x y 2 = 2 sin θ 2 dx = K R n e x pt n+p 1 e tp dt. dx = pt p 1 e tp dt dx. t x 1 e t dt.

Σχετικά έγγραφα
Κυρτή Ανάλυση. Ενότητα: Το ϑεώρηµα του Dvoretzky - Ασκήσεις. Απόστολος Γιαννόπουλος. Τµήµα Μαθηµατικών


1 + t + s t. 1 + t + s

Κυρτή Ανάλυση. Ενότητα: Το ϑεώρηµα του Dvoretzky. Απόστολος Γιαννόπουλος. Τµήµα Μαθηµατικών

EukleÐdeiec emfuteôseic: ˆnw frˆgmata

f(f 1 (B)) f(f 1 (B)) B. X \ (f 1 (C)) = X \ f 1 (C) = f 1 (Y \ C) X \ (f 1 (C)) f 1 (Y \ C). f 1 (Y \ C) = f 1 (Y \ C ) = X \ f 1 (C ).


B = F i. (X \ F i ) = i I

Apì ton diakritì kôbo ston q ro tou Gauss

h(x, y) = card ({ 1 i n : x i y i

Αρµονική Ανάλυση ( ) Φυλλάδιο Ασκήσεων 3

Je rhma John L mma Dvoretzky-Rogers

Πραγματική Ανάλυση Πέτρος Βαλέττας Τμήμα Μαθηματικών Πανεπιστήμιο Αθηνών

i=1 i=1 i=1 (x i 1, x i +1) (x 1 1, x k +1),

Ανάλυση πολλών μεταβλητών. Δεύτερο φυλλάδιο ασκήσεων.

Συναρτησιακή Ανάλυση, μεταπτυχιακό μάθημα

ΚΥΡΤΗ ΓΕΩΜΕΤΡΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ

f 1 (A) = {f 1 (A i ), A i A}

Isoperimetrikèc anisìthtec kai sugkèntrwsh tou mètrou

ΜΕΓΙΣΤΙΚΟΣ ΤΕΛΕΣΤΗΣ 18 Σεπτεμβρίου 2014

Sunarthsiakèc anisìthtec kai sugkèntrwsh tou mètrou. Prìqeirec Shmei seic

Συναρτησιακή Ανάλυση, μεταπτυχιακό μάθημα

ΣΥΝΤΟΜΕΣ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΘΕΜΗΣ ΜΗΤΣΗΣ TΜΗΜΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ ΗΡΑΚΛΕΙΟ

Η ϐέλτιστη σταθερά στην ανισότητα Hausdorff-Young

j=1 x n (i) x s (i) < ε.

n = r J n,r J n,s = J

Θεωρία Τελεστών. Ενότητα: Χώροι µε νόρµα - Χώροι Hilbert. Αριστείδης Κατάβολος. Τµήµα Μαθηµατικών

convk. c i c i t i. c i u i c < c i φ i (F (ω)) c < ( ) c i m i < i=1 i=1 i=1 i=1 i=1 i=1 i=1 i=1 i=1 i=1 i=1

1 Το ϑεώρηµα του Rademacher

4 Ασθενείς τοπολογίες σε χώρους με νόρμα. 4.1 θεωρήματα Mazur, Alaoglou, Goldstine.

Π Κ Τ Μ Ε Μ Λύσεις των ασκήσεων

1 1 + nx. f n (x) = nx 1 + n 2 x 2. x2n 1 + x 2n

f(x) dx. f(x)dx = 0 Ασκήσεις για το µάθηµα «Ανάλυση Ι και Εφαρµογές» Κεφάλαιο 7: Ολοκλήρωµα Riemann Α Οµάδα

M. J. Lighthill. g(y) = f(x) e 2πixy dx, (1) d N. g (p) (y) =


2. d(x, y) = 0 x = y. 3. d(x, y) = d(y, x)

Probl mata Asumptwtik c Gewmetrik c Anˆlushc. Didaktorik Diatrib Pètroc Balèttac

f(x) dx. f(x)dx = 0. f(x) dx = 1 < 1 = f(x) dx. Θα είχαµε f(c) = 0, ενώ η f δεν µηδενίζεται πουθενά στο [0, 2].

Το Θεώρημα Stone - Weierstrass

L 2 -σύγκλιση σειρών Fourier

To kentrikì oriakì prìblhma gia logarijmikˆ koðla mètra pijanìthtac

ΜΕΜ251 Αριθμητική Ανάλυση

Θεωρία Μέτρου και ολοκλήρωσης Ασκήσεις

ι3.4 Παραδείγματα T ) έχει την ιδιότητα Heine-Borel, αν κάθε κλειστό και φραγμένο υποσύνολό του είναι συμπαγές.

f(x) = lim f n (t) = d(t, x n ) d(t, x) = f(t)

Το φασματικό Θεώρημα

G n. n=1. n=1. n=1 G n) = m (E). n=1 G n = k=1

Πραγµατική Ανάλυση ( ) Ασκήσεις - Κεφάλαιο 3

π B = B και άρα η π είναι ανοικτή απεικόνιση.

