В этом параграфе мы приведем основные формулы и равенства с указанием параграфа, в котором они доказываются. Как и в § 8.5, обозначим полином от или полином от : . Положим
(I) Равенства для полиномов Вика
Упорядочение экспоненты (§ 6.3):
Здесь обозначает скалярное произведение в вещественном пространстве .
Дифференцирование функционалов. Производная функционала на вдоль направления определяется формулой
Здесь , а производная, в зависимости от , может существовать в каждой точке, или как функция из относительно меры , и т. д. Вот два примера производных от фуңкций вида (9.1.1):
В важном частном случае, когда есть функция Дирака в точке , используется специальное обозначение:
Для полиномов с гладкими коэффициентами, т. е. для линейных комбинаций мономов вида , определение
(9.1.3) совпадает с алгебраическим определением, использованным в и 6.3 . В случае негладких коэффициентов, например когда в (9.1.1) содержит локальные виковы произведения : , определение (9.1.3) следует продолжьть по непрерывности. Такое продолжение зависит и от коэффициентов в , и от меры в функциональном пространстве, относительно которой и проводится продолжение. Напомним, что и : : нельзя рассматривать ни как функции на , ни как операторы умножения. На самом деле и : являются билинейными формами с соответствующими областями определения, поэтому либо нужно понимать равенство (9.1.4a) как равенство билинейных форм, либо рассматривать как обобщенную функцию по переменной , а тогда равенство (9.1.4а) приобретает смысл после интегрирования по . Другим примером служит
Определение викова упорядочения относительно ковариации ($8.5). Пусть . Тогда
Дифференцирование виковых полиномов:
Пример: .
Умножение виковых полиномов:
Пример:
Инфинитезимальное изменение викова упорядочения. Пусть семейство ковариационных операторов, гладко зависящее от . Тогда
Здесь , а
обозначает дифференциальный оператор второго порядка в пространстве функций , отвечающий оператору .
Пример дифференцирования (9.1.9):
Конечное изменение викова упорядочения. Если и — ковариационные операторы из класса и — , то
Это равенство следует из (9.1.2) и формулы (1.5.12) для полиномов Эрмита.
Доказательство формулы (9.1.6). Пусть , так что : . Тогда
Полилинейность полиномов Вика и так называемое поляризационное тождество
позволяют доказать (9.1.6) в случае . Для вида (9.1.1) с гладкими коэффициентами у полинома равенство можно получить, суммируя сходящийся ряд разложения экспоненты. Для доказательства формулы в случае, когда содержит полиномы Вика из § 8.5, мы должны ограничиться лишь функциональным пространством, в котором сосредоточена мера, и распространить определение на функционалы .
В случае для гауссовых мер и -мер в конечном объеме в гл. 8 было введено ультрафиолетовое импульсное обрезание для полиномов . В результате получается полином с гладкими коэффициентами, для которого выполняется (9.1.6). После интегрирования по , как в (9.1.4), в полученной формуле можно перейти к пределу при снятии обрезания (это вытекает из оценок § 8.5). Таким образом, определение можно продолжить по непрерывности так, что останется справедливой формула (9.1.6).
Доказательство формулы (9.1.7). Для определенной выше величины находим, что
Таким образом,
Применяя (9.1.13) и суммируя сходящиеся ряды для , получаем (9.1.7) в случае гладких коэффициентов. Общий случай доказывается введением ультрафиолетового обрезания, а затем снятием его, как в § 8.5.
Доказательство формуль (9.1.9). Для , используя обозначение (9.1.10), имеем
Для того чтобы доказать формулу для полиномов, Заменим в предыдущем равенстве на и возьмем производную соответствующего порядка по в точке . Негладкие рассматриваются, как и раньше, с помощью ультрафиолетового обрезания. Для того чтобы намеченное здесь доказательство было корректным, достаточно предположить, что (см. ) и что ядро оператора удовлетворяет условию const для некоторого . Фактически нужно рассматривать только простейший случай
(II) Гауссовы интегралы ($6.3)
Преобразование Фурье (Характеристическая функция. Среднее 0 , ковариация ):
Моменты:
Скалярное произведение экспонент. В качестве следствия из (9.1.16) и (9.1.2) получаем равенство
Ортогональность полиномов Эрмита (Вика). Разлагая
в степенной ряд, получаем, что
Примеры: при
Ниже мы будем обозначать через интегральный оператор с ядром , действующий в пространстве . Кроме того, будем предполагать, что . Пусть
Константа викова упорядочения. Пусть оператор имеет след; тогда
Равенство следует из соотношений : и .
