En un sistema mezclante, con medidas 1/4 y 2/3, halla el límite de intersección.
PISTA 1
Una pista
Multiplica las probabilidades.
Un desarrollo posible.
La mezcla da el límite μ(A)μ(B), sin necesidad de conocer la geometría particular de A y B.
Sustituye(1/4)(2/3)=2/12 y simplifica dividiendo entre2.
El límite es1/6; la igualdad se refiere al tiempo que tiende a infinito, no a todas las intersecciones finitas.
EJERCICIO 2 / 5Respuesta comprobable
Tu reto 2.
Calcula T(3/4) para T(x)=2x mod1.
PISTA 1
Una pista
Duplica y toma parte fraccionaria.
Un desarrollo posible.
Duplica el argumento:2·(3/4)=3/2.
Tomar módulo1 significa restar la parte entera, aquí1.
Por tanto D(3/4)=3/2−1=1/2.
La siguiente iteración llega a0, recordando que puede haber órbitas excepcionales en un sistema mezclante para Lebesgue.
EJERCICIO 3 / 5Respuesta comprobable
Tu reto 3.
¿Mezcla implica ergodicidad para una probabilidad invariante? Responde sí/no.
PISTA 1
Una pista
Aplica mezcla a un conjunto invariante consigo mismo.
Un desarrollo posible.
Sí: toma cualquier conjunto A invariante módulo conjuntos nulos y escribe p=μ(A).
Para todo n, μ(T⁻ⁿA∩A)=p; la mezcla fuerza que su límite sea p².
Por tanto p=p², es decir,p(1−p)=0, y solo son posibles p=0 o1. Es exactamente la definición de ergodicidad.
EJERCICIO 4 / 5Razonamiento · revisión personal
Tu reto 4.
Demuestra la implicación mezcla⇒ergodicidad.
PISTA 1
Una pista
Resuelve p=p².
Un desarrollo posible.
Sea A un conjunto medible con T⁻¹A=A módulo nulos. Por invariancia de la medida, la misma igualdad vale al iterar y μ(T⁻ⁿA∩A)=μ(A).
Aplicar mezcla con B=A da limₙμ(T⁻ⁿA∩A)=μ(A)².
La sucesión del primer miembro es constante.
Su valor p cumple p=p².
Como p es una probabilidad real, p=0 o1.
Así todos los conjuntos invariantes son triviales en medida y el sistema es ergódico.
EJERCICIO 5 / 5Razonamiento · revisión personal
Tu reto 5.
Explica por qué una rotación racional no es ergódica respecto de Lebesgue.
PISTA 1
Una pista
Alguna potencia es identidad.
Un desarrollo posible.
Escribe el ángulo como p/q con p entero y q≥1.
Entonces cos(2πq(x+p/q))=cos(2πqx+2πp)=cos(2πqx).
El conjunto A={cos(2πqx)>0} es medible e invariante por la rotación y su inversa.
En cada periodo del coseno la región positiva ocupa la mitad; por ello Lebesgue(A)=1/2.
Este conjunto de medida intermedia viola la definición ergódica. La periodicidad de la transformación ayuda a construirlo, pero conviene exhibirlo para evitar una inferencia falsa en otros espacios.