Kolmogorov widths, Grassmann manifolds and unfoldings of time series
- Authors: Buchstaber V.M.1
-
Affiliations:
- Steklov Mathematical Institute of Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia
- Issue: Vol 216, No 3 (2025)
- Pages: 49-68
- Section: Articles
- URL: https://journal-vniispk.ru/0368-8666/article/view/306686
- DOI: https://doi.org/10.4213/sm10240
- ID: 306686
Cite item
Abstract
Problems in Kolmogorov's theory of widths and the theory of unfoldings of time series are considered. These theories are related by means of the theory of extremal problems on the Grassmann manifolds $G(n,q)$ of $q$-dimensional linear subspaces of $\mathbb R^n$. The necessary information on the manifolds $G(n,q)$ is provided. Using an unfolding of a time series, the concept of the $q$-width of this series is introduced, and the $q$-width of a time series is calculated in the case of the functional of component analysis of the nodes of the unfolding. Using the Schubert basis of a $q$-dimensional linear subspace of $\mathbb R^n$ the concept of time series regression is introduced and its properties are described. An algorithm for the projection of a piecewise linear curve in $\mathbb R^n$ onto the space of unfoldings of time series is described and, on this basis, the concept of an $L$-approximation of a time series is introduced, where $L$ is an arbitrary $q$-dimensional subspace of $\mathbb R^n$. The results of calculations for discretizations of model functions and for time series obtained at a station monitoring the concentration of atmospheric $\mathrm{CO}_2$ are presented. Bibliography: 32 titles.
About the authors
Victor Matveevich Buchstaber
Steklov Mathematical Institute of Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia
Author for correspondence.
Email: buchstab@mi-ras.ru
Doctor of physico-mathematical sciences, Professor
References
- С. А. Айвазян, В. М. Бухштабер, И. С. Енюков, Л. Д. Мешалкин, Прикладная статистика. Классификация и снижение размерности, Финансы и статистика, М., 1989, 608 с.
- M. Ya. Antonovski, V. M. Buchstaber, L. S. Veksler, Application of multivariate statistical analysis for the detection of structural changes in the series of monitoring data, Working paper WP-91-037, IIASA, Laxenburg, 1991, 108 pp.
- Н. И. Ахиезер, “О наилучшем приближении аналитических функций”, Докл. АН СССР, 18:4-5 (1938), 241–245
- H. И. Ахиезер, М. Г. Крейн, “О наилучшем приближении периодических функций”, Докл. АН СССР, 15:2 (1937), 107–112
- К. И. Бабенко, “О наилучших приближениях одного класса аналитических функций”, Изв. АН СССР. Сер. матем., 22:5 (1958), 631–640
- В. М. Бухштабер, В. К. Маслов, “Факторный анализ на многообразиях и проблема выделения признаков в распознавании образов”, Изв. АН СССР. Техн. киберн., 6 (1975), 194–201
- В. М. Бухштабер, В. К. Маслов, “Факторный анализ и экстремальные задачи на многообразиях Грассмана”, Матем. методы решения эконом. задач, 7, Наука, М., 1977, 85–102
- V. M. Buchstaber, “Time series analysis and Grassmannians”, Applied problems of Radon transform, Amer. Math. Soc. Transl. Ser. 2, 162, Amer. Math. Soc., Providence, RI, 1994, 1–17
- В. М. Бухштабер, “Многомерные развертки временных рядов. Теоретические основы и алгоритмы”, Обозрение прикладной и промышл. математики. Сер. “Вероятность и статистика”, 4, № 4, ТВП, М., 1997, 629–645
- Главные компоненты временных рядов: метод “Гусеница”, ред. Д. Л. Данилов, А. А. Жиглявский, СПбГУ, СПб., 1997, 308 с.
- J. Favard, “Sur les meilleurs procedes d'approximation de certaines classes de fonctions par des polinômes trigonometriques”, Bull. Sci. Math., 61 (1937), 243–256
- Б. С. Кашин, “Поперечники некоторых конечномерных множеств и классов гладких функций”, Изв. АН СССР. Сер. матем., 41:2 (1977), 334–351
- Б. С. Кашин, Ю. В. Малыхин, К. С. Рютин, “Поперечник по Колмогорову и аппроксимативный ранг”, Гармонический анализ, теория приближений и теория чисел, Сборник статей. К 60-летию со дня рождения академика Сергея Владимировича Конягина, Труды МИАН, 303, МАИК “Наука/Интерпериодика”, М., 2018, 155–168
- А. Н. Колмогоров, Избранные труды. Математика и механика, Наука, М., 1985, 470 с.
- М. Г. Крейн, “К теории наилучшего приближения периодических функций”, Докл. АН СССР, 18:4-5 (1938), 245–251
- Г. Г. Магарил-Ильяев, “Тригонометрические поперечники соболевских классов функций на $R^n$”, Исследования по теории дифференцируемых функций многих переменных и ее приложениям. Часть 12, Сборник работ, Тр. МИАН СССР, 181, Наука, М., 1988, 147–155
- Г. Г. Магарил-Ильяев, “Средняя размерность, поперечники и оптимальное восстановление соболевских классов функций на прямой”, Матем. сб., 182:11 (1991), 1635–1656
- Г. Г. Магарил-Ильяев, “Средняя размерность и поперечники классов функций на прямой”, Докл. АН СССР, 318:1 (1991), 35–38
- Г. Г. Магарил-Ильяев, В. М. Тихомиров, “О точных значениях поперечников классов функций в $L_2$”, Докл. РАН , 344:5 (1995 ), 583–585
- Ю. В. Малыхин, “Поперечники и жесткость”, Матем. сб., 215:4 (2024), 117–148
- Дж. Милнор, Дж. Сташеф, Характеристические классы, Мир, М., 1979, 371 с.
- B. von Sz. Nagy, “Über gewisse Extremalfragen bei transformierten trigonometrischen Entwicklungen. I. Periodischer Fall”, Ber. Sächs. Akad. Wiss. Leipzig Math.-phys. Kl., 90, Sächs. Akad. Wiss. Leipzig, 1938, 103–134
- С. П. Новиков, И. А. Тайманов, Современные геометрические структуры и поля, МЦНМО, М., 2005, 584 с.
- F. Takens, “Detecting strange attractors in turbulence”, Dynamical systems and turbulence, Warwick 1980 (Coventry, 1979/1980), Lecture Notes in Math., 898, Springer, Berlin–New York, 1981, 366–381
- В. М. Тихомиров, “Поперечники множеств в функциональных пространствах и теория наилучших приближений”, УМН, 15:3(93) (1960), 81–120
- В. М. Тихомиров, “Одно замечание об $n$-мерных поперечниках множеств в банаховых пространствах”, УМН , 20:1(121) (1965), 227–230
- В. М. Тихомиров, “Некоторые вопросы теории приближений”, Матем. заметки, 9:5 (1971), 593–607
- В. М. Тихомиров, “Поперечники и энтропия”, УМН, 38:4(232) (1983), 91–99
- В. М. Тихомиров, “Теория приближений”, Анализ – 2, Итоги науки и техн. Сер. Соврем. пробл. матем. Фундам. направления, 14, ВИНИТИ, М., 1987, 103–260
- В. М. Тихомиров, “А. Н. Колмогоров и теория приближений”, УМН, 44:1(265) (1989), 83–122
- В. М. Тихомиров, “Три этапа развития теории приближений”, Труды МИАН, 319, Теория приближений, функциональный анализ и приложения (2022), 7–19
- Е. Е. Тыртышников, Матричный анализ и основы алгебры, МЦНМО, М., 2025, 496 с.
Supplementary files
