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魏尔斯特拉斯函数


WeierstrassFunction

病态函数

 f_a(x)=sum_(k=1)^infty(sin(pik^ax))/(pik^a)

(最初为 a=2 定义的) 函数,它 连续 但仅在 可微 测度为零 的点集上 测度为零 。上面的图显示了 f_a(x),分别为 a=2 (红色), 3 (绿色) 和 4 (蓝色)。

该函数由魏尔斯特拉斯发表,但根据克罗内克和魏尔斯特拉斯的讲座和著作,黎曼似乎早在 1861 年就声称函数 f(x) 在实数域的稠密集合上不可微。 然而,Ullrich (1997) 指出,没有足够的证据来确定黎曼是否真的费心为这一说法给出了详细的证明。du Bois-Reymond (1875) 未经证明地声明,f 的每个区间都包含 f 不具有有限导数的点,而 Hardy (1916) 证明它在任何无理点和一些有理点上都不具有有限导数。Gerver (1970) 和 Smith (1972) 随后证明,f 在点集 x=(2A+1)/(2B+1) 处具有有限导数(即 1/2),其中 AB 是整数。Gerver (1971) 然后证明,f 在任何形式为 2A/(2B+1)(2A+1)/(2B) 的点处都不可微。 加上 Hardy 关于 f 在任何无理值处都不可微的结果,这完全解决了 f 的可微性问题。

令人惊讶的是,对于有理数 x=p/qf(x) 的值可以精确计算为

 f(p/q)=pi/(4q^2)sum_(k=1)^(q-1)(sin((k^2ppi)/q))/(sin^2((kpi)/(2q))).

