lipschitz条件

更新时间:2023-12-29 11:13

数学中,特别是实分析,lipschitz条件,即利普希茨连续条件(Lipschitz continuity),以德国数学家鲁道夫·利普希茨命名,是一个比通常连续更强的光滑性条件。直觉上,利普希茨连续函数限制了函数改变的速度,符合利普希茨条件的函数的斜率,必小于一个称为利普希茨常数的实数(该常数依函数而定)。

定义

对于在实数集的子集的函数 ,若存在常数,使得 ,则称 符合利普希茨条件,对于 最小的常数 称为 的利普希茨常数。若 , 称为收缩映射

利普希茨条件也可对任意度量空间的函数定义:

给定两个度量空间 , 。若对于函数 ,存在常数 使得

则说它符合利普希茨条件。

若存在 使得

则称 为双李普希茨(bi-Lipschitz)的。

皮卡-林德洛夫定理

若已知 有界, 符合利普希茨条件,则微分方程初值问题 刚好有一个解。

在应用上, 通常属于一有界闭区间(如 )。于是 必有界,故 有唯一解。

例子

符合利普希茨条件, 。

不符合利普希茨条件,当 。

定义在所有实数值的 符合利普希茨条件, 。

符合利普希茨条件, 。由此可见符合利普希茨条件的函数未必可微。

不符合利普希茨条件, 。不过,它符合赫尔德条件

当且仅当处处可微函数f的一次导函数有界,f符合利普希茨条件。这是中值定理的结果。所有 函数都是局部利普希茨的,因为局部紧致空间的连续函数必定有界。

性质

符合利普希茨条件的函数一致连续,也连续

bi-Lipschitz函数是单射的。

Rademacher定理:若 且 为开集, 符合利普希茨条件,则f几乎处处可微。

Kirszbraun定理:给定两个希尔伯特空间, 符合利普希茨条件,则存在符合利普希茨条件的 ,使得 的利普希茨常数和 的相同,且 。

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