카나다키스 통계

Kaniadakis statistics

카니아다키스 통계(--statistics라고도 함)는 고전적인 볼츠만-깁스-샤논 엔트로피(일반적으로 카니아다키스 엔트로피 또는 γ-엔트로피)의[2][3][4] 상대론적 일반화에 기초한 볼츠만-깁스 통계 [1]역학의 일반화이다.2001년 [5]그리스의 이탈리아 물리학자 Giorgio Kaniadakis에 의해 도입된 δ-통계 역학은 일반적인 통계 역학의 주요 특징을 보존하고 있으며 최근 몇 년 동안 많은 연구자들의 관심을 끌고 있다.θ-분포는 현재 멱법칙따른 통계분포를 포함하는 복잡한 물리적,[6][7] 자연적 또는 인위적 시스템을 설명할 수 있는 가장 유력한 후보 중 하나로 간주된다.카나다키스 통계는 우주론, 천체물리학,[8][9] 응축물질, [10][11]양자물리학,[12][13] 지진학,[14][15] 유전체학,[18] 경제학,[16][17] 역학 등의 분야에서 다양한 시스템을 기술하는데 성공적으로 채택되었다.

수학적 형식주의

γ-통계학의 수학적 형식주의는 γ-변형함수, 특히 γ-지수함수에 의해 생성된다.

γ-전위 함수

3개의 서로 다른 "값"에 대한 " exp (x) \ _}( 플롯.일반 지수 exp ( 0 { =)에 대응하는 검은색 실선 곡선.

Kaniadakis 지수(또는 δ-exponential) 함수는 다음과 같이 주어진 지수 함수의 단일 파라미터 일반화입니다.

exp- x ) ){ _}(x)=\ _}(합니다.

0< < \ 0 < \ <} 의 「-exponential」도, 다음의 형식으로 쓸 수 있습니다.

Taylor exp ( ) { _ 첫 번째 5개 항은 다음과 같습니다.

여기서 처음 세 가지는 일반적인 지수 함수와 동일합니다.

기본 속성

γ-exponential 함수에는 다음과 같은 지수 함수의 속성이 있습니다.

실수 r의 경우 θ-exponential에는 다음 속성이 있습니다.

( ) / x ){ displaystyle { [ } \_ { \ ( x ){ r } \ _ { \ / } ( x )

γ-subsm 함수

3개의 서로 다른 "값"에 대한 "로그 ( { _}( 플롯.일반 로그 ln () { ( 0 { =} )에 대응하는 검은색 실선 곡선.

카니아다키스 로그(또는 γ-로그)는 일반 로그 함수의 상대론적 단일 매개 변수 일반화이다.

- ( ) ln ( x x \_{-\}(x)=\{\kappa로, 이는 --연속함수의 역함수입니다.

0< < \ 0 < \ < } 의 연산도 다음의 형식으로 쓸 수 있습니다.

의 첫 번째 3개 항 ln ){ _{\}( 다음과 같다.

규칙에 따라

1( ) ( \ style ( \ ) )

서 b n( ) { b { } ( 0 ) ( - ) n ( b _ { ( - \ kappa ) =b _ { n } (\ )Taylor 번째 항 ln ( x) \ displaystyle _}( 일반 로그 함수와 동일합니다.

기본 속성

γ-log산술 함수에는 다음과 같은 로그 함수의 속성이 있습니다.

실수 r의 경우 θ-logm에는 다음과 같은 속성이 있습니다.

§-알게브라

총계

임의의, R{\ x \ {\에 대해 Kaniadakis sum(또는 µ-sum)은 다음 구성 법칙에 의해 정의됩니다.

1 + 2 2 + 1+ 2 +y x 2 { display x { \ } { \ } { + \ ^ { } ^ { } + { + \ { 2 } } } 、

다음 형식으로도 작성할 수 있습니다.

y n x) + h )y x n h={\ },\ { ( )

여기서 보통합은 고전적 0 : +y { {\}}의 특정경우입니다.

