]> git.rustad.me Git - master/commitdiff
LAME
authorBjørn Rustad <bjorn@rustad.me>
Mon, 17 Nov 2014 19:32:32 +0000 (20:32 +0100)
committerBjørn Rustad <bjorn@rustad.me>
Mon, 17 Nov 2014 19:32:32 +0000 (20:32 +0100)
fig/area_proof.tex
fig/curve_edge.tex
theory.tex

index ed74ea2c1dd5d1026a07e5df45d2618f657839d1..a819764eba185698bf7fa6bfa85bb313a2810e19 100644 (file)
@@ -62,8 +62,6 @@
 \caption{
     A visual argument that $\delta^2 = \Delta \rho \norm{e}$. If extended
     to the whole plane, there will be the same amount of blue squares as
-    red squares, so their area must be equal. We have assumed a
-    reasonable discretization of the set of lines, such that $\Delta
-    \rho$ is equal and minimal for each family of lines.
+    red squares, so their area must be equal.
 }
 \label{fig:area_proof}
index 0ee87115fdd645e5fa8d1135cb3de0dba1b0d83c..5446e8e9c47612f1ef8153a9b9f55dec1934ecff 100644 (file)
@@ -1,33 +1,22 @@
 \centering
-\begin{tikzpicture}[scale=1.2]
-    \foreach \x in {0,...,5} {
-        \foreach \y in {0,...,5} {
+\begin{tikzpicture}[scale=2.0]
+    \foreach \x in {0,...,2} {
+        \foreach \y in {0,...,2} {
             \node[tiny vertex] (\x\y) at (\x, \y) {};
         }
     }
 
-    \clip (0, 0) rectangle (5, 5);
+    \clip (0, 0) rectangle (2, 2);
 
-    \path[nedge=4cm] (0,5) -- (2,4);
-    \path[nedge=4cm] (0,4) -- (2,3);
-    \path[nedge=4cm] (0,3) -- (2,2);
-    \path[nedge=4cm] (0,2) -- (2,1);
-    \path[nedge=4cm] (0,1) -- (2,0);
+    \path[nedge=4cm] (0,0) -- (2,2);
+    \path[nedge=4cm] (0,1) -- (2,3);
+    \path[nedge=4cm] (1,0) -- (3,2);
 
-    \path[nedge=4cm] (-1,1) -- (1,0);
+    \path (1,1) -- node[anchor=north west] {$b$} (2,2);
+    \path (0,0) -- node[anchor=south east] {$a$} (1,1);
 
-    \path[nedge=4cm] (1,5) -- (3,4);
-    \path[nedge=4cm] (1,4) -- (3,3);
-    \path[nedge=4cm] (1,3) -- (3,2);
-    \path[nedge=4cm] (1,2) -- (3,1);
-    \path[nedge=4cm] (1,1) -- (3,0);
-
-    \path[nedge=4cm] (2,5) -- (4,4);
-    \path[nedge=4cm] (3,5) -- (5,4);
-    \path[nedge=4cm] (4,5) -- (6,4);
-
-    \draw [cyan, xshift=4cm] plot [smooth, tension=2] coordinates {
-    (1,1) (2,1) (5,5) (3,3)};
+    \draw[cyan, very thick] plot [smooth, tension=1] coordinates {
+    (-1,1.0) (0.5,0.2) (0.8,1.4) (2,1.5)};
 
     %\path[dash] (2, 2) -- (5,2);
     %\path[dash] (2, 2) -- (5,5);
     %\path[edge] (a) -- (h);
     %\path[edge] (a) -- (i);
 
-    \path (4,1) [edge, <->, anchor=center] -- node[anchor=south
-    east,yshift=-3.5pt]
-    {$\Delta \rho$}
-    ($(5,0)!(4,1)!(3,1)$) ;
-
 \end{tikzpicture}
-\caption{One family of lines having the same $\phi$ parameter.}
+\caption{
+    Here our intersection approximation would not be correct, as only
+    the intersection with edge $b$ is counted in \fixme{ref}, even
+    though the curve intersects edge $a$ twice.
+}
 \label{fig:curve_edge}
index 58bcf3985b4f6a5049c0231657cb3b9b25ba6499..fa992505b42b86c325021212f7958a377358d81b 100644 (file)
@@ -1120,15 +1120,13 @@ later, and thus for an edge $e$ we will consider only the question of
 ``did $e$ cross $C$ or not?'' This amounts to checking whether the
 terminals of $e$ lie on each side of the perimeter $C$, and the
 approximation is exact for zero or one intersection points, but will, as
-we see in Figure \fixme{ref}, not be entirely correct when we have more.
+we see in Figure \ref{fig:curve_edge}, not be entirely correct when we
+have more.
 
