משפט גרין דיסקרטי

בחשבון אינפיניטסימלי, גרסאות דיסקרטיות של משפט גרין מתארות את הקשר בין אינטגרל כפול של פונקציה ב"תחום מלבני מוכלל" $D$ (תחום הנוצר מאיחוד סופי של מלבנים במישור), וצירוף לינארי של הפונקציה הקדומה של פונקציה נתונה, בפינות התחום. ערך זה מציג גרסה של משפט גרין הדיסקרטי , המכלילה את אלגוריתם טבלת שטח מסוכם מתחום מלבני לאיחוד של כמה מלבנים.

המשפט נקרא על שם המתמטיקאי האנגלי ג'ורג' גרין, לאור הדמיון בינו לבין משפט גרין: שני המשפטים מתארים קשר בין אינטגרציה לאורך עקומה, ואינטגרציה על תחום החסום על ידי העקומה. משפט גרין הדיסקרטי מיושם בהקשרים של חישובי שטחים מהירים, החל מאפליקציות ממוחשבות כגון זיהוי אובייקטים בתמונה, וכלה בחישוב יעיל של הסתברויות.

המשפט

שגיאה ביצירת תמונה ממוזערת:

הגדרת הפרמטר הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \alpha_D}

תהי הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle f} פונקציה אינטגרבילית במישור, ותהי

הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle F(x,y)\equiv\int\limits_0^y\int\limits_0^xf(u,v)du\,dv}

הפונקציה הקדומה שלה. יהי הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle D} תחום מלבני מוכלל במישור הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \R^2} . אזי

הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \iint_Df(x,y)dx\,dy=\sum_{\vec x\in\nabla\cdot D}\alpha_D(\vec x)\cdot F(\vec x)}

כאשר הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \nabla\cdot D} קבוצת הפינות של התחום הנתון הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle D} , ו-$\alpha _{D}$ הוא פרמטר דיסקרטי עם ערכים אפשריים הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle D\{0,\pm1,\pm,2\}} , אשר נקבע על פי סוג הפינה, בהתאם לציור משמאל.

רעיון להוכחה

כדי להוכיח את המשפט ניתן להפעיל את הנוסחא מהאלגוריתם טבלת שטח מסוכם על המרובעים שמרכיבים את התחום המלבני המקורי:

קובץ:Proof discrete green.png

כפי שניתן לראות בתמונה לעיל, מקדמי הפונקציה הקדומה (+\-) מקזזים זה את לאורך המרובעים, מלבד פינות התחום המקורי.

דוגמה

בהינתן פונקציה הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle f} המוגדרת ב-הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \R^2} , תהי הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle F} הפונקציה הקדומה שלה. יהי הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle D} התחום הירוק בתמונה הבאה:

שגיאה ביצירת תמונה ממוזערת:

אזי

הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle {\iint_Df(x,y)dx\,dy=F(J)-2F(K)+F(L)-F(M)+F(N)-F(O)+F(P)+F(Q)-F(R)}}

הכללות

פאם ושותפיו הציעו הכללה לתחומים פוליגוניים על ידי תכנון דינמי.

ראו גם

• משפט גרין

לקריאה נוספת

• The discrete Green Theorem and some applications in discrete geometry

הערות שוליים

הערך באדיבות ויקיפדיה העברית, קרדיט,
רשימת התורמים
רישיון cc-by-sa 3.0