θ-sum은 보통합과 마찬가지로 다음과 같은 성질을 가지고 있다.

- - rence { style \ \ } { \ )는 x y - \} { \ } y\ ( \ kappa } { \ } x x x x x x x x x by by by x x 。

기본 exp- (- ) exp ) 1 { _ { } ( - x _ { } ( x ) } 은 보다 일반적인 표현식의 특수한 경우로서 발생합니다. )

또한, θ-함수와 θ-sum은 다음과 같은 관계를 나타낸다.

§ 제품

R\ x \ }에 대해 Kaniadakis 곱(또는 "-product")은 다음 구성 법칙에 의해 정의됩니다.

y r ) 、r c sin h ( x ) 、 r c h ( i y )x c sinh) { \ { \ } y = { \} , { 1 \ leftimesin } { } { rcs

여기서 일반 곱은 고전적 : y × y { } {\}} y의 특정 경우입니다.

-제품은 일반 제품과 마찬가지로 다음과 같은 특성을 가지고 있습니다.

"division { \ } { \ x y { x \ kappa } { \ } y= x { kappa { \ } { \ { \ x x x x x 。

「-섬 「-, 분배의 법칙에 준거하고 .「 y ) )oplus }} {\kappa }{\otimes x){\stackrel {\oplus {\kappa }{\

ln / - ln ) { \_{\x)= -\_{\)}는 다음과 같은 보다 일반적인 표현의 특수한 경우에 발생합니다.

또한 γ-함수와 γ-제품은 다음과 같은 관계를 나타낸다.

§ - 계산

§-차동

x)의 Kaniadakis 미분(또는 δ-차분)은 다음과 같이 정의됩니다.

x x 1 + 2( \ style \ {} { \ x={ \ { 、 , { \ { 1 + \ ^ { 2} } }} 。

함수 f θ-도함수는 다음과 같은 방법으로 라이프니츠 도함수와 관련된다.

f ( ) df (x) ( ) d { { ( x ) { \ {} { \ { } { \ { } = \ kappa } ( x ) { \ ( x ) } { \ } { } } { }

여기서 ) + 2 x 2 ( { \ (x )= + \ kappa ^ { {2}}}}는 로렌츠 계수이다.통상 f( ) x( \ \{ { \ )는 classical limitx ( \ \ { d \입니다.

§ - 내장

카니아다키스 적분(또는 γ-적분)은 다음과 같이 정의된 γ-파생물의 역연산자이다.

f(x )= 2x f( x ) { \{ d { \ kappa } x , ( x ) { { { d } , x , x } { \ frac { 1 + \ ^ ^ { } } , x} , x } , } 、

이 값은 표준 \ 0에서 일반 적분을 복구합니다.

γ-트리고메트리

γ-순환 삼각법

Plot of the κ-sine and κ-cosine functions for {\displaystyle \kappa =0} (black curve) and {\displaystyle \kappa =0.1} (blue curve).
[그림 클릭] 0 { \ =( black curve ) .1{ style \ 0.( blue curve )에 대한 - - cosine 함수 플롯.

카니아다키스 순환 삼각법(또는 γ-사이클 삼각법)은 다음과 같이 정의된 γ-사이클 사인(또는 γ-사인) 및 γ-사이클 코사인(또는 γ-코사인) 함수에 기초한다.

x) - - x ) i = { \ kappa } ( x ) = { { \ kappa } ( ) - \ \ kappa ( i ) ,
) exp = x + \ { \ kappa } ( x ) = _ { \ ( x ) + \ _ \ } ( - )

여기서 γ-일반화된 오일러 공식은

± x ) cos x) ± sin x) \ \ _ { \ } ( \ ) = \ _ { \ (

γ-동일 삼각법은 다음과 같이 한계 δ → 0의 특수한 경우인 일반 순환 삼각법의 기본 식을 보존한다.

x ( )y ) sin x ) + sin_ { \ } (\ _ { \ } { \ ( }y \ _ } \ _ cos 。

γ-사이클 접선 및 γ-사이클 코탄젠트 함수는 다음과 같이 주어진다.

