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ヴォルテラ積分方程式

索引 ヴォルテラ積分方程式

数学におけるヴォルテラ積分方程式(ヴォルテラせきぶんほうていしき、Volterra integral equation)とは、積分方程式の一つの特別な形である。その形状により第一種と第二種に分かれる。 線型の第一種ヴォルテラ積分方程式は で与えられる。ここで ƒ は与えられた関数であり、x は求めるべき未知関数である。線型の第二種ヴォルテラ積分方程式は で与えられる。 作用素論およびフレドホルム理論において、上式と対応する方程式はヴォルテラ作用素と呼ばれる。 線型のヴォルテラ積分方程式が で与えられるなら、それは畳み込み方程式である。この時、積分の中の関数 K は核と呼ばれる。このような方程式は、ラプラス変換の手法を用いることにより解析することが出来る。 ヴォルテラ積分方程式はヴィト・ヴォルテラにより導入され、エミール・ピカールの指導のもと、の1908年の学位論文「Sur les équations de Volterra」において研究された。ラレスクはその後、1911年に積分方程式に関する初の著書を執筆した。 ヴォルテラ積分方程式は、人口学や、粘弾性物質の研究、保険数学に現れる再生方程式などへと応用されている。.

10 関係: 作用素論ラプラス変換ヴィト・ヴォルテラヴォルテラ作用素パリフレドホルム理論エミール・ピカール積分方程式畳み込み数学

作用素論

数学における作用素論(さようそろん、Operator theory)は、微分作用素や積分作用素をはじめとする線型作用素の研究である。各作用素は、有界性や閉性などといった特徴によって抽象的に表すことができ、また非線型作用素なども視野に含むこともあり得る。そのような研究は函数空間の位相に非常に依存しており、函数解析学の一分科を成す。 作用素の集合が体上の多元環を成すならば、それを作用素環と呼ぶ。作用素環を記述することもまた作用素論の一部である。.

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ラプラス変換

関数解析学において、ラプラス変換(ラプラスへんかん、Laplace transform)とは、積分で定義される関数空間の間の写像(線型作用素)の一種。関数変換。 ラプラス変換の名はピエール=シモン・ラプラスにちなむ。 ラプラス変換によりある種の微分・積分は積などの代数的な演算に置き換わるため、制御工学などにおいて時間領域の(とくに超越的な)関数を別の領域の(おもに代数的な)関数に変換することにより、計算方法の見通しを良くするための数学的な道具として用いられる。 フーリエ変換を発展させて、より実用本位で作られた計算手法である。1899年に電気技師であったオリヴァー・ヘヴィサイドが回路方程式を解くための実用的な演算子を経験則として考案して発表し、後に数学者がその演算子に対し厳密に理論的な裏付けを行った経緯がある。理論的な根拠が曖昧なままで発表されたため、この計算手法に対する懐疑的な声も多かった。この「ヘヴィサイドの演算子」の発表の後に、多くの数学者達により数学的な基盤は1780年の数学者ピエール=シモン・ラプラスの著作にある事が指摘された(この著作においてラプラス変換の公式が頻繁に現れていた)。 従って、数学の中ではかなり応用寄りの分野である。ラプラス変換の理論は微分積分、線形代数、ベクトル解析、フーリエ解析、複素解析を基盤としているため、理解するためにはそれらの分野を習得するべきである。 これと類似の解法として、より数学的な側面から作られた演算子法がある。こちらは演算子の記号を多項式に見立て、代数的に変形し、公式に基づいて特解を求める方法である。.