 \begin{figure}
     \input{fig/curve_edge}
 \end{figure}
 
-\fixme{curve or perimeter here, maybe perimeter because then we know it
-follows the boundaries of the pixels.}
-
 The second difficulty is that in the discrete setting, we will only have
 an approximation of the metric tensor $M(x)$ for each point $x \in
 \mathcal{G}$, and it is thus not available for arbitrary intersection
@@ -1141,41 +1139,74 @@ $x$ somewhere on the edge $e_{ab}$, we approximate the metric tensor by
 \end{equation}
 the component-wise average of the tensors in the two end points of the
 edge. \fixme{really? componentwise? will that not mess up the
-eigenvalues?}
+eigenvalues? sure, a bit, but it won't change consistency..}
+
+\fixme{
+    we must define what we mean by a reasonable line family. meaning
+    each line goes through more than one grid point. and there are no
+    grid points withoug a line through it
+}
 
 \begin{figure}
     \input{fig/area_proof}
 \end{figure}
+
+\begin{lemma}
 For each family of lines given by an angle parameter $\phi$ we have the
 relation
 \begin{equation}
-    \Delta \rho = \delta^2 / \norm{e},
+    \delta^2 = \norm{e} \Delta \rho
 \end{equation}
-which is easy to verify for simple angles $\phi$. For a general argument
+\end{lemma}
+\begin{proof}
+    Consider two partitions of the plane $\mathbb{R}^2$ as shown in
+    Figure \ref{fig:area_proof}. The blue squares area $\delta^2$,
+    while the red rectangles have length $\norm{e}$ and width $\Delta
+    rho$. The blue grid repeats with a period of $\delta$ in both
+    directions. Each grid point is also the terminal of two edges going
+    each in the directions $\phi$ and $-\phi$. And also from each grid
+    point we draw a line of length $\Delta \rho$ to the next line. From
+    this construction, the red partition is also periodic with period
+    $\delta$ in both directions.
+
+    Consider a \fixme{donut} tile of size $\delta \cdot \delta$ where
+    the left side is connected to the right, and the top to the bottom.
+
+    We can use a tile of size $\delta \cdot \delta$ of the original red
+    and blue partition to partition this \fixme{donut} tile as well.
+\end{proof}
+\begin{proof}
+    This is easy to verify for simple angles $\phi = \{0,
+    \sfrac{\pi}{4}, \sfrac{\pi}{2}, \hdots\}$. For a general argument
 consider the Figure \ref{fig:area_proof}, and call the blue squares
 $\delta$-squares, and the red rectangles $\rho$-rectangles. The
 $\delta$-squares have area $\delta^2$, while the $\rho$-rectangles have
 area $\Delta \rho \cdot \abs{e}$. Our goal is to show that these are equal.
 First note that we have a periodicity in both directions with period
-$\delta$. Thus each $\delta$-square looks exactly the same. Further,
-each $\rho$-rectangle is partitioned by blue lines into the similar
-parts such that
+$\delta$, and each $\delta$-square looks exactly the same. Further,
+each $\rho$-rectangle is partitioned by the blue grid into the
+subsets $A_i$ such that
 \begin{equation}
-    A = \bigcup_{i=1}^{i \leq m} A_i
+    A = \bigcup_{i=1}^{i \leq m} A_i,
 \end{equation}
-where $A$ is the set of points in a $\rho$-rectangle and $A_i$ is one of
-its parts. Since all $\delta$-squares look the same, we can find all
+where $A$ is the set of points in a $\rho$-rectangle. All
+$\rho$-rectangles start in a grid point, so the will decompose in the
+same way. Since all $\delta$-squares look the same, we can find all
 $A_i$ in a given $\delta$-square such that
 \begin{equation}
     \delta^2 \geq \abs{\bigcup_{i=1}^{i \leq m} A_i} = \Delta \rho \abs{e}.
 \end{equation}
-Since the $\rho$-rectangles are a partition of the plane, each point in
+Further the $\rho$-rectangles partition the plane and thus each point in
 a $\delta$-square is also in a $\rho$-rectangle, and each
 $\rho$-rectangle consists of the same parts $A_i$, and thus
 \begin{equation}
     \delta^2 \leq \abs{\bigcup_{i=1}^{i \leq m} A_i} = \Delta \rho \abs{e}.
 \end{equation}
-We can then conclude that $\delta^2 = \Delta \rho \abs{e}$. Inserting
+\fixme{we are missing some argument that we don't have more than one
+$A_i$ in the square}
+We can then conclude that $\delta^2 = \Delta \rho \abs{e}$.
+\end{proof}
+Inserting
 this into the curve length approximation we obtain
 \begin{equation}
     \abs{C}_M \approx \sum_{e \cap C} \frac{\det M(e) \norm{e}^2