( x cos ) sin x) \ _ { \ } ( x )_ { \ cos _ { \ kappa } ( x )}

δ-표준 삼각 함수는 고전 한계 0 {\ 0에서 일반적인 삼각 함수가 됩니다.

γ-역순환함수

카니아다키스 역순환 함수(또는 γ-역순환 함수)는 γ-로그에 관련된다.

r - i ( 1 -2 + x { \ { \ kappa } ( x ) = - \ _ { \ } \ \ { 1 - x^ { } + \right ),
r s ) - 2-1 + ){ }(x)=- _}-
r t ( ( ) in 1 ( - + x )= _}\
r c ) i x + i - )= _}\

γ-고혈압 삼각법

카니아다키스 쌍곡선 삼각법(또는 γ-하이퍼볼트 삼각법)은 다음과 같이 주어진 γ-하이퍼볼트 사인 및 γ-하이퍼볼트 코사인(cosine)에 기초한다.

( x ) ) - exp ( x\ _ { \} ( ) = {_ { \ kappa } ( ) - \ _ \ } ( x,
x x ) exp x ) + x) 2\ \ _ { \ } ( { \ } ( x ) + \ _ \ ( ,

여기서 δ-Uler 공식은

( ± x )± ( x) \ \ _ { \ }= \{ \ } ( ) \ \ _ { \ } ( )}

γ-하이퍼볼릭 탄젠트 및 γ-하이퍼볼릭 코탄젠트 함수는 다음과 같습니다.

( x x){ style \ _}(x)=}( _

γ-쌍곡선 삼각함수는 고전적 한계 0 \ \0에서 일반적인 쌍곡선 삼각함수가 됩니다.

δ-Eler 공식 및 exp δ - ) 1{ _ { \kappa ( - x )\{ \} ( x1}에서 δ-유도 삼각법의 기본 표현은 다음과 같습니다.

γ-역쌍곡선 함수

카니아다키스 역 쌍곡선 함수(또는 γ-역 쌍곡선 함수)는 γ-로그 산술에 관련지어집니다.

right
r c s h x ) x x ( - 1+x ){{\ }(x)=\_{\}\ rt }-
r c ) (1 + - }(x)=\ _ \ \ + { 1 - \,
r t ) 1( - 1 +x style {\kappa}(x)=\ _ }\rt

는 다음 관계가 유효합니다.

{ \right} } 。

γ-사이클릭 및 γ-하이퍼볼릭 삼각함수는 다음과 같은 관계에 의해 연결됩니다.

n - i ){ }_}(}(
s ) s ){ cos }_}(x) ={}( ,
( ( ( ) - a h( x){ {)=-}(
t ) t x }_}(x)=}(
r - c x )=- {}(
r s(x )- ( x {rm }(}(
r c a ( ( ( ) - c ( ( i x }()=- {}(
r t ) style {}(x)= {\kappa }(

카니아다키스 엔트로피

Kaniadakis 통계는 Kaniadakis γ-엔트로피를 기반으로 하며, 이는 다음을 통해 정의된다.

서 p { i ( i) ; R ; ,2,., ; ({ p ; ; ) < <\ 0 \ \<}는 엔트로픽인덱스입니다

카니아다키스 γ-엔트로피는 열역학적으로 안정적이며 연속성, 최대성, 일반화된 부가성 및 확장성의 섀넌-킨친[19][20] 공리에 따른다.

카나다키 분포

카니아다키스 분포(또는 γ-분포)는 적절한 제약 조건 하에서 카니아다키스 엔트로피의 최대화에 의해 도출된 확률 분포이다.이와 관련하여, 실험 멱함수 법칙에 따른 통계 분포와 관련된 다양한 현상학을 분석하기 위해 몇 가지 확률 분포가 나타난다.