另请参阅

布朗芒格函数, 连续函数, 可微, 实分析怪物, 处处不可微函数

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参考文献

Bailey, D. H.; Borwein, J. M.; Calkin, N. J.; Girgensohn, R.; Luke, D. R.; 和 Moll, V. H. 实验数学行动。 Wellesley, MA: A K Peters, 2007.Berry, M. V. 和 Lewis, Z. V. "关于魏尔斯特拉斯-曼德勃罗函数。" Proc. Roy. Soc. London Ser. A 370, 459-484, 1980.Chamizo, F. 和 Córdoba, A. "一些分形傅里叶级数的可微性和维数。" Adv. Math. 142, 335-354, 1999.Darboux, G. "关于不连续函数的记忆。" Ann. l'École Normale, Ser. 2 4, 57-112, 1875.Darboux, G. "关于不连续函数的记忆。" Ann. l'École Normale, Ser. 2 8, 195-202, 1879.du Bois-Reymond, P. "尝试根据任意函数在最小区间内的变化对其进行分类。" J. für Math. 79, 21-37, 1875.Duistermaat, J. J. "'黎曼不可微函数'的自相似性。" Nieuw Arch. Wisk. 9, 303-337, 1991.Esrafilian, E. 和 Shidfar, A. "Cellerier 非可微函数的 Hölder 连续性。" Punjab Univ. J. Math. (Lahore) 28, 118-121, 1995.Faber, G. "一个简单的处处连续处处不可微函数的例子 [原文如此]" Jahresber. Deutschen Math. Verein. 16, 538-540, 1907.Falconer, K. 分形几何:数学基础和应用。 New York: Wiley, 1990.Gerver, J. "黎曼函数在 pi 的某些有理倍数处的可微性。" Amer. J. Math. 92, 33-55, 1970.Gerver, J. "关于黎曼函数的可微性的更多信息。" Amer. J. Math. 93, 33-41, 1971.Girgensohn, R. "奇异函数的功能方程和处处不可微函数。" Aeq. Math. 46, 243-256, 1993.Gluzman, S. 和 Sornette, D. "通往分形函数的对数周期路径。" 2001 年 10 月 4 日。 http://arxiv.org/abs/cond-mat/0106316.Hairer, E. 和 Wanner, G. 通过历史分析。 New York: Springer-Verlag, 1996.Hardy, G. H. "魏尔斯特拉斯的非可微函数。" Trans. Amer. Math. Soc. 17, 301-325, 1916.Havil, J. "魏尔斯特拉斯函数。" §D.2, 附录 D, 在 伽玛:探索欧拉常数。 Princeton, NJ: Princeton University Press, pp. 230-231, 2003.Hu, T. Y. 和 Lau, K.-S. "魏尔斯特拉斯型函数的豪斯多夫维数和奇点。" Trans. Amer. Math. Soc. 335, 649-665, 1993.Hunt, B. R. "魏尔斯特拉斯函数图的豪斯多夫维数。" Proc. Amer. Math. Soc. 126, 791-800, 1998.Jaffard, S. "黎曼函数的奇点谱。" Rev. Mat. Iberoamericana 12, 441-460, 1996.Kairies, H.-H. "奇异函数的功能方程。" Aeq. Math. 53, 207-241, 1997.Kawamoto, S. 和 Tsubata, T. "具有精确解的混沌映射的魏尔斯特拉斯函数。" J. Phys. Soc. Japan 66, 2209-2210, 1997.Kritikos, H. N. 和 Jaggard, D. L. (编辑). 电磁理论的最新进展。 New York: Springer-Verlag, 1992.Landsberg, G. "关于连续函数的可微性。" Jahresber. Deutschen Math. Verein. 17, 46-51, 1908.Lerch, M. "关于某些函数的不可微性 [原文如此]" J. reine angew. Math. 13, 126-138, 1888.Mandelbrot, B. B. "魏尔斯特拉斯函数和亲属关系。紫外线和红外线灾难。" 大自然的分形几何。 New York: W. H. Freeman, pp. 388-390, 1983.Metzler, W. "关于生成处处不可微性的混沌映射的注释。" Math. Semesterber. 40, 87-90, 1993.Pickover, C. A. 通往无限的关键。 New York: Wiley, p. 190, 1995.Salzer, H. E. 和 Levine, N. "魏尔斯特拉斯连续非可微函数表。" Math. Comput. 15, 120-130, 1961.Singh, A. N. 非可微函数的理论与构造。 Lucknow: Newul Kishore Press, 1935.Smith, A. "黎曼函数的可微性。" Proc. Amer. Math. Soc. 34, 463-468, 1972.Sun, D. C. 和 Wen, Z. Y. "lacunaires 三角级数图的 Hausdorff 维度。" C. R. Acad. Sci. Paris Sér. I Math. 310, 135-140, 1990.Sun, D. 和 Wen, Z. "一类魏尔斯特拉斯函数图的豪斯多夫维数。" Progr. Natur. Sci. (English Ed.) 6, 547-553, 1996.Sun, D. C. 和 Wen, Z. Y. "一类 Lacunary 三角级数的 Hausdorff 维度。" 在 调和分析:1988 年 3 月 1 日至 6 月 30 日在天津举行的特别计划会议记录 (编辑 M.-T. Cheng, X. W. Zhou, 和 D. G. Deng). Berlin: Springer-Verlag, pp. 176-181, 1991.Trott, M. Mathematica 编程指南。 New York: Springer-Verlag, p. 36, 2004. http://www.mathematicaguidebooks.org/.Ullrich, P. "关于连续非可微函数的 '黎曼示例' sum_(n=1)^(infty)(sinn^2x)/n^2 的注释。" Results Math. 31, 245-265, 1997.Volkert, K. "病态函数史——对数学方法论起源的贡献。" Arch. Hist. Exact Sci. 37, 193-232, 1987.Weierstrass, K. 函数论文集。 Berlin: J. Springer, p. 97, 1886.

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魏尔斯特拉斯函数

引用为

Weisstein, Eric W. “魏尔斯特拉斯函数。” 来自 MathWorld--一个 Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/WeierstrassFunction.html

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