Функциональный определитель ($9.3):
.
Гауссово возмущение ( ):
Пример: пусть есть оператор умножения на . Тогда
Масштабное преобразование ( ). Пусть и обозначает преобразование, изменяющее масштаб длины в раз. В частности, для определим . Для положим . Тогда справедливо равенство
называемое масштабным тождеством. Масштабное тождество в негауссовом случае заключено в формуле (8.6.26).
Сдвиг гаусовой меры. Пусть и . Заменим интегрирование по интегрированием по сдвинутой переменной . тогда
Доказательство формуль (9.1.27). Докажем это равенство для преобразований Фурье обеих мер. Проинтегрируем обе части (9.1.27), умножив их на функцию . Оба интеграла можно вычислить, используя (9.1.16), и они оказываются равными . Так как мера однозначно определяется своим преобразованием Фурье, то равенство (9.1.27) доказано.
(III) Интегрирование по частям
Формула гауссова интегрирования по частям
была доказана в § 6.3. Она вытекает также из соотношений (9.1.6), (9.1.7) и (9.1.20). Для обобщения этого равенства на случай негауссовых мер положим
Интегрирование по частям (общий случай: ):
Заметим, что если в (9.1.32) можно перейти к пределу при , то формула (9.1.32) верна и для меры в бесконечном объеме.
Инфинитезимальное изменение ковариации (гауссов случай: ). Пусть есть гладкая операторнозначная функция от . Тогда
где , а определено в (9.1.10).
Инфинитезимальное изменение ковариации (общий случай: , . Пусть -гладкие операторнозначные функции от . Тогда
Из (9.1.34) вытекает формула для ( , где есть мера (9.1.30) или соответствующая мера в бесконечном объеме, если в (9.1.34) возможен предельный переход к бесконечному объему. Обусловленность. Положим в :
Это равенство чаще всего используется, когда или , как, например, в случае и или .
Трансляция. Для случая взаимодействия в конечном объеме формула (9.1.27) принимает вид , где
Доказательство формуль (9.1.32). Если вместо подставить в (9.1.28), то сводитея к . Таким образом, достаточно проверить для производной правило дифференцирования сложной функцин. Введя ультрафиолетовое обрезание и используя предложение 8.7.2, можно аппроксимировать последовательностью полиномов вида (8.7.2). Для правило дифференцирования сложной функции и формула нитегрирования по частям верны, так как -.- цилиндрические функцноналы (зависяцие от значений функции только в конечном числе переменных точек) и функцнональные производные функции превращаются в обычные производные. Следовательно, равенство справедливо для . Кроме того, по предложению 8.7 .3 обе части равенства сходятся при .
(IV) Предель мер
Пусть — последовательность операторов ковариации. Если в смысле слабой сходимости билинейных форм на , то из (9.1.16), (9.1.17) вытекает сходимость гауссовых мер в смысле сходимости характеристических функций и моментов. Пусть есть конечномерное подпространство. Цилиндрическая функция , определяемая с помощью , есть функция вида
где . Интеграл можно записать как конечномерный гауссов интеграл с гауссовым показателем , где — ограничение на . Из сходимости к вытекает сходимость к и к (в предположении невырожденности ). В случае же вырождения гауссова мера будет содержать -функцию. Из этих соображений вытекает, что для непрерывної ограниченной цилиндрической функции
В ряде ситуаций бывает нужно обобщить эту сходимость на случай -меры (9.1.30).
Снятие решеточного обрезания ( ). Пусть и — peшеточная аппроксимация с шагом решетки . Тогда в смысле слабой сходимости операторов в и соответствующие решеточные меры сходятся к мере в смысле сходимости характеристических функций.
Предел Дирихле (§ 7.8). Пусть — прямоугольник и — характеристическая функция множества (дополнение к ). Положим . Тогда существует предел и , если supp . Предположим, кроме того, что , где есть лапласиан Дирихле с нулевыми граничными условиями на . Тогда оператор в пространстве есть лапласиан Дирихле с нулевыми граничными условиями и на , как , и дополнительно на .
Предел Неймана. Пусть
Тогда существует предел , и оператор соответствует (по крайней мере формально) граничным условиям Неймана на . В дальнейшем мы не будем использовать этот предельный переход.