§-지수 분포

γ-가우스 분포

①-감마 유통

②-Weibull 분포

①-로지스틱 분포

카니아다키스 적분 변환

§-랩레이스 트랜스폼

Kaniadakis Laplace 트랜스폼(또는 "-Laplace 트랜스폼)은 일반 Laplace 트랜스폼의 µ-deformed 적분 트랜스폼입니다."-Laplace 변환은 복소수 영역에서 실수 변수(\displaystylet를 새로운 함수 F( 변환합니다( s\ f_이 '통합형 트랜스폼'[21]은 다음과 같이 정의됩니다.

역 "-Laplace 변환은 다음과 같습니다.

일반 Laplace 변환과 그 역변환 0 \ \ \ 0으로 회복됩니다.

특성.

( ) - { ( ) () { f) ={ \ } { { { _ { \ } \ { F _ { \ kappa } } \ { F_ { s } } ( t ) 및 ( ) L - 및 각각의 "-라플라스 F () { } ( ) "( s ) \ G_{\( ) 。다음 표는 "-라플라스 [21]변환의 주요 속성을 나타내고 있습니다.

"-Laplace" 변환 속성
소유물
선형성
시간 스케일링
주파수 시프트
파생상품
파생상품
시간 영역 통합
디랙 델타 함수
헤비사이드 단위
멱함수
멱함수
멱함수

후자의 표에 제시된 δ-라플라스 변환은 기존의 한계치 0에서 대응하는 통상적인 라플라스 변환으로 환원됩니다.

§ - Fourier 트랜스폼

카니아다키스 푸리에 변환(또는 γ-Fourier 변환)은 일반 푸리에 변환의 γ-변형 적분 변환으로, γ-대수 및 γ-calculus와 일치합니다."-Fourier 변환은 다음과 [22]같이 정의됩니다.

라고 고쳐 쓸 수 있다.

x { } 1 h ( x )( { x _ { \ { \ \ ) 、 { \ rm { 、 ( \ }) 、 display display displaydisplaydisplay displaydisplay "-Fourier 변환에서는 감쇠계수2 외에x\displaystylex\ 변형함으로써 점근적으로 로그 주기적인 동작이 발생합니다.

의 실제(위패널) 및(아래 패널 부분( {} - values 1ωωω {

γ-Fourier 변환의 커널은 다음과 같습니다.

역 "-Fourier 변환은 다음과 [22]같이 정의됩니다.

u(( ) ln ) = { \ kappa } { \ = { ( } \ \ ( x ) { \ }} , , , , functions functions functions functions functions functions functions functions functions::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::[22]

γ-여러 함수의 Fourier 변환
스텝 함수
변조
»(\ - 지수
{ - exponential
일정한
\kappa -
임퓨설스
시그넘 Sgn ) { 스타일
직사각형

δ-변형 버전의 푸리에 변환은 다음 표에 요약되어 있듯이 일반 푸리에 변환의 주요 특성을 유지합니다.

§ - Fourier 속성
선형성
스케일링
/ \ } =\ ( / ) h ( /) { \ ^ { \ } } 。
\kappa -
복소 활용
이중성
리버스
\kappa - 이동
\kappa -
(\ \ 변환
\kappa - 변혁의
적분 변환
\kappa -
( f ) ( ) ( , { \ \ { \ } { , ) = \ \ _ { - \ } \ conna _ {
변조

