Кіріспе

Функциялық кеңістіктер арасындағы интеграцияны қамтитын бейнелеу. Математикада интегралдық түрлендіру – бұл функцияны бастапқы функциялық кеңістіктен интеграция арқылы басқа функциялық кеңістікке бейнелейтін түрлендіру түрі, онда бастапқы функцияның кейбір қасиеттерін бастапқы функциялық кеңістіктегіден қарағанда анықтау және өңдеу оңайырақ болуы мүмкін. Түрлендірілген функцияны, әдетте, кері түрлендіруді қолдану арқылы бастапқы функциялық кеңістікке қайта бейнелеуге болады.

Мотивация

Көптеген мәселелерді шешу қиын, немесе кемінде, бастапқы түрінде алгебралық тұрғыдан өте ауыр болады. Интегралды трансформация теңдеуді оның бастапқы "обласынан" басқа бір облысқа "көшіреді", онда теңдеуді өңдеу және шешу бастапқы облысқа қарағанда әлдеқайда оңайырақ болуы мүмкін. Содан кейін шешімді интегралды трансформацияның кері функциясы арқылы бастапқы облысқа қайтаруға болады. Ықтималдықтың көптеген қолданыстары интегралды трансформацияға сүйенеді, мысалы, "баға белгілеу ядросы" немесе стохастикалық жеңілдету факторы, немесе берік статистикадан алынған деректерді тегістеу; ядро (статистика) қараңыз.

Тарих

Трансформациялардың алғы күші – функцияларды шектеулі аралықтарда өрнектеу үшін Фурье қатарлары болды. Кейіннен шектеулі аралықтар қажеттілігін жою мақсатында Фурье түрлендірмесі жасалды. Фурье қатарларын қолдану арқылы, кез келген уақыт функциясы (мысалы, электрондық құрылғының қосқыштарындағы кернеу) синус және косинус қатарларының қосындысы түрінде бейнелене алады, олардың әрқайсысы тиісті түрде масштабталған (тұрақты коэффициентке көбейтілген), ығыстырылған (уақыт бойынша алға немесе кейінге жылжытылған) және "қысылған" немесе "созылған" (жиілікті арттыру немесе азайту). Фурье қатарындағы синустар мен косинустар – ортонормалды базаға мысал.

Әр түрлі салалар

Мұнда интегралды түрлендірулер нақты сандардағы функциялар үшін анықталады, бірақ оларды функциялардың кез келген тобында да анықтауға болады. Егер шеңбердегі функцияларды (периодты функцияларды) қолданса, интеграциялық ядролар бипериодты функциялар болады; шеңбердегі функциялармен конволюция шеңберлік конволюцияны тудырады. Егер n реттік циклдік топтағы (Cn немесе 'Z'/n'Z') функцияларды қолданса, интеграциялық ядролар n × n матрицалар түрінде алынады; конволюция циркуляциялық матрицаларға сәйкес келеді.

Жалпы теория

Интегралды түрлендірулердің қасиеттері әртүрлі болғанымен, олардың ортақ қасиеттері де бар. Мысалы, әрбір интегралды түрлендіру – сызықтық оператор, себебі интеграл – сызықтық оператор. Ал егер ядроға обобщендірілген функция рұқсат етілсе, онда барлық сызықтық операторлар интегралды түрлендірулер болады (осы мәлімдеменің дұрыс формулировкасы – Шварц ядросының теоремасы). Мұндай интегралды теңдеулердің жалпы теориясы Фредгольм теориясы деп аталады. Бұл теорияда ядро – Банах кеңістігіндегі функцияларға әрекет ететін компакт оператор ретінде қарастырылады. Жағдайға қарай, ядро Fredholm операторы, ядролық оператор немесе Fredholm ядросы деп аталады.