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ヴィト・ヴォルテラ

ヴィト・ヴォルテラ(Vito Volterra、1860年5月3日 - 1940年10月11日) は、イタリアの数学者、物理学者である。数学の分野では解析学に多くの業績を残し積分方程式にヴォルテラ方程式の名が残っている他、結晶の転位の概念を導入し、生態学に数学の手法を用いて競争のある環境での生物の個体数を解析するロトカ=ヴォルテラの方程式などに名前を残している。 教皇領アンコーナの貧しい家に生まれた。数学の才能を示し、ピサ大学にエンリコ・ベッティ(Enrico Betti)のもとで学び、1883年力学の教授になった。積分方程式を研究し、1930年に"Theory of functionals and of Integral and Integro-Differential Equations"(英題)を著した。 1892年トリノ大学の力学の教授、1900年にローマ大学の数理物理学の教授になった。ヴォルテラはイタリア統一運動(リソルジメント)の完成時期に育ち、ベッティとともに統一運動の協調者となった。教皇領がイタリア王国に併合されると、1905年には王国の議員に選ばれた。同じ1905年、結晶中の転位の理論を初めて発表した。第一次世界大戦が始まると、50代になっていたにもかかわらずイタリア陸軍に参加し、ジュリオ・ドゥーエのもとで気球の開発を行い、可燃性の水素ではなく不活性なヘリウムを使うアイデアを出し、気球の製作を指導した。 戦後は生物学に数学的手法を用いる研究を始めた。非線形方程式をもちいて人口問題を解析したピエール=フランソワ・フェルフルストの仕事に次ぐもので、最も有名な成果は競争のある環境での生物の個体数を解析したロトカ=ヴォルテラの方程式である。 1922年にムッソリーニに反対する党派に属し、1931年に大学教授の座を追われた。その後、主に海外で暮らし、死の直前にローマに戻った。.

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ヴォルテラ作用素

数学の関数解析学および作用素論の分野におけるヴォルテラ作用素(ヴォルテラさようそ、)とは、ヴィト・ヴォルテラの名にちなむ、不定積分としての作用素のことを言う。区間 (0,1) 上の複素数値自乗可積分函数の空間 L2(0,1) の上の有界線型作用素と見なされるもので、ヴォルテラ積分方程式と関係している。.

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パリ

ランドサット パリの行政区 パリ(Paris、巴里)は、フランス北部、イル=ド=フランス地域圏にある都市。フランスの首都であり、イル=ド=フランス地域圏の首府である。 フランス最大の都市であり、同国の政治、経済、文化などの中心である。ロンドン、ニューヨーク、香港、東京などと並ぶ世界トップクラスの世界都市でもある。行政上では、1コミューン単独で県を構成する特別市であり、ルーヴル美術館を含む1区を中心に、時計回りに20の行政区が並ぶ(エスカルゴと形容される)。.

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フレドホルム理論

数学において、フレドホルム理論(ふれどほるむりろん、Fredholm theory)とは積分方程式の理論である。狭義にはフレドホルム理論はフレドホルム積分方程式の解の理論のことであり、広義には、フレドホルム理論の抽象的構造がフレドホルム作用素のスペクトル理論とヒルベルト空間上のフレドホルム核の観点で与えられることをいう。理論の名前はエリック・イヴァル・フレドホルム(Erik Ivar Fredholm)に因んでいる。.

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エミール・ピカール

ミール・ピカール(Charles Émile Picard、1856年7月24日 - 1941年12月11日)は、フランスの数学者である。パリ出身。ピカールの定理やピカールの逐次近似法等の証明で知られる。.

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積分方程式

積分方程式(せきぶんほうていしき、Integral equation)は、数学において、未知の関数が積分の中に現れるような方程式である。積分方程式と微分方程式には密接な関係があり、そのどちらでも問題を定式化することができる場合もある。 積分方程式は次の3種類の分類方法がある。この分類によれば、8種類の積分方程式が存在する。.

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畳み込み

畳み込み(たたみこみ、convolution)とは関数 を平行移動しながら関数 に重ね足し合わせる二項演算である。畳み込み積分、合成積、重畳積分、あるいは英語に倣いコンボリューションとも呼ばれる。.

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数学

数学(すうがく、μαθηματικά, mathematica, math)は、量(数)、構造、空間、変化について研究する学問である。数学の範囲と定義については、数学者や哲学者の間で様々な見解がある。.

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ヴォルテラ型積分方程式

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