
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC
LƯƠNG DUY TIẾU
CƠ SỞ WAVELET
TRONG KHÔNG GIAN L2(R)
LUẬN VĂN THẠC SĨ TOÁN HỌC
Chuyên ngành: TOÁN ỨNG DỤNG
MÃ SỐ: 60.46.36
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Hà Tiến Ngoạn
. .

Công trình được hoàn thành tại
Trường Đại học Khoa Học-Đại học Thái Nguyên
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Hà Tiến Ngoạn
Phản biện 1:.......................................................
....................................................................
Phản biện 2:.......................................................
....................................................................
Luận văn sẽ được bảo vệ trước hội đồng chấm luận văn tại:
Trường Đại học Khoa Học-Đại học Thái Nguyên
Có thể tìm hiểu tại Thư viện Trường Đại học Khoa Học
hoặc Trung tâm Học Liệu Đại học Thái Nguyên
. .

1
Mục lục
Mở đầu .............................. 2
Chương 1. CƠ SỞ TRỰC CHUẨN TRONG KHÔNG
GIAN L2(R)5
1.1 Không gian L2(R)...................... 5
1.1.1. Các khái niệm cơ bản . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.1.2. Biến đổi Fourier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.2 Khái niệm cơ sở wavelet trong không gian L2(R)..... 8
1.2.1. Địnhnghĩa ..................... 8
1.2.2. Định lí Balian-Low . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.2.3. Cácvídụ ...................... 13
Chương 2. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG CƠ
SỞ SÓNG NHỎ TRONG KHÔNG GIAN L2(R)17
2.1 Xây dựng phép chiếu trơn . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.1.1. Phép chiếu trong I= [0,+∞)........... 18
2.1.2. Phép chiếu trên đoạn I= [α, β].......... 20
2.2 Dùng các hàm sin và cosin . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.2.1. Trường hợp I=[0, 1]............... 27
2.2.2. Trường hợp I=[α,β]............... 30
2.2.3. Cơ sở trực chuẩn trong L2(R)........... 31
Kết luận ............................. 41
Tài liệu tham khảo ....................... 42
. .

2
Mở đầu
Trong những năm gần đây nhiều vấn đề về khoa học, công nghệ thông
tin, truyền thông và các ngành kỹ thuật khác phát triển mạnh mẽ. Lợi
ích của xử lý số trong việc truyền các tín hiệu ngày càng được khẳng
định rõ ràng. Nó cũng được ứng dụng ở nhiều dạng khác nhau với những
hiệu quả đặc biệt là trong các ngành khoa học chứ không phải chỉ là một
môn học. Với mức độ phát triển ngày càng cao về cơ bản, về phương
pháp và khả năng ứng dụng nó đã lôi cuốn được nhiều kỹ sư, các nhà
toán học cũng như các nhà vật lý quan tâm nghiên cứu.
Khái niệm wavelet đã được đưa vào từ những năm 70 của thế kỷ
trước và ngày càng có nhiều ứng dụng trong khoa học, truyền thông,
công nghệ thông tin và các ngành kỹ thuật khác. Việc nghiên cứu khái
niệm cơ sở wavelet trên đường thẳng có ý nghĩa quan trọng trong lý
thuyết và ứng dụng thực tế.
Những hệ cổ điển của các cơ sở trực chuẩn trong không gian L2([0,1))
bao gồm các hàm mũ e2πimx :m∈Zvà tập hợp các hàm lượng giác
thích hợp (xem Định lý 2.2.1 bên dưới). Mô hình của những cơ sở này
trong không gian L2([α, β)),−∞ < α < β < +∞, sẽ có được bằng phép
tịnh tiến và phép co giãn thích hợp của các hàm số trên. Để tìm ra được
cơ sở trực chuẩn trong không gian L2(R)chúng ta có thể xét Rlà hợp
của các nửa khoảng liên tiếp sau:
[αj, αj+1), j ∈Z,−∞ < ... < αj< αj+1 < ... < +∞,
và xem xét từng cơ sở trên cho mỗi một không gian L2([αj, αj+1)), mở
rộng những phần tử của cơ sở bởi các hàm đặc trưng của [αj, αj+1)và
sau đó lấy tổng của các hàm có được. Cơ sở trực chuẩn này, tuy nhiên
tạo ra "hiệu ứng cạnh không mong muốn" tại điểm cuối αjkhi chúng
ta cố gắng biểu diễn một hàm theo cơ sở đó.
. .

3
Để khắc phục tình trạng đó, chúng ta cần xét đến các hàm trơn,
những hàm này thay thế cho hàm đặc trưng của [αj, αj+1)với j∈Z.
Trong trường hợp có sự phân chia đơn giản
R=[
n∈N
[n, n + 1)
thì chúng ta nghiên cứu hệ có dạng:
gm.n(x) = e2πimxg(x−n) : m, n ∈Z.
Đối với mỗi hệ của loại này (thường được gọi là cơ sở Gabor), để trở
thành một cơ sở trực chuẩn trong không gian L2(R)thì gkhông được
"quá trơn" hoặc có giá có kích thước nhỏ (very localized).
Điều này được trình bày rõ ràng trong phần 1.2.2 bởi Định lí Balian-
Low. Tuy nhiên nếu các cơ sở thích hợp gồm các hàm sin và cosin được
sử dụng, thì sẽ có nhiều tập hợp của hàm gtrơn một cách tuỳ ý và "very
localized", có thể được sử dụng để có được những cơ sở trực chuẩn trong
không gian L2(R).
Điều này sẽ được thực hiện trong phần 2.1, phần mà chúng ta sẽ trình
bày lí thuyết về phép chiếu trơn, được giới thiệu bởi Coifman và Meyer.
Lý thuyết này cho phép chúng ta "liên kết" những cơ sở thích hợp với
khoảng [αj, αj+1). Một loạt các ví dụ của việc xây dựng này đã được đưa
ra, nhưng phần lớn những ví dụ liên quan đến mục đích của chúng ta là
những ví dụ tạo ra wavelet trực chuẩn ψ∈L2(R)như:
ψi,k(x) = 2j
2ψ(2jx−k), j, k ∈Z
là
cơ
sở
trực
chuẩn
trong
không
gian
L2(R).
Tương
tự
như
vậy,
trong
phần
2.2
chúng
ta
sẽ
xây
dựng
nên
wavelet
Lemanrié
và
Meyer.
Ngoài
phần
Mở
đầu,
phần
Kết
luận,
luận
văn
gồm
2
chương.
Chương
1
Cơ
sở
trực
chuẩn
trong
không
gian
L2(R)
Trong
chương
này
trình
bày
các
khái
niệm
cơ
bản
về
không
gian
L2(R),
biến
đổi
Fourier
trong
không
gian
L2(R),
khái
niệm
cơ
sở
sóng
nhỏ
trong
không
gian
L2(R)
bao
gồm
định
nghĩa,
Định
lí
Balian-Low
và
các
ví
dụ.
. .