Euklidisessa avaruudessa kahden avaruuden pisteen välinen lyhin reitti on jana näiden pisteiden välillä.
Tämä on tietenkin teoreema, ja se osoitetaan usein variaatiolaskennassa perusesimerkkinä, mutta variaatiolaskennassa funktion pitää olla derivoituva sileä funktio.
Miten tämä todistetaan yleisen jatkuvan reitin (funktion) osalta? Eli jos oletetaan vain jatkuvuus, mutta ei derivoituvuutta.
Lyhin reitti kahden pisteen välillä on jana?
Anonyymi
11
275
Vastaukset
Koska reitin pituus määritellään infimumina kaikista murtoviivan pituuksista kaikkien mahdollisten jaotuksien yli, niin väite täytyy ensin osoittaa murtoviivalle. Sille se tulee kolmioepäyhtälöstä.
Nyt mikään reitti ei voi omata pienempää pituutta kuin suora jana: pitäisi löytyä jono murtoviivoja, joiden pituudet konvergoi tähän reitin pituuden arvoon, mutta jokainen murtoviiva on aina vähintään janan pituinen edellisen huomion nojalla.Reitin pituuden määritelmässä on muistaakseni vielä lisävaatimus, että osituksen kaikki välien pituudet pitää mennä nollaan (niinkuin Riemannin integraalissakin). Pakkohan siinä on joku lisävaatimus olla, eihän ilman sitä millekään reitille tule muuta kuin se lyhyin mahdollinen pituus.
Mitenkä minä en nyt mistään löydä tuota määritelmää, wikipediakin antaa vaan tällaisen sivun: https://en.wikipedia.org/wiki/Path_length . Kertokaa joku miten se määritelmä nyt kuuluikaan.
Mutta toimisiko tuo yo. idea?Ei kun joo, täältä löytyikin: https://en.wikipedia.org/wiki/Arc_length#General_approach
Eli supremumina. No niinhän minä vähän aluksi muistelinkin. Mutta tuollakin vaaditaan sileä kaari, eikös se sitten toimi yleisille (jatkuville) poluille. Suoristumattomuuskaan ei pitäisi olla ongelma, silloin vain pituus on ääretön.
- Anonyymi
Mitenkäs sinä määrittelet janan? Määritelmä pitäisi olla ennenkuin asiasta voi puhua.
Minun mielestäni jana A:stä B:hen on kuvaus
(1-t)A tB, t∈[0, 1]
Se ongelmahan siinä saattaa olla, että puhutaanko kuvauksesta vai sen kuvajoukosta. Ja sitten erilaiset parametrisoinnit, mutta ainakin nyt voidaan rajoittua injektiivisiin polkuihin, sillä eihän ikinä kannata palata pisteeseen, jossa on jo käyty, kun lyhintä mahdollista reittiä metsästetään. Eikös tällöin kaikki parametrisoinnit anna saman pituuden?
(Ks. esim: https://math.stackexchange.com/questions/2757904/arc-length-parametrization-of-a-continuous-curve , nythän voidaan myös rajoittua suoristuviin (rectifiable) käyriin. ) Joo, linkistä https://www.encyclopediaofmath.org/index.php/Rectifiable_curve löytyy tieto: "The number L(γ) is the length of the curve and it is independent of the parametrization".minkkilaukku kirjoitti:
Minun mielestäni jana A:stä B:hen on kuvaus
(1-t)A tB, t∈[0, 1]
Se ongelmahan siinä saattaa olla, että puhutaanko kuvauksesta vai sen kuvajoukosta. Ja sitten erilaiset parametrisoinnit, mutta ainakin nyt voidaan rajoittua injektiivisiin polkuihin, sillä eihän ikinä kannata palata pisteeseen, jossa on jo käyty, kun lyhintä mahdollista reittiä metsästetään. Eikös tällöin kaikki parametrisoinnit anna saman pituuden?
(Ks. esim: https://math.stackexchange.com/questions/2757904/arc-length-parametrization-of-a-continuous-curve , nythän voidaan myös rajoittua suoristuviin (rectifiable) käyriin. ) Joo, linkistä https://www.encyclopediaofmath.org/index.php/Rectifiable_curve löytyy tieto: "The number L(γ) is the length of the curve and it is independent of the parametrization".Tai siis eihän sillä injektiivisyydellä ole sen parametrisoinnista riippumattomuuden kanssa vissiin mitään tekemistä, mutta ehkä relevantimpi kysymys olisi että ovatko kaikki saman kuvajoukon tuottavat injektiiviset polut toistensa uudelleen parametrisointeja.
- Anonyymi
minkkilaukku kirjoitti:
Minun mielestäni jana A:stä B:hen on kuvaus
(1-t)A tB, t∈[0, 1]
Se ongelmahan siinä saattaa olla, että puhutaanko kuvauksesta vai sen kuvajoukosta. Ja sitten erilaiset parametrisoinnit, mutta ainakin nyt voidaan rajoittua injektiivisiin polkuihin, sillä eihän ikinä kannata palata pisteeseen, jossa on jo käyty, kun lyhintä mahdollista reittiä metsästetään. Eikös tällöin kaikki parametrisoinnit anna saman pituuden?
