Moments de Hausdorff

problème mathématique

En mathématiques, le problème des moments de Hausdorff est celui des conditions nécessaires et suffisantes pour qu'une suite (mn) de réels soit la suite des moments

d'une mesure de Borel sur le segment [0, 1].

Le nom du problème est associé au mathématicien allemand Felix Hausdorff.

Dans le cas m0 = 1, ceci équivaut à l'existence d'une variable aléatoire réelle X dans l'intervalle [0, 1] telle que pour tout n, l'espérance de Xn soit égale à mn.

Ce problème est voisin du problème des moments de Stieljes défini sur l'intervalle , celui de Toeplitz sur et celui de Hamburger sur mais à la différence de ceux-ci, la solution, si elle existe, est unique.

Il a été étendu aux espaces bidimensionnels[1] et aux suites tronquées[2].

Séries monotones

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Hausdorff a montré[3],[4] qu'il existe une solution si et seulement si la suite (mn) est complètement monotone, c'est-à-dire si ses suites de différences satisfont

pour tout n, k ≥ 0, où Δ est l'opérateur différence finie donné par

Une telle condition est nécessaire, en effet

.

Par exemple

.

L'unicité de se déduit du théorème d'approximation de Weierstrass :

Suite tronquée

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Les problèmes d'approximation en physique conduisent à l'usage de suites tronquées . Dans ce cas, si l'on définit les matrices de Hankel suivantes

la condition nécessaire et suffisante d'existence sur est[2]

  • pour
  • pour

Références

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(en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Hausdorff moment problem » (voir la liste des auteurs).
  1. (en) James Alexander Shohat et Jacob Tamarkin, The Problem of Moments, AMS, coll. « Mathematical Surveys and Monographs » (no 1), (ISBN 0-8218-1501-6, lire en ligne).
  2. a et b (en) M. G. Krein et A. A. Nudelman (trad. du russe), The Markov Moment Problem and Extremal Problems, AMS, coll. « Transl. Math. Monographs » (no 50), , cités par (en) Raul E. Curto et Lawrence A. Fialkow, « Recursiveness, Positivity, and Truncated Moment Problems », Houston Journal of Mathematics, vol. 17, no 4,‎ (lire en ligne).
  3. (de) F. Hausdorff, « Summationsmethoden und Momentfolgen. I. », Mathematische Zeitschrift, vol. 9,‎ , p. 74-109.
  4. (de) F. Hausdorff, « Summationsmethoden und Momentfolgen. II. », Mathematische Zeitschrift, vol. 9,‎ , p. 280-299.

Voir aussi

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Ouvrages

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  • (en) William Feller, An Introduction to Probability Theory and Its Applications, vol. 2, John Wiley & Sons,
  • (en) Naum Akhiezer (trad. du russe par N. Kemmer), The Classical Moment Problem and Some Related Questions in Analysis, New York, Hafner Publishing,

Article connexe

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Méthode des moments (physique statistique)