Παράρτηµα Β. Στοιχεία Θεωρίας Τελεστών και Συναρτησιακής Ανάλυσης [ ) ( )

Πραγµατική Ανάλυση Ασκήσεις ( )

Ορισμός : Η συνάρτηση X : Ω είναι μετρήσιμη εάν 1. της τυχαίας μεταβλητής X : Ω, είναι το πεδίο τιμών της X. Δηλαδή είναι το υποσύνολο του { }

Αρµονική Ανάλυση. Ενότητα: Ολοκλήρωµα Riemann και ολοκλήρωµα Lebesgue - Ασκήσεις. Απόστολος Γιαννόπουλος. Τµήµα Μαθηµατικών

Αρµονική Ανάλυση. Ενότητα: Το ϑεώρηµα παρεµβολής του Riesz και η ανισότητα Hausdorff-Young. Απόστολος Γιαννόπουλος.

ΑΠΕΙΡΟΣΤΙΚΟΣ ΛΟΓΙΣΜΟΣ ΙΙΙ Χειμερινό εξάμηνο Ασκήσεις 1.

a n = sup γ n. lim inf n n n lim sup a n = lim lim inf a n = lim γ n. lim sup a n = lim β n = 0 = lim γ n = lim inf a n. 2. a n = ( 1) n, n = 1, 2...

Πραγµατική Ανάλυση. Πέτρος Βαλέττας

(s n (f)) g = s n (f g) = f (s n (g)). s n (f) g = (f D n ) g = f (D n g) = f (g D n ) = f s n (g). K n (x)g δ (x) dx. K n (x) dx.

sup(a + B) = sup A + sup B inf(a + B) = inf A + inf B.

Ασκήσεις. και. για κάποιο k n. ( ) BdΚ και επί πλέον το BdΚ είναι ακραίο. [Υπόδειξη Πρβλ. την άσκηση 11 της παραγράφου 3.1 για το (α)].

Θεωρία μέτρου και ολοκλήρωσης

,..., v n. W πεπερασμένα παραγόμενοι και dimv. Τα ακόλουθα είναι ισοδύναμα f είναι ισομορφιμός. f είναι 1-1. f είναι επί.

Ορισμός : Η συνάρτηση X : Ω είναι μετρήσιμη εάν 1. της τυχαίας μεταβλητής X : Ω, είναι το πεδίο τιμών της X. Δηλαδή είναι το υποσύνολο του { }

Γιωργος Λαλας Α.Μ: 331/ Το Θεωρηµα Dvoretzky. Πτυχιακη Εργασια. AΠανεπιστήµιο Αιγαίου, Τµήµα Στατιστικής

Κυρτή Ανάλυση. Ενότητα: Ακραία σηµεία - Ασκήσεις. Απόστολος Γιαννόπουλος. Τµήµα Μαθηµατικών

Klasikèc jèseic kurt n swmˆtwn

1 Επανάληψη εννοιών από τον Απειροστικό Λογισμό

Σύγκλιση των μερικών αθροισμάτων της σειράς Fourier

< F ( σ(h(t))), σ (h(t)) > h (t)dt.

R f. P = {a = x 0 < x 1 < x 2 <... < x n = b} m k = inf{f(x) : x k x x k+1 } και M k = sup{f(x) : x k x x k+1 }

Το φασματικό Θεώρημα

2x 2 y. f(y) = f(x, y) = (xy, x + y)

4.2 Martingale cotype iii

g (v + W ) = gv + W gv = 0.

1 m z. 1 mz. 1 mz M 1, 2 M 1

Στοιχειώδεις τελεστές στην άλγεβρα των adjointable τελεστών σε Hilbert πρότυπα

ΑΝΑΛΥΣΗ 2. Μ. Παπαδημητράκης.

Η εικασία KLS για την ισοπεριµετρική σταθερά λογαριθµικά κοίλων µέτρων πιθανότητας

V x, y W x, y, y συνιστούν προφανώς ένα ανοικτό

Στοιχειώδεις τελεστές στην άλγεβρα των adjointable τελεστών σε Hilbert πρότυπα, (συνέχεια)

3.5 Το θεώρημα Hahn-Banach σε τοπολογικούς διανυσματικούς χώρους.


Ο αναλυτικός δείκτης και η χαρακτηριστική του Euler 1

2. Η μέθοδος του Euler

Παναγιώτης Ψαρράκος Αν. Καθηγητής

Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών & Φυσικών Επιστημών Τομέας Μαθηματικών

Συνήθεις Διαφορικές Εξισώσεις Ι Το πρόβλημα αρχικών τιμών. Προκαταρκτικά. Το πρόβλημα αρχικών τιμών μιας σδε πρώτης τάξης

f (x) = l R, τότε f (x 0 ) = l.

ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ. Λογισμός 4. Ενότητα 2: Ορισμός του ολοκληρώματος. Μιχ. Γ. Μαριάς Τμήμα Μαθηματικών

[1] είναι ταυτοτικά ίση με το μηδέν. Στην περίπτωση που το στήριγμα μιας συνάρτησης ελέγχου φ ( x)

Αρµονική Ανάλυση. Ενότητα: Ολοκλήρωµα Lebesgue - Ασκήσεις. Απόστολος Γιαννόπουλος. Τµήµα Μαθηµατικών

vii Intrinsic volumes και quermassintegrals... 7

6 Συνεκτικοί τοπολογικοί χώροι

= DX(0, 0)(ae 1 + be 2 ) = adx(0, 0)e 1 + bdx(0, 0)e 2 = ax u (0, 0) + bx v (0, 0).

