作用下Bowen估計慢熵的變分原理

陳志景，李有文

（廣東技術(shù)師范大學(xué) 數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)學(xué)院，廣東 廣州 510665）

0 引 言

熵是研究拓?fù)鋭恿ο到y(tǒng)的一個重要工具.1958年， Kolmogorow[1]為解決遍歷論中“是否存在兩個具有連續(xù)譜的保測系統(tǒng)是譜等價但不是測度同構(gòu)”的問題，提出了測度熵的概念.拓?fù)潇氐母拍畛霈F(xiàn)得稍晚一些.1965年，Adler等人[2]在研究拓?fù)鋭恿ο到y(tǒng)復(fù)雜性時，利用開覆蓋引入了拓?fù)潇氐亩x.隨后，Dinaburg[3]和Bowen[4]利用張成集和分離集給出了拓?fù)潇氐囊粋€等價定義，說明了拓?fù)潇胤从车氖窍到y(tǒng)在充分小但有有限精度下軌道段的指數(shù)增長率.雖然Dinaburg等人提出的拓?fù)潇乇華dler等人提出的拓?fù)潇馗子谟嬎?，但它依賴于度量空間的緊致集.為此，Bowen[5]于1973年利用Hausdorff維數(shù)定義了度量空間上的拓?fù)潇兀ǚQ為Bowen拓?fù)潇兀?，擺脫了緊致集的限制，并且證明了Bowen拓?fù)潇氐葍r于Adler等人定義的拓?fù)潇?至此，在拓?fù)潇氐挠^點下看，拓?fù)鋭恿ο到y(tǒng)就分成兩大類：正熵系統(tǒng)和零熵系統(tǒng).但在后續(xù)的研究中，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)，“簡單的”零熵系統(tǒng)并不簡單，它甚至蘊含了復(fù)雜的動力學(xué)行為[6][7].這個現(xiàn)象促使學(xué)者們對零熵系統(tǒng)和正熵系統(tǒng)做進一步的分類研究.一方面，在1997年，Katok和Thouvenot[8]用n-1替換Bowen拓?fù)潇刂械膃-n，給出了拓?fù)渎氐亩x，并分析了零熵系統(tǒng)的復(fù)雜性.隨后，Hochman在[9]中引入了拓?fù)渥饔孟碌穆?，用來度量軌道的亞指?shù)增長情況.另一方面，LIberzon和Mitra[10]在拓?fù)潇刂械恼`差加入了指數(shù)衰減因子，得到了估計熵的概念，給出了系統(tǒng)能完成狀態(tài)估計任務(wù)的充分條件.同年，Kawan[11]對估計熵做了系統(tǒng)的分析，并給出了一類系統(tǒng)估計熵的下界.2019年，Zhong[12]研究了自由半群的估計熵.從定義上看，估計熵綜合了經(jīng)典拓?fù)潇睾椭笖?shù)穩(wěn)定[13]的特點.結(jié)合Feng和Huang[14]近期的工作，Zhong和Chen[15]引入了維數(shù)形式的Bowen估計熵.

熵的變分原理是拓?fù)鋭恿ο到y(tǒng)理論的中心問題.其廣為人知的結(jié)果是，Goodman[16]給出的如下形式的變分原理：

經(jīng)典拓?fù)潇厥枪烙嬄氐囊环N特殊情況，研究表明他們有著很多相似之處，但也有不同的特性.本文的目的是將估計熵和慢熵的研究結(jié)合起來，給出在作用下估計慢熵的概念.一方面，給出作用下估計慢熵的下界，另一方面，給出作用下估計慢熵的變分原理.

1 預(yù)備知識

下面，我們給出估計慢熵的定義.

1.1 估計慢熵

設(shè)(X, d)是緊致度量空間，τ是X上連續(xù)的L -作用， 是自然集.對任意的n∈ 和α≥0，定義

1.2 上容量α-估計慢熵

1.3 Bowen估計慢熵

2 Bowen估計慢熵的變分原理

本節(jié)的主要結(jié)果是下述Bowen估計慢熵與下估計測度慢熵的變分原理.

致謝 本文作者感謝鐘興富博士在論文寫作過程中提供的寶貴意見.