(Ks. esim: https://math.stackexchange.com/questions/2757904/arc-length-parametrization-of-a-continuous-curve , nythän voidaan myös rajoittua suoristuviin (rectifiable) käyriin. ) Joo, linkistä https://www.encyclopediaofmath.org/index.php/Rectifiable_curve löytyy tieto: "The number L(γ) is the length of the curve and it is independent of the parametrization".Kysyin oikeastaan aloittajalta. Mutta kuten vastasit, jana on osa suoraa (eräs käyrä sekin) ja käyrän kaaren pituus määritellään differentiaaligeometriassa käyrän nopeusvektorin (tangentin) avulla joka edellyttää differentioituvuutta. Ja onhan tuo suoran esitys differentioituva. Voidaan myäs sanoa, että suora on suora koska sen geodeettinen kaarevuus = 0. Mutta tämäkin edellyttää derivaatan olemassaoloa.
Joten enpä tiedä miten aloittaja määrittäisi tuon "lyhimmän tien" ilman differentiaaligeometriaa ja tarvitsematta derivaattaa.
- Anonyymi
Janan määritelmä on vektori'jatkuuseuraavalleruville
- Anonyymi
Jokasiiseimuutupituudedssseli sille ei tehdämuitaoperaatioitajasenputuusonlaskettupythagoraanlauseebmukaisedti
- Anonyymi
Hohohoho, setan mukaan se olisi vihkivala, hohohoho
Yritän vähän tarkentaa edellistä vastaustani.
Reitin f (jatkuva kuvaus joukolta [0, 1]) pituus L(f) määritellään näin:
L(f) = sup {murtoviivan f(t0), f(t1),..., f(tm) pituus},
missä supremum on yli kaikkien välin [0, 1] jaotusten 0=t0<t1<...<tm=1.
Tämähän löytyy wikipediasta ( https://en.wikipedia.org/wiki/Arc_length#General_approach ) ja siellä tosiaan sanotaan: "This definition is also valid if f is merely continuous, not differentiable."
Kuten edellä, väite on murtoviivalle helposti nähtävissä (kolmioepäyhtälö tapauksessa m=2 ja yleinen tapaus induktiolla(?)) ja sitäpaitsi murtoviivahan on paloittain sileä käyrä, joten periaatteessa tämä tapaus on jo tehty.
Olkoon sitten f mikä tahansa jatkuva polku haluttujen pisteiden välillä (olkoot ne A ja B). Koska polun pituus määritellään eo. supremumina, löydetään jono murtoviivoja siten, että L(f) on näiden pituuksien raja-arvo. Koska jokaisen murtoviivan pituus on korkeintaan |AB|, niin myös L(f) on korkeintaan |AB|.
Loppupohdinta:
Oikeastaan tässä määritelmässä kyllä on jo implisiittisesti pohjalla oletus, että jana on lyhin reitti, sillä siinä käytetään murtoviivoja, jotka ovat janojen yhdisteitä. ja ajatellaan, että nämä antavat kunkin välipiste-parin [f(t_j), f(t_{j 1})] välille alarajan/approksimaation. Tai siis sehän on oikeastaan se euklidinen etäisyys mitä käytetään ja se määritelmällisesti on juuri janan pituus. Mutta mitä muuta määritelmää reitin pituudelle voitaisiin sitten käyttää? Joku metriikkahan meillä täytyy olla olemassa, jotta etäisyyksistä voidaan puhua. Tämähän tuntuu hieman kehäpäätelmältä, kun meillä on euklidinen metriikka joka tulee janan pituudesta.
Ketjusta on poistettu 0 sääntöjenvastaista viestiä.
Luetuimmat keskustelut
Muovikassikartelli
Kauppaketjut ovat yhdessä sopineet muovikassin yksikköhinnaksi 59 senttiä. Milloin viranomaiset puuttuvat tähän kartell322098Aidon persun tunnistaa Marinin palvonnasta
Oli kyse sitten Halla-ahosta tai Putinista. Ensimmäisenä aidolle persulle tulee mieleen Marin.461705Hallintooikeus..
"Asemakaavapäätös pysyy voimassa.Poikkeamista ja rakentamista koskevat luvat hylättiin" kertoo Pyhäjärven Sanomat netti.1121476Olen rakastunut
varattuun joka ei eroa. Miten tunteista eroon? Tämä ei ole tavanomaista. On elämäni suuri rakkaus.1041226Ootko A-nainen vielä vihainen?
Siitä että en uskaltanut kohdata itseäni silloin kun olit kukassa? Olen tajunnut että tein tosi tökerösti sua kohtaan ja1041024Jos se joskus oli molemminpuolista
niin hyvin me molemmat onnistuttiin pitämään toinen epätietoisena.76978- 59855
Teit yllättävän siirron
Olet tähän saakka ollut tietyllä tapaa varovainen. Voi kai sanoa, että olemme kunnioittaneet toistemme rajoja. Tiedän,34832Laita nyt se viesti
Tiedän että haluat tavata. Kirjoitat, pyyhit, kirjoitat... Lähetä se viesti 😗52789Kaipaatko nainen
Semmoista tosi hankalaa ja arkaa miestä? Pitäisitkö hänet aina omanasi jos saisit hänet? Miten huomioisit hänen herkkyyd101743