Γραµµικη Αλγεβρα ΙΙ Ασκησεις - Φυλλαδιο 10

ΘΕΩΡΗΜΑ (Μέσης Τιμής) Έστω f: [α, β] R συνεχής και παραγωγίσιμη στο (α, β). Τότε υπάρχει ξ (α, β)

1 Το ϑεώρηµα του Alexandrov

Τυχαία Διανύσματα και Ανεξαρτησία

Υπόδειξη. (α) Άµεσο αφού κάθε υποσύνολο µηδενικού συνόλου είναι µετρήσιµο.


Transcript:

Συναρτησιακές Ανισότητες και Συγκέντρωση του Μέτρου (-) Ασκήσεις Κεφάλαιο : Ισοπεριμετρικές ανισότητες και συγκέντρωση του μέτρου Θεωρούμε την μοναδιαία Ευκλείδεια σφαίρα S n = {x R n : x = } στον R n Ορίζουμε «απόσταση» ρ(x, y) δύο σημείων x, y S n να είναι η κυρτή γωνία xoy στο επίπεδο που ορίζεται από την αρχή των αξόνων o και τα x, y (α) Δείξτε ότι: αν ρ(x, y) = θ τότε και συμπεράνατε ότι (β) Δείξτε ότι η ρ είναι μετρική στην S n x y = sin θ π ρ(x, y) x y ρ(x, y), x, y S n Εστω K ένα συμμετρικό κυρτό σώμα στον R n και έστω x = min{t : x tk} η νόρμα που επάγεται στον R n από το K (ελέγξτε ότι K = {x : x } δηλαδή το K είναι η μοναδιαία μπάλα του (R n, )) Δείξτε ότι e x dx = K t n e t dt R n Γενικότερα, δείξτε ότι για κάθε p >, p dx = K Υπόδειξη: Μπορείτε να γράψετε R n e x e x p R n dx = R n 3 Η συνάρτηση Γ : (, + ) (, + ) ορίζεται μέσω της Δείξτε ότι: (α) Γ() = (β) Γ(x + ) = xγ(x) για κάθε x > Γ(x) = (γ) Γ(n + ) = n! για κάθε n =,,, pt n+p e tp dt ( ) pt p e tp dt dx x t x e t dt (δ) Γ ( ) = π Δείξτε επίσης ότι η συνάρτηση Γ είναι λογαριθμικά κυρτή: η log Γ είναι κυρτή συνάρτηση 4 Για κάθε p, η συνάρτηση είναι νόρμα στον R n Ορίζουμε x p = ( x p + + x n p ) /p B n p = {x R n : x p }

Δείξτε ότι ο όγκος της B n p είναι ίσος με [ Γ Bp n = Γ ( )] n p ( + ) n p + 5 (το Λήμμα του Borell) Εστω B κυρτό σώμα στον R n Για κάθε Lebesgue μετρήσιμο υποσύνολο A του R n, ορίζουμε A B µ B (A) = B (α) Εστω M R n κυρτό και συμμετρικό ως προς το Δείξτε ότι για κάθε t > ισχύει ο εγκλεισμός R n \ M t + (Rn \ tm) + t t + M (β) Υποθέτουμε επιπλέον ότι µ B (M) = a > Χρησιμοποιώντας το (α) και την ανισότητα Brunn- Minkowski δείξτε ότι, για κάθε t >, ( ) (t+)/ a µ B (tm) a a 6 Εστω A R n κλειστό, κυρτό και συμμετρικό ως προς την αρχή των αξόνων Δείξτε ότι για κάθε x R n ισχύουν οι ανισότητες e x / γ n (A) γ n (A + x) γ n (A) 7 Εστω f, g, h : [, ) [, ) τρείς ολοκληρώσιμες συναρτήσεις που ικανοποιούν την h( rs) f(r) g(s) για κάθε r, s > Δείξτε ότι ( h(x)dx f(x)dx g(x)dx) / 8* Εστω f, g, h : [, ) [, ) τρείς ολοκληρώσιμες συναρτήσεις που ικανοποιούν την ( ) h f(r) s r r+s g(s) r+s r + s για κάθε r, s > Θεωρούμε p > και θέτουμε A = B = C = ( /p f(r)r dr) p, ( /p g(r)r dr) p, ( /p h(r)r dr) p Δείξτε ότι C A + B