후자의 표에 제시된 δ-Fourier 변환의 특성은 고전적 한계치 0(\ 0에서 대응하는 일반 푸리에 변환으로 감소합니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Kaniadakis, G. (2009). "Relativistic entropy and related Boltzmann kinetics". The European Physical Journal A. 40 (3): 275–287. arXiv:0901.1058. Bibcode:2009EPJA...40..275K. doi:10.1140/epja/i2009-10793-6. ISSN 1434-6001. S2CID 119190011.
  2. ^ Kaniadakis, G. (2002). "Statistical mechanics in the context of special relativity". Physical Review E. 66 (5): 056125. arXiv:cond-mat/0210467. Bibcode:2002PhRvE..66e6125K. doi:10.1103/PhysRevE.66.056125. ISSN 1063-651X. PMID 12513574. S2CID 45635888.
  3. ^ Kaniadakis, G. (2005). "Statistical mechanics in the context of special relativity. II". Physical Review E. 72 (3): 036108. arXiv:cond-mat/0507311. Bibcode:2005PhRvE..72c6108K. doi:10.1103/PhysRevE.72.036108. ISSN 1539-3755. PMID 16241516. S2CID 18115408.
  4. ^ Kaniadakis, G. (2011). "Power-law tailed statistical distributions and Lorentz transformations". Physics Letters A. 375 (3): 356–359. arXiv:1110.3944. Bibcode:2011PhLA..375..356K. doi:10.1016/j.physleta.2010.11.057. ISSN 0375-9601. S2CID 118435479.
  5. ^ Kaniadakis, G. (2001). "Non-linear kinetics underlying generalized statistics". Physica A: Statistical Mechanics and Its Applications. 296 (3): 405–425. arXiv:cond-mat/0103467. Bibcode:2001PhyA..296..405K. doi:10.1016/S0378-4371(01)00184-4. ISSN 0378-4371. S2CID 44275064.
  6. ^ Kaniadakis, G. (2009). "Maximum entropy principle and power-law tailed distributions". The European Physical Journal B. 70 (1): 3–13. arXiv:0904.4180. Bibcode:2009EPJB...70....3K. doi:10.1140/epjb/e2009-00161-0. ISSN 1434-6028. S2CID 55421804.
  7. ^ Kaniadakis, G. (2021). "New power-law tailed distributions emerging in κ-statistics (a)". Europhysics Letters. 133 (1): 10002. arXiv:2203.01743. Bibcode:2021EL....13310002K. doi:10.1209/0295-5075/133/10002. ISSN 0295-5075. S2CID 234144356.
  8. ^ Carvalho, J. C.; Silva, R.; do Nascimento Jr., J. D.; De Medeiros, J. R. (2008). "Power law statistics and stellar rotational velocities in the Pleiades". EPL (Europhysics Letters). 84 (5): 59001. arXiv:0903.0836. Bibcode:2008EL.....8459001C. doi:10.1209/0295-5075/84/59001. ISSN 0295-5075. S2CID 7123391.
  9. ^ Curé, Michel; Rial, Diego F.; Christen, Alejandra; Cassetti, Julia (2014). "A method to deconvolve stellar rotational velocities". Astronomy & Astrophysics. 565: A85. arXiv:1401.1054. Bibcode:2014A&A...565A..85C. doi:10.1051/0004-6361/201323344. ISSN 0004-6361. S2CID 59375612.
  10. ^ Ourabah, Kamel; Hamici-Bendimerad, Amel Hiba; Tribeche, Mouloud (2015). "Quantum entanglement and Kaniadakis entropy". Physica Scripta. 90 (4): 045101. Bibcode:2015PhyS...90d5101O. doi:10.1088/0031-8949/90/4/045101. ISSN 0031-8949. S2CID 123776127.
  11. ^ Abreu, Everton M. C.; Ananias Neto, Jorge; Mendes, Albert C. R.; de Paula, Rodrigo M. (2019). "Loop quantum gravity Immirzi parameter and the Kaniadakis statistics". Chaos, Solitons & Fractals. 118: 307–310. arXiv:1808.01891. Bibcode:2019CSF...118..307A. doi:10.1016/j.chaos.2018.11.033. ISSN 0960-0779. S2CID 119207713.
