এই নিবন্ধটি ইংরেজি উইকিপিডিয়া হতে অনুবাদের মাধ্যমে অমর একুশে নিবন্ধ প্রতিযোগিতা ২০২৫ উপলক্ষ্যে মানোন্নয়ন করা হচ্ছে। নিবন্ধটিকে নির্দিষ্ট সময়ের মধ্যেই নিবন্ধকার কর্তৃক সম্প্রসারণ করে অনুবাদ শেষ করা হবে; আপনার যেকোন প্রয়োজনে এই নিবন্ধের আলাপ পাতাটি ব্যবহার করুন।
আপনার আগ্রহের জন্য আপনাকে আন্তরিক ধন্যবাদ।
কসি–শোয়ার্জের অসমতা (যাকে কসি-বুনিয়াকোভস্কি-শোয়ার্জ অসমতাও বলা হয়) [১][২][৩] হল ভেক্টর নর্মের গুণফলের পরিপ্রেক্ষিতে একটি অভ্যন্তরীণ গুণফলের স্থানে(ইনার প্রোডাক্ট স্পেস) দুটি ভেক্টরের মধ্যে অভ্যন্তরীণ গুণফলের উপর একটি ঊর্ধ্বসীমা। এটি গণিতে সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ এবং বহুল ব্যবহৃত অসমতার মধ্যে একটি হিসাবে বিবেচিত হয়। [৪]
ভেক্টরের অভ্যন্তরীণ গুণফলকে সসীম যোগফল (সসীম-মাত্রিক ভেক্টর স্পেসের মাধ্যমে), অসীম সিরিজ ( সিকোয়েন্স স্পেসের ভেক্টরগুলির মাধ্যমে) এবং ইন্টিগ্রাল ( হিলবার্ট স্পেসের ভেক্টরগুলির মাধ্যমে) হিসেবে বর্ণনা করা যেতে পারে। যোগের অসমতা অগাস্টিন লুইস কসি দ্বারা প্রকাশিত হয়েছিল ১৮২১ সালে। ইন্টিগ্রালের জন্য সংশ্লিষ্ট অসমতা প্রকাশ করেছিলেন ভিক্টর বুনিয়াকোভ্স্কি (১৮৫৯) এবং হারম্যান শোয়ার্জ (১৮৮৮)। শোয়ার্জ ইন্টিগ্রাল সংস্করণের আধুনিক প্রমাণ দিয়েছেন। [৪]
কসি-শোয়ার্জ অসমতা বলে যে এবং সমস্ত ভেক্টরের জন্য একটি অভ্যন্তরীণ প্রোডাক্ট স্পেসে
(1)
কোথায় হল ইনার প্রোডাক্ট । অভ্যন্তরীণ গুণফলের উদাহরণগুলির মধ্যে রয়েছে বাস্তব এবং জটিল ডট গুণফল ; অভ্যন্তরীণ গুণফলের উদাহরণগুলি দেখুন। প্রতিটি অভ্যন্তরীণ গুণফল থেকে একটি ইউক্লিডীয় নর্ম পাওয়া যায়, যাকে ক্যানোনিক্যাল বা inducednorm বলা হয়, যেখানে একটি ভেক্টর - এর নর্ম চিহ্নিত এবং সংজ্ঞায়িত করা হয়, যেখানে সর্বদা একটি অ-ঋণাত্মক বাস্তব সংখ্যা (অভ্যন্তরীণ গুণফলটি জটিল-সংখ্যা হলেও)। উপরোক্ত অসমতার উভয় পক্ষের বর্গমূল গ্রহণ করে, কসি-শোয়ার্জ অসমতাকে নর্মের পরিপ্রেক্ষিতে আরও পরিচিত আকারে লেখা যেতে পারে:[৫][৬]
এছাড়াও, উভয় পক্ষই সমান হবে, শুধুমাত্র যদি এবং রৈখিকভাবে নির্ভরশীল(লিনিয়ারলি ডিপেনডেন্ট) হয়। [৭][৮][৯]
সেদ্রাকিয়ানের অসমতা, যা বার্গস্ট্রোমের অসমতা, এঙ্গেলের রূপ, টিটুর লেমা (অথবা T2 লেমা) নামেও পরিচিত, বলে যে বাস্তব সংখ্যার জন্য এবং ধনাত্মক বাস্তব সংখ্যার জন্য: অথবা, সমষ্টি চিহ্ন ব্যবহার করে বলা যেতে পারে,
এটি কসি-শোয়ার্জ অসমতার সরাসরি পরিণতি, যা ডট গুণফল-এর উপর ব্যবহার করে এবং ও , এই প্রতিস্থাপন ব্যবহার করে পাওয়া যায়। এই ফর্মটি বিশেষভাবে সহায়ক যখন অসমতা ভগ্নাংশের সাথে জড়িত, যেখানে ভগ্নাংশের লব একটি পূর্ণবর্গ ।