9 Εστω (X, d, µ) μετρικός χώρος πιθανότητας και έστω α µ η συνάρτηση συγκέντρωσης του µ Υποθέτουμε ότι για κάποιο ε (, ) και κάποιο t > ισχύει α µ (t) < ε Δείξτε ότι: αν A B(X) και µ(a) ε, τότε µ(a t+r ) α µ (r) για κάθε r > Εστω (X, d), (Y, σ) μετρικοί χώροι και έστω f : (X, d) (Y, σ) Lipsichtz συνεχής συνάρτηση με νόρμα f Lip Δηλαδή, για κάθε x, y X ισχύει σ(f(x), f(y)) f Lip d(x, y) Εστω µ ένα Borel μέτρο πιθανότητας στον X και έστω ν το Borel μέτρο πιθανότητας f(µ) το οποίο ορίζεται μέσω της ν(a) = µ(f (A)), A B(Y ) Δείξτε ότι για κάθε t > α ν (t) α µ (t/ f Lip ) Εστω (X, d, µ) μετρικός χώρος πιθανότητας και έστω α µ η συνάρτηση συγκέντρωσης του µ Δείξτε ότι: (α) Αν F : (X, d) R είναι μια -Lipschitz συνεχής συνάρτηση, τότε για κάθε t > (µ µ) ({(x, y) X X : F (x) F (y) t}) α µ (t/) (β) Αν A, B B(X) και dist(a, B) = δ >, τότε µ(a)µ(b) 4α µ (δ/) Εστω (X i, i ), i n, πεπερασμένη ακολουθία χώρων με νόρμα Για κάθε i n θεωρούμε ένα πεπερασμένο υποσύνολο Ω i του X i με διάμετρο μικρότερη ή ίση του Εστω P i μέτρο πιθανότητας στο Ω i Θεωρούμε τον χώρο γινόμενο X (n) = ( i n X ) i και θέτουμε και Ω = Ω Ω Ω n P = P n = P P P n (το μέτρο γινόμενο στο Ω) Για κάθε A Ω ορίζουμε φ A (t) = d(t, conv(a)), την απόσταση του t από την κυρτή θήκη conv(a) του A στον X (n) Δείξτε ότι, για κάθε A Ω, ) E (e φ A /4 P (A) Κεφάλαιο : Το θεώρημα του Dvoretzky 3 Εστω q Δείξτε ότι για κάθε x R n ισχύουν οι ανισότητες x q x n q x q Χρησιμοποιώντας τον ταυτοτικό τελεστή δείξτε ότι d(l n, l n q ) n q 3

4 (α) Δείξτε ότι: αν y,, y m l n τότε m m y j = Ave ε=± ε j y j, j= όπου με Ave συμβολίζουμε το μέσο όρο ως προς όλες τις δυνατές επιλογές προσήμων ε j = ± (β) Εστω q και έστω T : l n q l n ισομορφισμός, με T : l n q l n = Δείξτε ότι n T e j n /q, j= j= και συμπεράνατε ότι T e j n q για κάποιον j n (γ) Δείξτε ότι T : l n l n q n q (δ) Εστω q Δείξτε ότι d(l n, l n q ) = n q 5 Χρησιμοποιώντας την πολλαπλασιαστική τριγωνική ανισότητα για την d και την προηγούμενη άσκηση, δείξτε ότι: αν p < q + τότε d(l n p, l n q ) n p q Χρησιμοποιώντας τον ταυτοτικό τελεστή δείξτε ότι d(l n p, l n q ) = n p q Εστω p < q Χρησιμοποιώντας την d(x, Y ) = d(x, Y ) δείξτε ότι d(l n p, l n q ) = n p q 6 Οι πίνακες Walsh είναι ορθογώνιοι k k πίνακες, που ορίζονται επαγωγικά ως εξής: Θέτουμε W = [], και [ ] Wk W W k = k, k W k W k Δείξτε ότι ο W k/ k είναι ορθογώνιος πίνακας με την ιδιότητα: όλες του οι συντεταγμένες έχουν απόλυτη τιμή k/ 7 Εστω n = k και έστω T : R n R n ο τελεστής που αντιστοιχεί στον k/ W k (α) Παρατηρήστε ότι T : l n l n = και συμπεράνατε ότι T : l n l n n (β) Παρατηρήστε ότι T e j = / n για κάθε j =,, n και συμπεράνατε ότι T : l n l n = n (γ) Δείξτε ότι d(l n, l n ) n 8* Δείξτε ότι υπάρχει σταθερά c > ώστε d(l n, l n ) c n για κάθε n N 4

9 Εστω T : l n l n ισομορφισμός, ο οποίος ικανοποιεί την d Bn T (B n ) B n, όπου B, n B n οι μοναδιαίες μπάλες των l n, l n αντίστοιχα (α) Αν x j = T (e j ), j =,, n, δείξτε ότι T (B n ) = n det X, n! όπου X ο πίνακας με στήλες τα x,, x n [Υπόδειξη: Αρκεί να δείξετε ότι B n = n /n!] (β) Χρησιμοποιώντας το γεγονός ότι x,, x n B n και την ανισότητα του Hadamard, δείξτε ότι det X n n/ (γ) Δείξτε ότι d c n, όπου c > σταθερά ανεξάρτητη από τον T και από το n (δ) Δείξτε ότι d(l n, l n ) c n, όπου c > η σταθερά στο (γ) * Εστω K συμμετρικό κυρτό σώμα στον R n το οποίο περιέχει την B n Υποθέτουμε ότι υπάρχουν λ,, λ m > και σημεία επαφής u,, u m των K και B n ώστε x = m λ j x, u j u j για κάθε x R n Δείξτε ότι η B n είναι το ελλειψοειδές μέγιστου όγκου του K Δίνονται x,, x m R n (όχι αναγκαστικά διακεκριμένα) ώστε I = j= m x j x j (α) Δείξτε ότι m j= x j = n (β) Δείξτε ότι, για κάθε επιλογή πραγματικών αριθμών a,, a m, j= m m a j x j j= j= a j / * Εστω K συμμετρικό κυρτό σώμα στον R n Υποθέτουμε ότι η B n είναι το ελλειψοειδές μέγιστου όγκου του K Δείξτε ότι υπάρχει παραλληλεπίπεδο P ώστε K P και P n nn/ n! Υπόδειξη Χρησιμοποιήστε το Λήμμα Dvoretzky-Rogers 3 Εστω v,, v m R n Υποθέτουμε ότι το συμμετρικό κυρτό πολύεδρο K = {y R n : y, v j για κάθε j =,, m} ικανοποιεί την B n K αb n για κάποιον α > Δείξτε ότι m exp(n/(α )) 4 Εστω X = (R n, ) και έστω ε (, ) Δείξτε ότι υπάρχουν N ( + ε ) n και T : X l n με την ιδιότητα ( ε) x T (x) l n ( + ε) x για κάθε x X 5

