Direkt zum Inhalt

Lexikon der Mathematik: ϵ-Inflation

ϵ-Aufblähung, in der Intervallrechnung Übergang von einem reellen Intervall \(a=[\underline{a},\,\bar{a}]\) zu einem reellen Intervall \( {\bf{a}}_{\varepsilon }=[{\mathop{a}\limits_{\_}}_{\varepsilon },\,{\bar{a}}_{\varepsilon }]\), das a im Innern enthält. Dabei hängt die Aufweitung gegenüber a von einem positiven reellen Parameter ab, der üblicherweise mit ϵ bezeichnet wird.

Beispiele sind \begin{eqnarray}{{\bf{\text{a}}}}_{\varepsilon }={\bf{\text{a}}}+[-\varepsilon,\varepsilon ]\cdot {\bf{\text{a}}}+[-\eta,\eta ]\end{eqnarray} oder \begin{eqnarray}{{\bf{\text{a}}}}_{\varepsilon }=(1+\varepsilon ){\bf{\text{a}}}-\varepsilon {\bf{\text{a}}}+[-\eta,\eta ],\end{eqnarray} wobei η > 0 eine kleine Konstante, bei Rechnung auf dem Computer in Maschinenintervallarithmetik etwa die kleinste Maschinenzahl ist.

Ist f : ℝ → ℝ eine stetige Funktion, bei der ein Fixpunkt x* nachgewiesen werden soll, so berechnet man häufig einige Iterierte des Verfahrens \begin{eqnarray}\begin{array}{cc}\left\{\begin{array}{rll}{{\bf{\text{x}}}}^{(0)} & = & [\tilde{x},\tilde{x}],\\ {{\bf{\text{x}}}}^{(k+1)} & = & {{\bf{\text{f}}}\bf(x}_{\varepsilon }^{(k)}\text{),}\,\,\,k=0,1,\ldots,\end{array}\right.\end{array}\end{eqnarray} in dem \(\tilde{x}\) eine auf herkömmliche Weise berechnete Näherung von x* und f(x) die Intervallauswertung von f über dem Intervall x bezeichnen. Gilt dabei \({x}^{({k}_{0}+1)}\subseteq {x}_{\varepsilon }^{{k}_{0}}\) für ein k0, so bricht man (1) ab. Wegen der Einschließungseigenschaft der Intervallrechnung bildet f in diesem Fall \({x}_{\varepsilon }^{({k}_{0})}\) in sich ab, und der Brouwersche Fixpunktsatz garantiert die Existenz eines Fixpunkts in \({x}_{\varepsilon }^{({k}_{0})}\).

Die Definition der ϵ-Aufblähung kann auf analoge Weise auf Intervallvektoren und Funktionenschläuche erweitert werden. Eine Iteration wie in (1), verbunden mit einem geeigneten Fixpunktsatz, ist dann ebenfalls möglich.

Schreiben Sie uns!

Wenn Sie inhaltliche Anmerkungen zu diesem Artikel haben, können Sie die Redaktion per E-Mail informieren. Wir lesen Ihre Zuschrift, bitten jedoch um Verständnis, dass wir nicht jede beantworten können.

  • Die Autoren
- Prof. Dr. Guido Walz

Partnerinhalte

Bitte erlauben Sie Javascript, um die volle Funktionalität von Spektrum.de zu erhalten.