Softmin operator

发布时间:2024年01月12日

Softmin operator

定义

对于任意 α ∈ M + ? ( X ) , ε > 0 \alpha \in \mathcal{M}^{+*} \left( \mathcal{X} \right), \varepsilon > 0 αM+?(X),ε>0,Softmin operator定义为
对于任意 f ∈ C ( X ) f \in \mathcal{C} \left( \mathcal{X} \right) fC(X)
Smin ? α ε ( f ) ? ? ε log ? ? α , exp ? ( ? f ε ) ? \operatorname{Smin}_{\alpha}^{\varepsilon} \left( f \right) \triangleq - \varepsilon \log \left\langle \alpha, \exp \left( -\frac{f}{\varepsilon} \right) \right\rangle Sminαε?(f)??εlog?α,exp(?εf?)?

性质

基础性质

( α n ? α ?and? f n ? ∥ ? ∥ ∞ f ) ? Smin ? α n ε ( f n ) → Smin ? α ε ( f ) \left(\alpha_n \rightharpoonup \alpha \text { and } f_n \stackrel{\|\cdot\|_{\infty}}{\longrightarrow} f\right) \Longrightarrow \operatorname{Smin}_{\alpha_n}^{\varepsilon}\left(f_n\right) \rightarrow \operatorname{Smin}_\alpha^{\varepsilon}(f) (αn??α?and?fn?????f)?Sminαn?ε?(fn?)Sminαε?(f)

? α ∈ M 1 + ( X ) , ? α , f ? ? ε → + ∞ Smin ? α ε ( f ) ? ε → 0 min ? x ∈ Supp ? ( α ) f ( x ) \forall \alpha \in \mathcal{M}_1^{+}(\mathcal{X}),\langle\alpha, f\rangle \stackrel{\varepsilon \rightarrow+\infty}{\longleftarrow } \operatorname{Smin}_\alpha^{\varepsilon}(f) \stackrel{\varepsilon \rightarrow 0}{\longrightarrow} \min _{x \in \operatorname{Supp}(\alpha)} f(x) ?αM1+?(X),?α,f??ε+?Sminαε?(f)?ε0?xSupp(α)min?f(x)
? ( f , g ) ∈ C ( X ) , f ? g ? Smin ? α ε ( f ) ? Smin ? α ε ( g ) \forall(f, g) \in \mathcal{C}(\mathcal{X}), f \leqslant g \Longrightarrow \operatorname{Smin}_\alpha^{\varepsilon}(f) \leqslant \operatorname{Smin}_\alpha^{\varepsilon}(g) ?(f,g)C(X),f?g?Sminαε?(f)?Sminαε?(g)
? K ∈ R , Smin ? α ε ( f + K ) = Smin ? α ε ( f ) + K \forall K \in \mathbb{R}, \operatorname{Smin}_\alpha^{\varepsilon}(f+K)=\operatorname{Smin}_\alpha^{\varepsilon}(f)+K ?KR,Sminαε?(f+K)=Sminαε?(f)+K