5 Εστω g,, g n ανεξάρτητες τυπικές κανονικές τυχαίες μεταβλητές σε έναν χώρο πιθανότητας Ω και έστω {e,, e n } ορθοκανονική βάση του R n (α) Εστω X = (R n, ) Δείξτε ότι όπου G q := ( Ω n q /q g i (ω)e i dω) = c n,q M q (X) i= και υπολογίστε τις σταθερές c n, και c n, Ω ( ) /q M q (X) = x q dσ(x), S n (β) Δείξτε ότι, αν k n, k g i (ω)e i dω i= Ω n g i (ω)e i dω (γ) Δείξτε ότι, αν Y είναι ένας k-διάστατος υπόχωρος του X, τότε όπου c > απόλυτη σταθερά i= M (Y ) c n/km (X), 6 Εστω f : S n R Lipschitz συνεχής συνάρτηση με σταθερά και έστω L ο μέσος Lévy της f (α) Δείξτε ότι, για κάθε t >, (σ σ){(x, y) S n S n : f(x) f(y) t}) σ({x S n : f(x) L t/}) c exp( c t n) (β) Εστω E(f) = f(x) dσ(x) Δείξτε ότι, για κάθε a R, S n exp(a f(x) E(f) ) dσ(x) exp(a (f(x) f(y)) ) dσ(x) dσ(y) S n S n S n (γ) Δείξτε ότι S n και, επιλέγοντας a n, δείξτε ότι S n exp(a (f(x) f(y)) ) dσ(x) dσ(y) ca S n όπου c, c > απόλυτες σταθερές (δ) Δείξτε ότι, για κάθε t >, όπου c 3, c 4 > απόλυτες σταθερές S n exp(a (f(x) f(y)) ) dσ(x) dσ(y) c, σ({x : f(x) E(f) t}) c 3 exp( c 4 t n), te a t ct n dt, 7 Εστω X = (R n, ) Συμβολίζουμε με b τη μικρότερη θετική σταθερά για την οποία η ανισότητα x b x ισχύει για κάθε x R n Δείξτε ότι { b } { q b } q max M, c M q max M, c n n για κάθε q [, n], όπου c, c είναι απόλυτες θετικές σταθερές 6

(α) Υπόδειξη για την δεξιά ανισότητα Η συνάρτηση : S n R είναι Lipschitz συνεχής με σταθερά b Από τη σφαιρική ισοπεριμετρική ανισότητα έπεται ότι σ ( x S n : x M > t ) exp( ct n/b ) για κάθε t > Από την τριγωνική ανισότητα στον L q (S n ), M q M x M q (β) Υπόδειξη για την αριστερή ανισότητα Υπάρχει z S n ώστε B X {y : y, z /b} Συνεπώς, {x S n : x t} C t := {x S n : x, z t/b} για κάθε t > Χρησιμοποιήστε την M q = ( q t q σ({x : x t}) dt) /q ( q t q σ(c t ) dt) /q 8 Εστω x,, x t S n Δείξτε ότι υπάρχει y S n ώστε t y, x i t i= Υπόδειξη Θεωρήστε όλα τα διανύσματα της μορφής z(ε) = t i= ε ix i όπου ε i = ±, και επιλέξτε ένα με τη μεγαλύτερη δυνατή Ευκλείδεια νόρμα 9 Εστω X = (R n, ) Εστω t(x) ο μικρότερος φυσικός t για τον οποίο υπάρχουν U,, U t O(n) ώστε ( ) για κάθε x R n Δείξτε ότι M x t t U i (x) M x i= t(x) 4 (b/m), όπου b η μικρότερη θετική σταθερά για την οποία η ανισότητα x b x ισχύει για κάθε x R n Υπόδειξη Υποθέστε ότι η ( ) ισχύει για κάποιους U,, U t O(n) Θεωρήστε x S n με x = b και χρησιμοποιήστε την Άσκηση 8 για τα x i = U i (x ) 3 Εστω X = (R n, ) και Y = (R n, ) Υποθέτουμε ότι v(b X ) n α και v(b Y ) n β για κάποιους α, β, όπου v(p ) είναι το πλήθος των κορυφών ενός πολυτόπου P Δείξτε ότι Υπόδειξη Μπορείτε να υποθέσετε ότι d(x, Y ) c α + β n log n n B n B X B n B Y nb n Παρατηρήστε ότι, για κάθε U O(n), ισχύουν οι U : Y X n και U : X Y = sup x B X U(x) Y = max x ext(b X ) max U(x), y ext(b Y ) y, όπου ext(p ) είναι το σύνολο των κορυφών του πολυτόπου P Για σταθερά x, y και ε > εκτιμήστε το ν({u O(n) : U(x), y ε}) 7

