Ergodenzerlegung

In der Theorie dynamischer Systeme, spezieller der Theorie maßerhaltender Abbildungen, ist die Ergodenzerlegung ein wichtiges Hilfsmittel, um die Untersuchung allgemeiner dynamischer Systeme auf die Untersuchung ergodischer Systeme zurückführen zu können.

Im Allgemeinen lassen sich invariante Maße nicht einfach als Summe oder Linearkombination ergodischer Maße zerlegen, sondern man braucht kompliziertere Zerlegungsabbildungen, bei denen über den Raum der ergodischen Maße integriert werden muss.

Zerlegungsabbildung

Es sei $(X,\omega )$ ein Standard-Borel-Raum mit einer messbaren Wirkung einer Gruppe $G$.

Wir bezeichnen mit $M^{G}(X)$ den Raum der $G$-invarianten Wahrscheinlichkeitsmaße als Teilmenge des (lokal-konvexen) topologischen Vektorraums der signierten Radon-Maße mit der schwach-*-Topologie und der Borelschen σ-Algebra. Weiter sei $E^{G}(X)\subset M^{G}(X)$ der (kompakte und konvexe) Unterraum der ergodischen Wahrscheinlichkeitsmaße.

Eine Zerlegungsabbildung ist eine messbare Abbildung

$\beta \colon X\to E^{G}(X)$

$x\mapsto \beta _{x}$

mit folgenden Eigenschaften:

• für alle $g\in G,x\in X$ ist $\beta _{gx}=\beta _{x}$
• für alle $\eta \in E^{G}(X)$ ist $X_{\eta }:=\beta ^{-1}(\eta )$ messbar und $\eta (X_{\eta })=1$
• für alle $\mu \in M^{G}(X)$ und alle messbaren Teilmengen $A\subset X$ gilt

$\mu (A)=\int _{X}\beta _{x}(A)d\mu (x)$.

Ergodenzerlegung

Es sei $G$ eine abzählbare Gruppe und $(X,\omega )$ ein Standard-Borel-Raum mit einer messbaren Wirkung der Gruppe $G$. Wenn $M^{G}(X)\not =\emptyset$, dann ist $E^{G}(X)\not =\emptyset$ und es gibt eine Zerlegungsabbildung $\beta \colon X\to E^{G}(X)$ mit obigen Eigenschaften.

Eindeutigkeit

Die Ergodenzerlegung ist eindeutig in folgendem Sinne:

• Wenn $\beta ,\beta ^{\prime }\colon X\to E^{G}(X)$ zwei Abbildungen mit den obigen Eigenschaften sind, dann gilt $\beta _{x}=\beta _{x}^{\prime }$ für alle $x\in X\setminus N$ mit einer Menge $N$, die $\mu (N)=0$ für alle $\mu \in M^{G}(X)$ erfüllt.

Beispiele

• Für $\alpha =e^{2\pi i/n},n\in \mathbb {N}$ betrachte die Wirkung von $G=\mathbb {Z}$ auf $X=S^{1}\subset \mathbb {C}$ durch $(m,z)\to \alpha ^{m}z$ für $m\in \mathbb {Z} ,z\in S^{1}$. Dann ist für alle Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle z\in S^1}

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und Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \beta_z} ist die Gleichverteilung auf der endlichen Menge Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle X_{\beta_z}} .

• Sei Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \alpha\in S^1\subset\Complex} keine Einheitswurzel und die Wirkung von Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle G=\Z} auf Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle X=S^1\times\left[0,1\right]} gegeben durch Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle (m,(z,t))\to (\alpha^mz,t)} für Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle m\in \Z,(z,t)\in S^1\times\left[0,1\right]} . Dann ist für alle Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle (z,t)\in S^1\times\left[0,1\right]}

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle X_{\beta_{(z,t)}}=S^1\times\left\{t\right\}}

und Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \beta_{(z,t)}} ist die Gleichverteilung (das normierte Lebesgue-Maß) auf Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle S^1} .

Literatur

• V. S. Varadarajan: Groups of automorphisms of Borel spaces. Trans. Amer. Math. Soc. 109 (1963), 191–220. pdf

Weblinks

• Albarrán: A guide to the ergodic decomposition theorem
• Löh: The ergodic decomposition theorem