Problemi di comprensione del testo

Messaggioda Jek » 22/04/2014, 16:16

Ciao a tutti; sto preparando l'esame di metodi matematici ed in particolare le serie di Fourier.
Sono nello spazio $L^2(I)$ in cui sono definiti il seguente prodotto scalare:
$<f,g> = int_I f(x) g(x) dx$
e la seguente norma indotta:
$||f||= (int_I f(x)^2 dx)^(1/2)$
Allora mi ritrovo con il seguente testo:

Sia ${ \phi_n}$ per n=1,2,... un sistema ortonormale. Fissiamo una funzione $f$. Per ogni assegnato $k > 0$ naturale, vogliamo trovare la migliore approssimazione di $f$ con combinazioni lineari di $φ_1 , . . . , φ_k$ . In altre parole, vogliamo minimizzare la funzione seguente:

$ \Psi (c_1, c_2, ..., c_k)= ||f - \sum_{n=1}^k c_n \phi_n ||^2 = int_I |f(x) - \sum_{n=1}^k c_n \phi_n(x)|^2 dx$

Un calcolo esplicito dà:
$ \Psi (c_1, c_2, ..., c_k)= ||f||^2 - 2 \sum_{n=1}^k c_n <f, φ_n> + \sum_{n=1}^k c_n ^2$
Il minimo di $\Psi$ si ottiene per $c_n= <f, \phi_n>$


Le mie domande sono:
1) Come faccio ad ottenere questa?
$ \Psi (c_1, c_2, ..., c_k)= ||f||^2 - 2 \sum_{n=1}^k c_n <f, φ_n> + \sum_{n=1}^k c_n ^2$


2) Il termine $c_n= <f, \phi_n>$ sarebbe la proiezione ortogonale di $f$ sullo spazio generato dal sistema ortonormale ${ \phi_n}$?

Non riesco a venirne a capo. :(
Jek
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Re: Problemi di comprensione del testo

Messaggioda gugo82 » 22/04/2014, 17:50

Ne ho parlato, in un setting un po' più generale, qui.
Sono sempre stato, e mi ritengo ancora un dilettante. Cioè una persona che si diletta, che cerca sempre di provare piacere e di regalare il piacere agli altri, che scopre ogni volta quello che fa come se fosse la prima volta. (Freak Antoni)
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Re: Problemi di comprensione del testo

Messaggioda Jek » 22/04/2014, 18:49

Grazie, ottima spiegazione! Mi pare di aver capito come ottenere la risposta al punto 1; in pratica applico la proprietà di bilinearità del prodotto scalare e dovrebbe venirmi fuori quella relazione lì.
Invece non ho trovato risposta per quanto riguarda la seconda domanda. Nella tua spiegazione fai riferimento ad una base ortogonale; è proprio questo che non capisco: volendo impostare la spiegazione partendo da una base ortonormale come procedo? Il tutto mi fa pensare che $c_n= <f, \phi_n>$ sia effettivamente la "versione" della proiezione ortogonale usando una base ortonormale. Però non sono sicuro di quanto ho affermato.
Non ne sono sicuro anche perché non riesco a ricavare le relazioni che mi permettono di passare da una "versione" all'altra. Mi puoi aiutare?
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Re: Problemi di comprensione del testo

Messaggioda Jek » 24/04/2014, 21:46

Qualcuno è in grado di aiutarmi sul secondo punto?
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Re: Problemi di comprensione del testo

Messaggioda gugo82 » 24/04/2014, 21:51

Riferendomi sempre al mio post qui, nel caso in cui \(\{\mathbf{e}^1,\ldots ,\mathbf{e}^n\}\) sia ortonormale basta ricordare che \(|\mathbf{e}^k|=1\) per \(k=1,\ldots ,n\).

Inoltre, i tuoi \(c_n\) non sono "proiezioni" di alcunché, perché essi sono coefficienti numerici e non vettori (e la proiezione ortogonale su un sottospazio è un vettore).
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