3 Εστω P ένα συμμετρικό πολύτοπο στον R n και έστω X = (R n, P ) Γράφουμε f(p ) για το πλήθος των (n )-διάστατων εδρών του και v(p ) για το πλήθος των κορυφών του Με K(X) συμβολίζουμε την «διάσταση Dvoretzky» n(m/b) του X (α) Δείξτε ότι k(x) log f(p ) και k(x ) log v(p ) (β) Δείξτε ότι log f(p ) log v(p ) cn, όπου c > απόλυτη σταθερά 3 Εστω K ένα συμμετρικό κυρτό σώμα στον R n Υποθέτουμε ότι η B n είναι το ελλειψοειδές μέγιστου όγκου του K και ότι ( K / B n ) /n = A (α) Δείξτε ότι O(n) S n Uθ n θ n σ(dθ)ν(du) = An (β) Για κάθε U O(n) και θ S n θέτουμε N U (θ) = Uθ + θ Δείξτε ότι υπάρχει U O(n) ώστε σ(dθ) An S [N n U (θ)] n και συμπεράνατε ότι N U (θ) c A για κάθε θ S n (γ) Αν ο U ικανοποιεί το (β), δείξτε ότι B n K U(K) 8A B n Κεφάλαιο 3: Η μέθοδος των martingales 33 Εστω Y,, Y n ανεξάρτητες τυχαίες μεταβλητές στον χώρο πιθανότητας (X, A, P ) Υποθέτουμε ότι για κάθε i =,, n υπάρχουν a i, b i R ώστε a i Y i b i Αν S n = Y + + Y n, δείξτε ότι P ({S n E(S n ) + t}) e t /(D ) για κάθε t >, όπου D = n i= (b i a i ) 34 Εστω Y,, Y n ανεξάρτητες τυχαίες μεταβλητές στον χώρο πιθανότητας (X, A, P ) με τιμές σε έναν χώρο με νόρμα (X, ) Υποθέτουμε ότι για κάθε i =,, n υπάρχει M i R ώστε Y i M i Αν S n = Y + + Y n, δείξτε ότι για κάθε t >, όπου D = n i= M i P ({ S n E( S n ) + t}) e t /(D ) 35 Εστω (X i, µ i ) χώροι πιθανότητας (i =,, n) και έστω µ = µ µ n το μέτρο γινόμενο στον X = X X n Εστω c,, c n > και F : X R συνάρτηση που ικανοποιεί την για κάθε x, y X Δείξτε ότι για κάθε t >, όπου D = n i= c i F (x) F (y) n c i xi y i i= µ({f E µ (F ) + t}) e t /(D ) 36 Λέμε ότι ένας μετρικός χώρος (X, d) έχει μήκος l αν ο l είναι ο μικρότερος θετικός αριθμός με την εξής ιδιότητα: μπορούμε να βρούμε μια αύξουσα ακολουθία {X} = X, X,, X n = {{x} : x X} διαμερίσεων του X (αύξουσα σημαίνει ότι η X i είναι εκλέπτυνση της X i ) και θετικούς πραγματικούς αριθμούς a,, a n με n i= a i = l ώστε, αν X i = {A i j } j m i, τότε για κάθε i =,, n, και για κάθε p =,, m i και j, k με A i j, Ai k Ai p, υπάρχει μια - και επί απεικόνιση φ : A i j Ai k ώστε d(x, φ(x)) a i για κάθε x A i j 8

(α) Δείξτε ότι το μήκος l του (X, d) είναι μικρότερο ή ίσο της διαμέτρου diam(x) του X (β) Εστω (X, d, µ) μετρικός χώρος πιθανότητας με μήκος l Δείξτε ότι για κάθε -Lipschitz συνεχή συνάρτηση F : X R και για κάθε t > ισχύει µ({f E µ (f) + t}) e t /l Ειδικότερα, για κάθε t >, α µ (t) e t /8l Κεφάλαιο 4: Συναρτησοειδές Laplace και ελαχιστική συνέλιξη 37 Εστω F : R n R συνάρτηση Lipschitz με F Lip α Υποθέτουμε επίσης ότι F (x) F (y) b x y για κάθε x, y R n Δείξτε ότι, για κάθε t >, ξ n ({F M + t}) C exp ( C ( tb min, t a )), όπου C > είναι μια απόλυτη σταθερά και M είναι είτε ένας μέσος Lévy της F ή η μέση τιμή E(f) της f 38 Εστω µ ένα μέτρο πιθανότητας στον R n με πυκνότητα e V, όπου V : R n R κυρτή συνάρτηση Υποθέτουμε ότι υπάρχει w : R n R + ώστε ( ) x + y V (x) + V (y) V w(x y) για κάθε x, y R n Δείξτε ότι: για κάθε f : R n (, ] με e f dµ (, ), ισχύει e f w dµ e f dµ 39 Εστω µ ένα μέτρο πιθανότητας στον R n με πυκνότητα e V, όπου V : R n R κυρτή συνάρτηση Υποθέτουμε ότι υπάρχουν c >, p και μια νόρμα στον R n ώστε ( ) x + y V (x) + V (y) V c x y p p για κάθε x, y R n Δείξτε ότι: για κάθε Borel σύνολο A R n ισχύει e c p d(x,a)p dµ(x) µ(a), όπου d(x, A) = inf{ x y : y A} Συνεπώς, αν µ(a) τότε, για κάθε t >, ( µ({x : d(x, A) t}) exp c ) p tp 4* Εστω X ένας χώρος με νόρμα, εφοδιασμένος με ένα Borel μέτρο πιθανότητας και έστω φ : X R + κυρτή συνάρτηση κόστους Η ελαχιστική συνέλιξη μιας μετρήσιμης f : X R με την φ ορίζεται ως εξής: Q φ f(x) = inf [f(y) + φ(x y)] y X Λέμε ότι το µ ικανοποιεί την ανισότητα κυρτής ελαχιστικής συνέλιξης ως προς την φ αν για κάθε φραγμένη μετρήσιμη κυρτή συνάρτηση f : X R ισχύει e Qφf dµ e f dµ 9

