Файл: Рамазанов М.Д. Лекции по теории приближенного интегрирования.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 01.08.2024

Просмотров: 101

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

4 0 5

при к — о .

НОРМЫ

Доказательство. Оценка свиву'функционала т.ф.п.

"£-£*00 известна из теоремы 2

Остается получить

такую хе оценку сверху

 

 

 

 

 

(3.3.1)

и тогда лемма будет доказана.

 

 

 

Прежде всего отметим, что

B l

вложено в ^

В 1 & ^ »

Это следует из того, что В^с В£

при = -жр > <\,

для 'лю­

бого nv ц совпадения

с

с точностью до

эквивалентных нормировок.

 

 

 

Значит, с некоторой постоянной

 

 

а для сопояжешнх пространств справедливо обратное вло-

ханм (ЬДУ=> Jft

и неравенство для норм

'

H&hizr

* ci«wu

 

< э *3 '2 )

Начнём

основную оценку. Вриведенная шже выкладка

есть просто

несколько раз примененное неравенство треу­

гольника

1

1 1 0

t

для краткости отдельные слагаемые соответственно их по­ рядку, обозначим; символами 1,П,Ш, получая з 1±Ж*Ж.

№одое слагаемое знчислим отдельно, причем мы пока­ жем, что

I * СII

to % : г

С1+ ° w) > к

" 0 >

 

а П. и

jjf

есть o(fcm )= o(||dt(ic)||(|^

при к* о .

Очевидно,

что это и: дает неравенство-, (3.3.1)

согласно (3.3-.2).',,

 

 

 

Это£ выражение нам уже встречалось в доказательстве

лешы 18, мы оценим, его

сверху через

о ( к 4 ) .

Для оценки U воспользуемся тем,

что

в£ о Вт е с: <£г

и поэтому

( 8^,)* = - # 2

 

 

 


01 •* .j-

как было показано в доказательстве леммы 18 (свойство 3 ) , o C d 4 ) . Заметим, что здесь к используется условие

по определению ( В н о р м ы ,

Мы мохем выбрать последовательность функций { i -

(х) | • L }

- нормы которых равны 1:

 

г л о = с ( т л х | Г ^ с ^ | г Ц „ | ) = 1

(3.3.3)

и которые реализуют написанный супремум в пределе:

 

Обобщенная функция ££*(•*) ( f - & ) " " ^ ' v (х/G!( щ)

симметрична относительно координатных плоскостей, прохо­

дящих через точку зс=Ь> (<,!,..,<) -

центр носителя

^ ' ( х ) .

(

I»)

 

 

Поэтому и последовательность f

(*.)

можно подоирать

обла­

дающей-этим свойством - дополнительно к ( 3 . 3 . 3 . ) , ( 3 . 3 . 4 ) . Пусть это так и сделано.

Покажем сейчас, как заменить функции J ^ 0 0 на та-

112

кие, которые кроми виех перечисленных свойств ^'"'(х) обладают еще одним - периодичны с основным периодом QK„ ,

Образуем функцию

 

^

(

1г^\х-)

при

х<= S4 pp £ " 0 3 = Q*t.

 

 

 

^

i - ( i ) ( x - K k i )

при

 

осе

Q k o O V

То-есть это функция

f^Cx) над областью

О. А.»,

повторен­

ная сдвигами

над областями

Qlv«0O.

Ф 1 ' \ Х )

периодична

с основным периодом

Ок„.

 

 

 

 

 

 

 

Ввиду отмоченной выше симметричности

i-( i (x") функция

ф1 1 Сх) получилась непрерывной.

 

 

 

 

 

 

Так как

j - ^ V x l

удовлетворяла

условию

Гёльдера с

показателем

(причем

у - ч ) _и консч .нтой Гёльдера

глах I rr j-^Vx)|

т о й

Ф^(х^

удовлетворяет

такому же

условию Гёльдера,

причем

 

 

 

 

 

 

 

 

т.ах

| Г г ф у Ь о 1 * .

 

m a x

| Г V b o l

(3 . 3,5)

Рассмотрим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ф < "

-, $ ф *

- ) olx.

И функцию

• .

 

 

 

<*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ф ч х > - ф ^ Я с н о , ЧТО

 

 

 

 

 

 

 

 

 

mXa x | Г Ч ф ^ х ) -

]

| = пшх I Г * ф % | s

1 г У 7

Значит,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ф ( П о о - Ф , а , « £ Г

*

 

 

 

 

 

< 3 - 3 - 6 )

Рассмотрим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-^|Дх)0

*•)

Щ

* 1

Ч Л

Л

Ф

Е

' .

