеуіш. Руфус Боуэн топологиялық энтропияның осы анықтамасын кеңейтті, бұл X картасы f біркелкі үздіксіз деп болжау арқылы тығыз емес болуға мүмкіндік береді.
Қасиеттері
Топологиялық энтропия - топологиялық динамикалық жүйелердің инварианты, яғни топологиялық конъюгация арқылы сақталады. Компактты метрикалық кеңістіктің экспансивті гомеоморфизмі және топологиялық генераторы болсын. Онда to-ға қатысты топологиялық энтропия - to-ның топологиялық энтропиясына тең , яғни , компактты метрикалық кеңістіктің үздіксіз түрленуі , to-ға қатысты теориялық энтропияның өлшемі және X-тегі барлық инвариант Борель ықтималдық өлшемі жиынтығы . Энтропияның вариациялық принципі былай дейді: Жалпы алғанда, жиынтықтағы шамалардың максимумы қол жеткізілмейді, бірақ егер энтропия картасы жоғары жартылай үздіксіз болса, онда максималды энтропияның мөлшері бар. Егерде энтропияның ең жоғары мөлшері бірегей болса , онда ол -
Let be a continuous transformation of a compact metric space , let be the measure theoretic entropy of with respect to and let be the set of all invariant Borel probability measures on X. Then the variational principle for entropy states that
In general the maximum of the quantities over the set is not attained, but if additionally the entropy map is upper semicontinuous, then a measure of maximal entropy meaning a measure in with exists. If has a unique measure of maximal entropy , then is ergodic with respect to .
Мысалдар
Let by символдағы толық екі жақты k ауысуын білдірсін Let 1 ұзындығы цилиндрлерге бөлінуін білдірсін. Содан кейін барлық және жиынтық саны үшін бөлініс болады. Бөлгіштер ашық қақпақтар болып табылады және топологиялық генератор болып табылады. Бернулли өлшемі теориялық энтропияның өлшемі де болып табылады. Бұдан әрі максималды энтропияның басқа өлшемдері жоқ екені көрсетілуі мүмкін. Кемеге кіретін элементтері бар қайталанбайтын матрица және шекті типтегі тиісті субжиілік болсын. Онда қай жерде ең үлкен оң өзіндік мәні бар ?