(α) Στο προηγούμενο πλαίσιο, υποθέτουμε ότι το µ έχει φορέα κάποιο σύνολο A διαμέτρου diam(a) Δείξτε ότι το µ ικανοποιεί την ανισότητα κυρτής ελαχιστικής συνέλιξης ως προς την φ(x) = x 4 (β) Εστω X,, X n χώροι με νόρμα Υποθέτουμε ότι, για κάθε i =,, n έχουμε ένα μέτρο πιθανότητας µ i στον X i το οποίο έχει φορέα κάποιο σύνολο A i διαμέτρου diam(a i ) Δείξτε ότι το µ = µ µ n στον X = X X n ικανοποιεί την ανισότητα κυρτής ελαχιστικής συνέλιξης ως προς την φ(x) = 4 n i= x i Κεφάλαιο 5: Ανισότητα Poincaré 4 Εστω µ μέτρο πιθανότητας στον R n το οποίο ικανοποιεί την ανισότητα Poincaré με σταθερά C > Αν F : R n R είναι φραγμένη συνάρτηση και αν dν = E µ(e F ) ef dµ, δείξτε ότι το ν ικανοποιεί την ανισότητα Poincaré με σταθερά Ce 4 F 4 Εστω ν το εκθετικό μέτρο πιθανότητας στο R με πυκνότητα e x, x R Εστω f : R R συνεχώς παραγωγίσιμη συνάρτηση Δείξτε ότι fdν = f() + sign(x)f (x)dν(x) και συμπεράνατε ότι Var ν (f) 4 [f (x)] dν(x) 43 Εστω f : R n R μια -Lipschitz συνάρτηση Για κάθε ε > ορίζουμε f ε (x) = f(y)dy B(x, ε) B(x,ε) Δείξτε ότι η f ε είναι διαφορίσιμη και f ε (x) για κάθε x R n Δείξτε επίσης ότι f f ε δηλαδή f ε f ομοιόμορφα καθώς το ε + εn ε, n + 44 Με τις υποθέσεις της προηγούμενης άσκησης δείξτε ότι f ε (x) f ε (y) c n ε x y για κάθε x, y R n, όπου c > είναι μια απόλυτη σταθερά Κεφάλαιο 6: Ανισότητα Kahane-Khintchine 45 Εστω µ ένα λογαριθμικά κοίλο μέτρο πιθανότητας στον R n και έστω T : R n R m γραμμικός μετασχηματισμός Δείξτε ότι το μέτρο ν = T (µ), που ορίζεται από την ν(a) = µ(t (A)), είναι λογαριθμικά κοίλο μέτρο πιθανότητας στον R m 46 Εστω f, g : R n R + λογαριθμικά κοίλες πυκνότητες (δηλαδή, f = g = ) Δείξτε ότι η συνέλιξή τους h(x) = f(y)g(x y) dy R n είναι λογαριθμικά κοίλη πυκνότητα 47 Εστω X,, X n ανεξάρτητες τυχαίες μεταβλητές στον (Ω, A, P ) Αν X i ψ < για κάθε i =,, n, δείξτε ότι n X + + X n ψ C X i ψ, i=

