We consider functions $f: \mathbb{Z} \to \mathbb{R}$ and kernels $u: \{-n, \cdots, n\} \to \mathbb{R}$ normalized by $\sum_{\ell = -n}^{n} u(\ell) = 1$, making the convolution $u \ast f$ a "smoother" local average of $f$. We identify which choice of $u$ most effectively smooths the second derivative in the following sense. For each $u$, basic Fourier analysis implies there is a constant $C(u)$ so $\|\Delta(u \ast f)\|_{\ell^2(\mathbb{Z})} \leq C(u)\|f\|_{\ell^2(\mathbb{Z})}$ for all $f: \mathbb{Z} \to \mathbb{R}$. By compactness, there is some $u$ that minimizes $C(u)$ and in this paper, we find explicit expressions for both this minimal $C(u)$ and the minimizing kernel $u$ for every $n$. The minimizing kernel is remarkably close to the Epanechnikov kernel in Statistics. This solves a problem of Kravitz-Steinerberger and an extremal problem for polynomials is solved as a byproduct.


翻译:考虑函数 $f: \mathbb{Z} \to \mathbb{R}$ 与核函数 $u: \{-n, \cdots, n\} \to \mathbb{R}$,且满足归一化条件 $\sum_{\ell = -n}^{n} u(\ell) = 1$,使得卷积 $u \ast f$ 成为 $f$ 的"更平滑"局部平均值。我们确定在如下意义上,哪种 $u$ 的选择能最有效地平滑二阶导数。对每个 $u$,基础傅里叶分析表明存在常数 $C(u)$,使得对所有 $f: \mathbb{Z} \to \mathbb{R}$ 有 $\|\Delta(u \ast f)\|_{\ell^2(\mathbb{Z})} \leq C(u)\|f\|_{\ell^2(\mathbb{Z})}$。由紧性知,存在某个 $u$ 使 $C(u)$ 最小化,本文针对每个 $n$ 给出了该最小 $C(u)$ 及最小化核函数 $u$ 的显式表达式。该最小化核函数与统计学中的埃帕涅奇尼科夫核高度接近。这解决了Kravitz-Steinerberger提出的一个问题,并作为副产品解决了一个多项式极值问题。

0
下载
关闭预览

相关内容

【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【NeurIPS2019】图变换网络:Graph Transformer Network
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年12月1日
Arxiv
0+阅读 · 2023年11月30日
Arxiv
0+阅读 · 2023年11月30日
VIP会员
最新内容
AgentOps综述:智能体系统运维框架
专知会员服务
14+阅读 · 6月4日
《美陆军最新条令:兵力防护》
专知会员服务
9+阅读 · 6月4日
《人工智能的挑战:算法战的想象与现实》
专知会员服务
11+阅读 · 6月4日
首场人工智能战争:Maven如何重塑武装冲突
专知会员服务
7+阅读 · 6月4日
《通往人工通用智能之路上的均衡策略》
专知会员服务
7+阅读 · 6月3日
《Palantir的科技生态系统》
专知会员服务
22+阅读 · 6月2日
相关资讯
【NeurIPS2019】图变换网络:Graph Transformer Network
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员