বাস্তব ভেক্টর স্পেস দ্বিমাত্রিক সমতল নির্দেশ করে। এটি একটি দ্বিমাত্রিক ইউক্লিডীয় স্থানও(স্পেস) যেখানে অভ্যন্তরীণ গুণফল হল ডট গুণফল(ডট প্রোডাক্ট) । যদি এবং তাহলে কৌচি-শোয়ার্জ বৈষম্য হয়ে ওঠে: কোথায় হল এবং এর মধ্যে কোণ
উপরের ফর্মটি সম্ভবত অসমতা বোঝার সবচেয়ে সহজ উপায়, কারণ কোসাইনের বর্গ সর্বাধিক ১ হতে পারে, যা তখন ঘটে যখন ভেক্টরগুলি একই বা বিপরীত দিকে থাকে। এটি , , , এবং ভেক্টর স্থানাঙ্কের পরিপ্রেক্ষিতে পুনরায় বর্ণনা করা যেতে পারে যেমন যেখানে সমতা বজায় থাকে যদি এবং শুধুমাত্র যদি ভেক্টরের একই বা বিপরীত দিকে ভেক্টর থাকে, অথবা যদি তাদের মধ্যে একটি শূন্য ভেক্টর হয়।
যদি এবং ও (যেখানে এবং ) এবং যদি অভ্যন্তরীণ গুণফল ভেক্টর স্পেস -এর ক্যানোনিকাল জটিল অভ্যন্তরীণ গুণ (দ্বারা সংজ্ঞায়িত যেখানে জটিল সংযোজনের জন্য বার নোটেশন ব্যবহার করা হয়), তাহলে অসমতাটি আরও স্পষ্টভাবে নিম্নরূপে পুনঃনির্ধারণ করা যেতে পারে:
কসি-শোয়ার্জ অসমতা "দুটি ভেক্টরের মধ্যবর্তী কোণ" ধারণাটিকে যেকোনো বাস্তব অভ্যন্তরীণ-প্রোডাক্ট স্পেস পর্যন্ত প্রসারিত করার অনুমতি দেয়:[১২][১৩]
কসি-শোয়ার্জ অসমতা প্রমাণ করে যে এই সংজ্ঞাটি যুক্তিসঙ্গত, এখানে দেখানো হয় যে ডান দিকটি [−1, 1] ব্যবধানে অবস্থিত এবং এই ধারণাটিকে ন্যায্যতা দেয় যে (প্রকৃত) হিলবার্ট স্পেসগুলি কেবল ইউক্লিডীয় স্পেসের সাধারণীকরণ। জটিল অভ্যন্তরীণ-প্রোডাক্ট স্পেসে পরম মান বা ডান দিকের বাস্তব অংশ গ্রহণ করে, একটি কোণ সংজ্ঞায়িত করতেও ব্যবহার করা যেতে পারে,[১৪][১৫] যেমনটি কোয়ান্টাম ফিডেলিটি থেকে একটি মেট্রিক বের করার সময় করা হয়।
কসি-শোয়ার্জ বৈষম্যের বিভিন্ন সাধারণীকরণ বিদ্যমান। হোল্ডারের বৈষম্য এটির সাধারণীকরণ করে নর্মে। আরও সাধারণভাবে, এটিকে ব্যানাচ স্পেসে একটি রৈখিক অপারেটরের নর্ম-এর সংজ্ঞার একটি বিশেষ ক্ষেত্রে হিসাবে ব্যাখ্যা করা যেতে পারে (যেমন, যখন স্থানটি একটি হিলবার্ট স্পেস হয়)। আরও সাধারণীকরণ করা যায় অপারেটর তত্ত্বের প্রেক্ষাপটে, যেমন অপারেটর-উত্তল ফাংশন এবং অপারেটর বীজগণিতের জন্য, যেখানে ডোমেন এবং/অথবা রেঞ্জ একটি C*-বীজগণিত বা W*-বীজগণিত দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয়।
একটি ধনাত্মক রৈখিক অপেক্ষক সংজ্ঞায়িত করতে একটি অভ্যন্তরীণ গুণফল ব্যবহার করা যেতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, একটি হিলবার্ট স্থান দেওয়া হয়েছে একটি সীমাবদ্ধ পরিমাপ(ফাইনাইট মেজার) হওয়ায়, আদর্শ অভ্যন্তরীণ প্রোডাক্ট প্রকাশ করা হয় একটি ইতিবাচক অপেক্ষক দ্বারা বিপরীতভাবে, প্রতিটি ধনাত্মক রৈখিক অপেক্ষক এর উপর একটি অভ্যন্তরীণ প্রোডাক্ট সংজ্ঞায়িত করতে ব্যবহার করা যেতে পারে যখন হল এর বিন্দুভিত্তিক জটিল সংযোজকএর। এই ভাষায়, কসি-শোয়ার্জ বৈষম্য [১৮] হয়ে যায়