όπου C > είναι μια απόλυτη σταθερά 48 Εστω X,, X n ανεξάρτητες τυχαίες μεταβλητές στον (Ω, A, P ) Αν X i ψ M για κάθε i =,, n, δείξτε ότι ) P ( a X + + a n X n t) C exp ( ct M a για κάθε a = (a,, a n ) l n, όπου C, c > είναι δύο απόλυτες σταθερές 49 Εστω X,, X n ανεξάρτητες τυχαίες μεταβλητές στον (Ω, A, P ) Αν X i ψ M για κάθε i =,, n, δείξτε ότι a X + + a n X n p CM p a για κάθε a = (a,, a n ) l n, όπου C > είναι μια απόλυτη σταθερά 5 Εστω X τυχαία μεταβλητή στον (Ω, A, P ) Αν X ψ < δείξτε ότι για κάθε < t < c/ X ψ ισχύει E(e tx ) exp(ct X ψ ), όπου C, c > είναι δύο απόλυτες σταθερές 5 Εστω X,, X n ανεξάρτητες τυχαίες μεταβλητές στον (Ω, A, P ) Αν X i ψ M για κάθε i =,, n, δείξτε ότι ( { }) t t P ( a X + + a n X n t) C exp c min M a, M a για κάθε a = (a,, a n ) l n, όπου C, c > είναι δύο απόλυτες σταθερές Κεφάλαια 7 και 8: Λογαριθική ανισότητα Sobolev και υπερσυσταλτότητα 5 Εστω a, b R και έστω F : R n R n R n η συνάρτηση που ορίζεται από την F (x, y) = ax+by Δείξτε ότι F (γ n γ n ) = γ n, όπου [F (γ n γ n )](A) = (γ n γ n )({(x, y) : F (x, y) A}) Υπόδειξη Ο U : R n R n R n R n με U(x, y) = (ax + by, bx ay) είναι ορθογώνιος 53 Εστω L ο γεννήτορας της ημιομάδας Ornstein-Uhlenbeck στον R n Αν f είναι μια λεία συνάρτηση στον R n, δείξτε ότι L( f ) f, (Lf) f Για κάθε t θέτουμε α(t) = Ent γn (T t f) Σταθεροποιούμε t και θέτουμε F = log T t f Δείξτε ότι α (t) = F, L(log F ) dγ n L( log F )F dγ n Δείξτε ότι α (t) α (t) και συμπεράνατε την λογαριθμική ανισότητα Sobolev 54 Εστω ν το εκθετικό μέτρο πιθανότητας στο R με πυκνότητα e x, x R Δείξτε ότι: για κάθε < ρ < και για κάθε Lipschitz συνεχή συνάρτηση f : R R με f ρ < σχεδόν παντού, ισχύει Ent ν (e f ) (f ) e f dν ρ

Κεφάλαιο 9: Ισοτροπική σταθερά κυρτών σωμάτων 55 Δείξτε ότι: για κάθε ισοτροπικό κυρτό σώμα K στον R n ισχύει όπου c > είναι μια απόλυτη σταθερά L K L B n c, 56 Χρησιμοποιώντας το θεώρημα του John δείξτε ότι για κάθε συμμετρικό κυρτό σώμα K στον R n ισχύει L K c n, όπου c > είναι μια απόλυτη σταθερά 57 Εστω K και T ισοτροπικά κυρτά σώματα στον R n και στον R m αντίστοιχα Δείξτε ότι το W := (L T /L K ) m n+m K (LK /L T ) n n+m T είναι ισοτροπικό κυρτό σώμα στον R n+m και συμπεράνατε ότι L K T = L n n+m K L m n+m T 58 Υποθέτουμε ότι υπάρχει σταθερά A > ώστε για κάθε n να ισχύει το εξής: αν K και T είναι ισοτροπικά κυρτά σώματα στον R n, τότε ( K + T /n A = A K /n + T /n) Δείξτε ότι, για κάθε κυρτό σώμα K στον R n, όπου c > είναι μια απόλυτη σταθερά L K ca 4, Υπόδειξη Θεωρήστε το W = (L Dn /L K ) / K (L K /L Dn )D n και εφαρμόστε την υπόθεση για τα W και D n (με D k συμβολίζουμε την Ευκλείδεια μπάλα όγκου στον R k ) 59 Σκοπός μας είναι να δώσουμε άνω φράγμα για τους αριθμούς κάλυψης N(K, tb n ) ενός ισοτροπικού κυρτού σώματος K στον R n μέσω της ποσότητας I(K) = x dx Δείξτε ότι: για κάθε t > ισχύει ( ) ( 4(n + )I(K) 6n N(K, tb n 3/ L K ) exp exp t t Υπόδειξη Θεωρήστε το μέτρο πιθανότητας µ στον R n K µ(a) = e pk(x) dx, c K A όπου p K (x) = inf{λ > : x λk} είναι το συναρτησοειδές Minkowski του K και c K = exp( p R n K (x))dx Δείξτε ότι c K = n! και μιμηθείτε την απόδειξη της δυϊκής ανισότητας Sudakov 6* Εστω K ένα ισοτροπικό συμμετρικό κυρτό σώμα στον R n Δείξτε ότι h K (u) (n + ) x, u dx για κάθε u S n και συμπεράνατε ότι R(K) = max{ x : x K} (n + )L K K )

6 Εστω K ένα συμμετρικό κυρτό σώμα στον R n Ορίζουμε φ(k) = K K x, y dydx K K Δείξτε ότι L KL K c nφ(k) και συμπεράνατε ότι L K L K c n, όπου c, c > απόλυτες σταθερές 6 Εστω K ένα ισοτροπικό κυρτό σώμα στον R n Δείξτε ότι, για κάθε q, ( S n K /q ( q x, θ dxσ(dθ)) q q + n Χρησιμοποιώντας το παραπάνω, δείξτε ότι αν f(x) = x τότε όπου c > είναι μια απόλυτη σταθερά f ψ c nl K, K x q dx ) /q 3