  12. ^ Hristopulos, Dionissios T.; Petrakis, Manolis P.; Kaniadakis, Giorgio (2014). "Finite-size effects on return interval distributions for weakest-link-scaling systems". Physical Review E. 89 (5): 052142. arXiv:1308.1881. Bibcode:2014PhRvE..89e2142H. doi:10.1103/PhysRevE.89.052142. ISSN 1539-3755. PMID 25353774. S2CID 22310350.
  13. ^ da Silva, Sérgio Luiz E. F. (2021). "κ-generalised Gutenberg–Richter law and the self-similarity of earthquakes". Chaos, Solitons & Fractals. 143: 110622. Bibcode:2021CSF...14310622D. doi:10.1016/j.chaos.2020.110622. ISSN 0960-0779. S2CID 234063959.
  14. ^ Souza, N. T. C. M.; Anselmo, D. H. A. L.; Silva, R.; Vasconcelos, M. S.; Mello, V. D. (2014). "A κ -statistical analysis of the Y-chromosome". EPL (Europhysics Letters). 108 (3): 38004. doi:10.1209/0295-5075/108/38004. ISSN 0295-5075. S2CID 122456729.
  15. ^ Costa, M. O.; Silva, R.; Anselmo, D. H. A. L.; Silva, J. R. P. (2019). "Analysis of human DNA through power-law statistics". Physical Review E. 99 (2): 022112. Bibcode:2019PhRvE..99b2112C. doi:10.1103/PhysRevE.99.022112. ISSN 2470-0045. PMID 30934358. S2CID 91186653.
  16. ^ Clementi, Fabio; Gallegati, Mauro; Kaniadakis, Giorgio (2012). "A new model of income distribution: the κ-generalized distribution". Journal of Economics. 105 (1): 63–91. doi:10.1007/s00712-011-0221-0. hdl:11393/73598. ISSN 0931-8658. S2CID 155080665.
  17. ^ Trivellato, Barbara (2013). "Deformed Exponentials and Applications to Finance". Entropy. 15 (12): 3471–3489. Bibcode:2013Entrp..15.3471T. doi:10.3390/e15093471. ISSN 1099-4300.
  18. ^ Kaniadakis, Giorgio; Baldi, Mauro M.; Deisboeck, Thomas S.; Grisolia, Giulia; Hristopulos, Dionissios T.; Scarfone, Antonio M.; Sparavigna, Amelia; Wada, Tatsuaki; Lucia, Umberto (2020). "The κ-statistics approach to epidemiology". Scientific Reports. 10 (1): 19949. arXiv:2012.00629. Bibcode:2020NatSR..1019949K. doi:10.1038/s41598-020-76673-3. ISSN 2045-2322. PMC 7673996. PMID 33203913.
  19. ^ Abe, S.; Kaniadakis, G.; Scarfone, A. M. (2004) [2004]. "Stabilities of generalized entropies". Journal of Physics A: Mathematical and General. 37 (44): 10513–10519. arXiv:cond-mat/0401290. Bibcode:2004JPhA...3710513A. doi:10.1088/0305-4470/37/44/004. S2CID 16080176.
  20. ^ Kaniadakis, G. (2001). "H-theorem and generalized entropies within the framework of nonlinear kinetics". Physics Letters A. 288 (5–6): 283–291. arXiv:cond-mat/0109192. Bibcode:2001PhLA..288..283K. doi:10.1016/S0375-9601(01)00543-6. S2CID 119445915.
  21. ^ a b Kaniadakis, Giorgio (2013-09-25). "Theoretical Foundations and Mathematical Formalism of the Power-Law Tailed Statistical Distributions". Entropy. 15 (12): 3983–4010. arXiv:1309.6536. Bibcode:2013Entrp..15.3983K. doi:10.3390/e15103983. ISSN 1099-4300.
  22. ^ a b c Scarfone, A.M. (2017). "κ -deformed Fourier transform". Physica A: Statistical Mechanics and Its Applications. 480: 63–78. arXiv:2206.06869. Bibcode:2017PhyA..480...63S. doi:10.1016/j.physa.2017.03.036. S2CID 126079408.

외부 링크