যা C*-বীজগণিতের ধনাত্মক ফাংশনাল পর্যন্ত প্রসারিত হয়:
C*-বীজগণিতের ধনাত্মক ফাংশনালের জন্য কসি-শোয়ার্জ অসমতা[১৯][২০] — যদি একটি C*- বীজগণিত এর উপর একটি রৈখিক অপেক্ষক হয় তাহলে সব , এর জন্য
পরবর্তী দুটি উপপাদ্য অপারেটর বীজগণিতের আরও উদাহরণ।
কাডিসন-শোয়ার্জ বৈষম্য[২১][২২](রিচার্ড ক্যাডিসন-এর নামানুসারে নামকরণ করা হয়েছে) — যদি একটি একক ধনাত্মক ম্যাপ হয়, তবে ডোমেইনে থাকা প্রত্যেকটি নরম্যাল এলিমেন্ট-এর জন্য, আমরা পাই and
এটি এই সত্যটিকে আরও বিস্তৃত করে যখন একটি রৈখিক অপেক্ষক। এই ঘটনাটি যখন স্ব-সংযুক্ত, অর্থাৎ, তখন ক্যাডিসনের বৈষম্য নামে পরিচিত।
কসি-শোয়ার্জ বৈষম্য(২-ধনাত্মক মানচিত্রের জন্য পরিবর্তিত শোয়ার্জ অসমতা[২৩]) — For a 2-positive map between C*-algebras, for all in its domain,
আরেকটি সাধারণীকরণ হল কসি-শোয়ার্জ অসমতার উভয় পক্ষের মধ্যে প্রবর্তনের মাধ্যমে প্রাপ্ত একটি পরিমার্জন:
নিচে দেওয়া প্রমাণ ছাড়াও কচি-শোয়ার্জ অসমতার আরও অনেক প্রমাণ [২৯] রয়েছে। [৪][৬] অন্যান্য উৎসের সাথে পরামর্শ করার সময়, প্রায়শই বিভ্রান্তির দুটি উৎস থাকে। প্রথমত, কিছু লেখক প্রথম যুক্তির পরিবর্তে দ্বিতীয় যুক্তিতে ⟨⋅,⋅⟩-কে রৈখিক হিসেবে সংজ্ঞায়িত করেছেন। দ্বিতীয়ত, কিছু প্রমাণ কেবল তখনই বৈধ যখন ক্ষেত্রটি এবং নয়। [৩০]
এই অংশটি নিম্নলিখিত উপপাদ্যের দুটি প্রমাণ দেয়:
কচি-শোয়ার্জ বৈষম্য — ধরি এবং স্কেলার ফিল্ড এর সাপেক্ষে অভ্যন্তরীণ প্রোডাক্ট স্পেসে যেকোনো দুটি ভেক্টর, যেখানে বাস্তব সংখ্যা বা জটিল সংখ্যা -এর ফিল্ড, সুতরাং
নিচে দেওয়া দুটি প্রমাণেই, প্রাথমিক ক্ষেত্রের প্রমাণ যেখানে কমপক্ষে একটি ভেক্টর শূন্য (অথবা সমতুল্য, যেখানে ) একই রকম। পুনরাবৃত্তি কমাতে এটি নীচে কেবল একবার উপস্থাপন করা হয়েছে। এতে উপরে প্রদত্ত সমতা চরিত্রায়নের প্রমাণের সহজ অংশটিও অন্তর্ভুক্ত রয়েছে; অর্থাৎ, এটি প্রমাণ করে যে যদি এবং তাহলে রৈখিকভাবে নির্ভরশীল হয় তবে,
Proof of the trivial parts: Case where a vector is and also one direction of the Equality Characterization
By definition, and are linearly dependent if and only if one is a scalar multiple of the other.
If where is some scalar then
which shows that equality holds in the Cauchy–Schwarz Inequality.
The case where for some scalar follows from the previous case:
In particular, if at least one of and is the zero vector then and are necessarily linearly dependent (for example, if then where ), so the above computation shows that the Cauchy–Schwarz inequality holds in this case.