 

-

 

,(3,3.7)


l i b

Последнее

слагаемое

есть о(_!{") равномерно по j .

Действительно,

,

во-первых,

 

(3.3.8)

равномерно

по J .

 

Во-вторых

,

 

 

Ввиду

компактности

вложения

ВХ

в

С

можем

 

считать (так

и сделаем)

f ^ O )

сходящейся в

С

пос­

ледовательностью. Тогда

в силу (3.3,9)

последовательность

чисел

Ф^

также сходящаяся. Поэтому сходится и после­

довательность скалярных произведений ( 3 . 3 . 7 ) ,

причем,

^

как мы показали,

 

 

 

 

 

 

 

 

t.

ъ-Ь

, /

\Ч*

г Id

\ (Ь<*1Л

d S ^ l -

 

(3.3.9)

= 1 + ©со.

1 ih

Из (3.3.6) и (3. 3,9) легко следует, что для после-

'довательности функций

выполняются следующие условия

а-—»

При этом функции

^(J\*-) периодичны с основным перио­

дом Q/i,,.

 

 

 

 

 

Повторим с

этим же периодом

Qk„

функцию £\°0-)

с её мосителя на всё пространство, положив

 

>

• / S f r * ) "Р и

 

<Г, ( х ) =

•(

 

 

 

Заметим,

что

 

 

 

 

^)-^u

(х / 4 Л ) -

*)

\ W

6f л) /I С gj. Г *

* С, I[<-^(x)](f лГи(*/^'0|(£/Г =

i

Теперь воспользуемся равенством (3 . 3 . 10), чтобы оценить

Т сверху


1 1 5

= e - w

i < лk V ) о- д ) 2 u о i (г, «о, 80 > cxi»iс о *

* L 4 ! 0 - ^ ~ u ( * l ^ f e r ^CO =

что и требовалось доказать.

Повторим схему доказательства теоремы 7.

Мы имеем оценку снизу любого функционала погреш­ ности (теорема. 2 )

1

Функционалы, что и в доказательстве теоремы 7.

Для { 1^

{tJ(

опять имеем (3.2.28) и поэтому

Отсюда

4

 

j Ч О О П * *

ы*(4,М)

 

то-есть, как мы уие

знаем,

(

Но W ^ o

Поэтому

1 1 6

1 ~ J

(3.3.14)

Оценка сверху { ^ ^ W J l i t X

делается теперь, как в

теореме 7 :

 

Разделив

обе

части

на , 1| ^ (x)|l

у*

-

и

!

устремив

lv

к нулю,

цриходим к неравенству

 

 

Посколысу (3.3.15) выполнено для СКОЛЕ

угодно малых

к0 5

можем написать

 

'

 

 

'* .

Это и даёт требуемую оценку сверху

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3.3 Л 6 )

А (3.3.12) вместе с (3.3.16) о'зкачают асимптотическую оптимальность функционала погрешости \{ ^^it,

удовлетворящего условиям теоремы. -


Г Л А В А 1У ' ПОСТРОЕНИЕ СПЕЦИАЛЬНОЕ НУБАТУРНОЛ ФОРМУЛЫ

Нубатурные формулы, асимптотически оптимальные

над несколькими пространствами или классам! пространств называются универсально асимптотически оптимальными. Понятие универсальной оптимальности введено И.Бабушкой

Г 1 ] •

Пример универсально асимптотически оптимальной ку-

батурноИ формулы даёт формула прямоугольников

 

 

 

 

в

периодичес]яэм случае.

 

 

Действщтел^но,

как мы видим, она асимптотически

опти­

мальна (

и даже

просто оптимальна)

над любым" В

прост­

ранством

с естестБеттьм!

условиями

I 0 , i . ' . 3 ) , ( l . r . l 0 ) и

подходящей эквивалентной

нормировкой.

 

 

 

Понятие "универсальной асимптотической

оптималь­

ности в одной из^квивалентн^х нормировок"

отвечает су­

ществу дели: «w-ея это свойство Для

конкретной

кубатурной

формулы, мы уверены в её хороших оптимальных

свойствах

на заданном множестве* функ^и. Свойство универсальности даёт возмоянисть при интегрировании ^конкретной Фуши+ж удобнее выбрать то иа пространств среди множества содер­ жащих данную функцию, которое лучше учитывает свойства функции. Вмэсте с тем редко бывает возможно точно выиис-. лить норму функции, остаётся удовольствоваться оценками норыь - а для этого достаточно одной из эквивалентных нормировок.

Исследования, доведенные нами в предыдущих главах,