Mesure de Rn à la sphère
Bonsoir,
Supposons que j'ai une intégrale sur $\mathbb{R}^n$ que je veux transformer pour avoir avoir une intégrale sur $S^{n-1}$. En fait ce que je veux faire, c'est de justifier l'existence de $\mu$, tel que, pour une fonction $g$, 1-homogène et paire, on a : $$
\int_{\mathbb{R}^n}\phi\big(g(\nabla f(x))\big)dx =\int_{S^{n-1}}\phi\left(\big(g(u)\big)\right)(Jacobien)d\mu_f(u)$$
Correction: $\psi_f$ remplacé par $\phi$ et $\mu$ remplacé par $\mu_f$.
Supposons que j'ai une intégrale sur $\mathbb{R}^n$ que je veux transformer pour avoir avoir une intégrale sur $S^{n-1}$. En fait ce que je veux faire, c'est de justifier l'existence de $\mu$, tel que, pour une fonction $g$, 1-homogène et paire, on a : $$
\int_{\mathbb{R}^n}\phi\big(g(\nabla f(x))\big)dx =\int_{S^{n-1}}\phi\left(\big(g(u)\big)\right)(Jacobien)d\mu_f(u)$$
Correction: $\psi_f$ remplacé par $\phi$ et $\mu$ remplacé par $\mu_f$.
Réponses
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Que désigne $f$ dans ton problème ? Il faut aussi détailler ce que sont $\phi$ et $\psi$.
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$f$ est une fonction à support fini. $\phi$ est une fonction convexe. Je veux montrer l'existence de $\psi_f$.
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à support borné (ou compact) tu veux dire ? Et le jacobien de quelle fonction ?
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Si tu veux montrer à la fois l'existence de $\mu$ et de $\psi_f$, le problème est trivial (et sans intérêt pour toi je pense, donc tu devrais le reformuler). En effet, J'appelle le membre à droite $A$, je prends $\mu$ la mesure de surface sur la sphère mais normalisée, et je prends $\psi_f = A$. Alors tout bêtement tu as $ A = \int_{S^2} \psi_f d\mu$.
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Et même si tu veux garder encore le jacobien, appelons ce jacobien $B$, alors, on prend $\mu$ comme plus haut, et $\psi_f = \frac{A}{B}$, là encore tu as l'égalité trivialement.
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à support compact. C'est quoi $S^2$? C'est quoi $\psi_f$ alors?
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$S^2$ c'est $S^{n-1}$, $\phi_f = \frac{A}{jacobien}$, où $A$ est l'intégrale de droite dans ton premier post. $\mu$ est la mesure de surface normalisée, sur la sphère.
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Je viens de faire un changement. Je veux plutot,
$$
\int_{\mathbb{R}^n}\phi\big(g(\nabla f(x))\big)dx =\int_{S^{n-1}}\phi\left(\big(g(u)\big)\right)d\mu_f(u)$$ -
Il faut préciser ce qui est fixé et ce qui est libre. Tu veux pour un $f$ fixé trouver un $\mu_f$ tel que pour tout $\phi$ et $g$ la formule soit valable ? Ou alors tu veux que pour un $f$ et $\phi$ fixés trouver un $\mu_f$ tel que pour tout $g$ la formule soit valable ?
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Pour faciliter, disons $f\ge 0$ et a un support compact.
Pour $\phi:[0,\infty)\longrightarrow [0,\infty)$ une fonction convexe fixée, je veux montrer que
$$\int_{\mathbb{R}^n}\phi\big(g(\nabla f(x))\big)dx =\int_{S^{n-1}}\phi\left(\big(g(u)\big)\right)d\mu_f(u)$$
pour toute fonction paire $g:\mathbb{R}^n\longrightarrow[0,\infty)$. Connais-tu le théorie du transport optimal? -
En tout cas tel que c'est écrit il y a des petits problèmes à régler, par exemple si $f$ est une fonction constante, alors $\nabla f =0$, donc ton intégrale à droite est égale à : $\int_{\R^n} \phi(g(0))dx = \phi(g(0))\int_{\R^n} dx$ qui est divergente sauf si $\phi(g(0)) = 0$, ça pose un problème parce que comme la sphère est compacte, le terme de droite est toujours fini pour des fonctions continues, donc tu ne peux pas avoir égalité en général. Il faut que tu modifies un peu ton problème de nouveau.
A terme, si tu as un problème bien posé, le mieux sera (si tu veux prouver l'existence d'une mesure $\mu_f$) d'utiliser le théorème de Riesz sur les formes linéaires sur l'espace des fonctions continues sur un compact. Si tu arrives à écrire ton intégrale de gauche comme une application linéaire en $\phi$, une condition nécessaire et suffisante pour l'existence de mesure sur $S^{n-1}$ vérifiant ce type d'égalité c'est d'avoir la continuité de l'intégrale à gauche par rapport à la norme uniforme sur $S^{n-1}$. Et dans ce cas il faudra prolonger de manière "canonique" tes fonctions de $S^{n-1}$ à $\R^n$ (par exemple en les supposant homogènes ... ). -
Oui oui je connais le transport optimal. En gros ta mesure $\mu_f$ dépend de $f$ et de $\phi$ aussi (mais pas de $g$) ? On pourrait l'appeler $\mu_{f,\phi}$.
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Là encore il faudra que ta fonction convexe soit nulle là où il faut : par exemple si $g = 0$, le terme de droite est fini alors que le terme à gauche est infini.
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Tu tiens encore à ce que $g$ soit homogène d'ordre 1 ? ou alors peut-on la supposer homogène d'ordre zéro ?
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Oui en effet ça dépend de $\phi$ également.
J'ai assumé que $\displaystyle\int_{\mathbb{R}^n} \phi(g(-\nabla f(x)))dx=1$ et j'ai considéré la mesure de probabilité definie sur la boule unité. Mais je n'arrive pas a aller sur $S^{n-1}$. -
Mais tu ne peux pas supposer que $\int_{\R^n} \phi(g(-\nabla f(x)))dx = 1$ pour toute fonction $g$ ! c'est trop contraignant. Tu devrais vraiment reposer ta question clairement dans son contexte pour éviter de faire des erreurs.
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Mais non. Pour $\phi$ fixé, etant donnée une fonction paire, $g$, je veux trouver $\displaystyle\int_{\mathbb{R}^n} \phi(g(-\nabla f(x))) dx $ en termes d'une mesure $\displaystyle\int_{S^{n-1}\phi(g(u))\mu_{f,\phi}(u)$. Donc sans perte de généralité, j'assume qu'elle vaut 1.
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Il ne suffit pas de dire "sans perte de généralité" pour que ce soit vrai, tu n'as ni linéarité ni homogénéité pour $\phi$ qui te permette une telle manipulation.
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@Kito : comme $g$ est $1$-homogène, tu peux écrire $\phi(g(\nabla f(x)))=\phi(\|\nabla f(x)\|g(\nabla f(x)/\|\nabla f(x)\|))$ où ce qui est en argument dans $g$ est sur la sphère (en supposant que $\nabla f$ ne s'annule pas). Il n'y pas d'espoir que son intégrale sur $\R^n$ arrive à faire disparaître le terme $\|\nabla f(x)\|$ qui est à l'intérieur de $\phi$.
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En effect à moins que $\phi$ soit homogène aussi.
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Penses tu qu'on puisse y introduire une inégalité?
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