ফলস্বরূপ, কসি-শোয়ার্জ অসমতা কেবলমাত্র অ-শূন্য ভেক্টরগুলির জন্য প্রমাণ করতে হবে এবং সমতা চরিত্রায়নের কেবল ট্রিভিয়াল নয় এমন দিকটিও দেখাতে হবে।
বিশেষ ক্ষেত্রে উপরে প্রমাণিত হয়েছে তাই এখন থেকে ধরে নেওয়া হচ্ছে যে ধরি,
এটির প্রথম যুক্তিতে অভ্যন্তরীণ গুণফলের রৈখিকতা থেকে এটি অনুসরণ করা যায় যে:
অতএব, ভেক্টরের একটি লম্বক ভেক্টর (প্রকৃতপক্ষে, হল -এর প্রক্ষেপণ এর অরথোগোনালে থাকা সমতলের দিকে) আমরা এইভাবে পিথাগোরিয়ান উপপাদ্য প্রয়োগ করতে পারি যা থেকে পাওয়া যায়
কসি-শোয়ার্জ অসমরতার সাথে গুণ করলে এবং তারপর বর্গমূল নেওয়া হলে। তাছাড়া, যদি সম্পর্কটি উপরের অভিব্যক্তিতে আসলে একটি সমতা, তাহলে এবং তাই এর সংজ্ঞা তারপর এবং এর মধ্যে রৈখিক নির্ভরতার সম্পর্ক স্থাপন করে যা এই বিভাগের শুরুতে বিপরীতটি প্রমাণিত হয়েছিল, তাই প্রমাণটি সম্পূর্ণ।
এক জোড়া ভেক্টর বিবেচনা করুন . একটি ফাংশনটি সংজ্ঞায়িত করুন , যখন দ্বারা সংজ্ঞায়িত, যখন একটি জটিল সংখ্যা যা এবং এবং .এমন একটি যদি থেকে বিদ্যমান থাকে তবে, তারপর -কে ১ হিসেবে ধরা যেতে পারে।
যেহেতু অভ্যন্তরীণ গুণফলটি ধনাত্মক-নির্দিষ্ট, শুধুমাত্র অ-ঋণাত্মক বাস্তব মান গ্রহণ করে। অন্যদিকে, অভ্যন্তরীণ গুণফলের দ্বি-রৈখিকতা ব্যবহার করে প্রসারিত করা যেতে পারে: সুতরাং, বহুপদী যার ডিগ্রি (যদি না যা এমন একটি কেস যা আগে পরীক্ষা করা হয়েছিল)। -এর চিহ্নের কোনো পরিবর্তন হয় না, এই বহুপদীটির নির্ণায়ক অবশ্যই অ-ধনাত্মক হতে হবে: উপসংহারটি নিম্নরূপ। [৩১]
সমতার ক্ষেত্রে, লক্ষ্য করুন যে যদি এবং তা শুধুমাত্র ঘটে যদি যদি তারপর এবং তাই
↑Kadison, Richard V. (১৯৫২-০১-০১)। "A Generalized Schwarz Inequality and Algebraic Invariants for Operator Algebras"। Annals of Mathematics। 56 (3): 494–503। জেস্টোর1969657। ডিওআই:10.2307/1969657।
Cauchy, A.-L. (১৮২১), "Sur les formules qui résultent de l'emploie du signe et sur > ou <, et sur les moyennes entre plusieurs quantités", Cours d'Analyse, 1er Partie: Analyse Algébrique 1821; OEuvres Ser.2 III 373-377উদ্ধৃতি টেমপ্লেট ইংরেজি প্যারামিটার ব্যবহার করেছে (link)
Grinshpan, A. Z. (২০০৫), "General inequalities, consequences, and applications", Advances in Applied Mathematics, 34 (1): 71–100, ডিওআই:10.1016/j.aam.2004.05.001উদ্ধৃতি টেমপ্লেট ইংরেজি প্যারামিটার ব্যবহার করেছে (link)
Kadison, R. V. (১৯৫২), "A generalized Schwarz inequality and algebraic invariants for operator algebras", Annals of Mathematics, 56 (3): 494–503, জেস্টোর1969657, ডিওআই:10.2307/1969657উদ্ধৃতি টেমপ্লেট ইংরেজি প্যারামিটার ব্যবহার করেছে (link) .
Lohwater, Arthur (১৯৮২), Introduction to Inequalities, Online e-book in PDF formatউদ্ধৃতি টেমপ্লেট ইংরেজি প্যারামিটার ব্যবহার করেছে (link)
Paulsen, V. (২০০৩), Completely Bounded Maps and Operator Algebras, Cambridge University Pressউদ্ধৃতি টেমপ্লেট ইংরেজি প্যারামিটার ব্যবহার করেছে (link) .
Solomentsev, E. D. (২০০১), "Cauchy inequality", Hazewinkel, Michiel, Encyclopedia of Mathematics, Springer Science+Business Media, আইএসবিএন978-1-55608-010-4উদ্ধৃতি টেমপ্লেট ইংরেজি প্যারামিটার ব্যবহার করেছে (link)