非扩张

对于任意的 α ∈ M + ? ( X ) \alpha \in \mathcal{M}^{+*} \left( \mathcal{X} \right) αM+?(X),Softmin是1-Lipschitz,即
? ( f , g ) ∈ C ( X ) , ∣ Smin ? α ε ( f ) ? Smin ? α ε ( g ) ∣ ≤ ∥ f ? g ∥ ∞ \forall \left( f, g \right) \in \mathcal{C} \left( \mathcal{X} \right), \quad \left| \operatorname{Smin}_{\alpha}^{\varepsilon} \left( f \right) - \operatorname{Smin}_{\alpha}^{\varepsilon} \left( g \right) \right| \le \| f - g \|_{\infty} ?(f,g)C(X),Sminαε?(f)?Sminαε?(g)f?g?
证明:
u t = t ( g ? f ) + f u_t = t \left( g - f \right) + f ut?=t(g?f)+f,其中 t ∈ [ 0 , 1 ] t \in \left[ 0, 1 \right] t[0,1]
∣ Smin ? α ε ( f ) ? Smin ? α ε ( g ) ∣ = ∣ ∫ 0 1 d d t Smin ? α ε ( u t ) d t ∣ = ∣ ∫ 0 1 ? α , ( g ? f ) exp ? ( u t ε ) ? α , exp ? ( u t ε ) ? ? d t ∣ ≤ ∫ 0 1 ∣ ? α , ( g ? f ) exp ? ( u t ε ) ? α , exp ? ( u t ε ) ? ? ∣ d t ≤ ∫ 0 1 ∣ ? α , ∥ f ? g ∥ ∞ exp ? ( u t ε ) ? α , exp ? ( u t ε ) ? ? ∣ d t = ∥ f ? g ∥ ∞ ∫ 0 1 ∣ ? α , exp ? ( u t ε ) ? α , exp ? ( u t ε ) ? ? ∣ d t = ∥ f ? g ∥ ∞ \begin{aligned} \quad \left| \operatorname{Smin}_{\alpha}^{\varepsilon} \left( f \right) - \operatorname{Smin}_{\alpha}^{\varepsilon} \left( g \right) \right| &= \quad \left| \int_{0}^{1} \frac{d}{dt}\operatorname{Smin}_{\alpha}^{\varepsilon} \left( u_{t} \right) \mathrm{d}t \right|= \left| \int_{0}^{1} \left\langle \alpha, \left( g - f \right) \frac{\exp \left( \frac{u_{t}}{\varepsilon} \right) }{\left\langle \alpha, \exp \left( \frac{u_{t}}{\varepsilon} \right)\right\rangle } \right\rangle \mathrm{d}t \right| \\ &\le \int_{0}^{1} \left| \left\langle \alpha, \left( g - f \right) \frac{\exp \left( \frac{u_{t}}{\varepsilon} \right) }{\left\langle \alpha, \exp \left( \frac{u_{t}}{\varepsilon} \right)\right\rangle } \right\rangle \right| \mathrm{d}t \\ &\le \int_{0}^{1} \left| \left\langle \alpha, \| f - g \|_{\infty} \frac{\exp \left( \frac{u_{t}}{\varepsilon} \right) }{\left\langle \alpha, \exp \left( \frac{u_{t}}{\varepsilon} \right)\right\rangle } \right\rangle \right| \mathrm{d}t\\ &= \| f - g \|_{\infty}\int_{0}^{1} \left| \left\langle \alpha, \frac{\exp \left( \frac{u_{t}}{\varepsilon} \right) }{\left\langle \alpha, \exp \left( \frac{u_{t}}{\varepsilon} \right)\right\rangle } \right\rangle \right| \mathrm{d}t\\ &=\| f - g \|_{\infty} \end{aligned} Sminαε?(f)?Sminαε?(g)?= ?01?dtd?Sminαε?(ut?)dt ?= ?01??α,(g?f)?α,exp(εut??)?exp(εut??)??dt ?01? ??α,(g?f)?α,exp(εut??)?exp(εut??)?? ?dt01? ??α,f?g??α,exp(εut??)?exp(εut??)?? ?dt=f?g?01? ??α,?α,exp(εut??)?exp(εut??)?? ?dt=f?g??

正规性

定义
S α ( f ) ( y ) = ?def.? Smin ? α ε ( C ( ? , y ) ? f ) , S β ( g ) ( x ) = ?def.? Smin ? β ε ( C ( x , ? ) ? g ) \mathcal{S}_\alpha(f)(y) \stackrel{\text { def. }}{=} \operatorname{Smin}_\alpha^{\varepsilon}(\mathrm{C}(\cdot, y)-f), \quad \quad \mathcal{S}_\beta(g)(x) \stackrel{\text { def. }}{=} \operatorname{Smin}_\beta^{\varepsilon}(\mathrm{C}(x, \cdot)-g) Sα?(f)(y)=?def.?Sminαε?(C(?,y)?f),Sβ?(g)(x)=?def.?Sminβε?(C(x,?)?g)

假设 C C C X 2 \mathcal{X}^2 X2上连续,对于任意 α \alpha α-integrable function f f f S α ( f ) \mathcal{S}_\alpha(f) Sα?(f)是连续函数
如果 C C C对于每个输入都是是 γ ? Lipschitz \gamma-\text{Lipschitz} γ?Lipschitz,则 S α ( f ) \mathcal{S}_\alpha(f) Sα?(f) γ ? Lipschitz \gamma-\text{Lipschitz} γ?Lipschitz

证明:
∣ S α ( f ) ( y ) ? S β ( g ) ( x ) ∣ ≤ ∥ C ( ? , y ) ? C ( x , ? ) ∥ ≤ γ d X ( x , y ) \left| \mathcal{S}_\alpha(f)(y) - \mathcal{S}_\beta(g)(x) \right| \le \| \mathrm{C}(\cdot, y) - \mathrm{C}(x, \cdot)\| \le \gamma \mathrm{d}_{\mathcal{X}} \left( x, y \right) Sα?(f)(y)?Sβ?(g)(x)C(?,y)?C(x,?)γdX?(x,y)

文章来源:https://blog.csdn.net/qq_39942341/article/details/135547742
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