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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 01.08.2024

Просмотров: 130

Скачиваний: 0

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

19

§.0.3. Известные результаты по близким проблеял.

Остановимся подробнее на работах ил близко!-! нам облас- '

ти - отыскании асимптотически оптимальных форм с узлами на ' решётках.

Выше мы говорили о работах С.Л.Соболева. Сейчас оста­

новимся на результатах других авторов.

И.Бабушка установил важзме свойства экстремальней

функции оптимального функционала погрешности , вычис­

лил оптимальный функционал

по грешное™ в периодическом слу-

чае для

пространств Н г

ввёл и исследовал понятие универ­

сальной

оптимальности,

т.е.

чшимальности данной формулы

над несколькими пространствами [2.2} ,[2.о]

NH.С.Бахвалов и И.Ф.Шарыгин получили оценки снизу для

норм функционалов погрешостей при произвольных узлах и весах над лиодгими банаховыми пространствами \3.23Дз.зТ^ Г_Зо] и др. Э-ii. оценки имеют больное зныч^-пие, так как поз­

воляет оценивать качества любых формул, а в решётчатом слу­

чае выделять формулы оптимальные по порядку - достаточно по­ лучить соо тв етствующие оценки сверху.

Л.В.Войтишек вычислила кубатурные формулы Соболева для некоторых многогранников [ 7 ] Н.В.Блинов вычислил их

для некоторых плоских областей о кусочно гладкими граница^ ми [ б ]

В. И. Поло вин кин распространил теорию асимптотической оп­

тимальности на интегралы с весом ^14. , получил результа­

ты по асимптотической оптимальности для ряда эквивалентных норыировок W z m (12) Г.14.23

2 0

Ц.Б.ШоГпксуров устаногил асшллтотическую оптимальность фор­

мул Соболева ,гщя одной из эквивалентных нормировок пространств

Т.X.Шарипов установил универсальную асимптотическую опти­

мальность формулы фямоугольников при интегрировании по

основному гЕрюду периодических функций из гальбертовых

пространств

Иg

С2 9^ .

 

 

 

 

§ 0.4. Общее описание основных результатов.

 

Паши результаты ^формулированы в настоящей работе в

виде

определили

(определения' G - 9 ), теореы (теоремы

1 -

8 ) , описания построения формул нового

вида <глава 1У).

 

Основное содержание этих результатов такое.

 

На пространстве периодических функций

В

(доволь­

но произвольном,

но не весовом) доказано существование эк-

вивала!тной нормировки,

при введении которой формула прямо­

угольников

 

 

 

 

 

становится

оптимальной. Правило введения эквивалентной нор-^

мы выписано - это

 

 

 

 

Ц£( ~>11~

= m »

( | l i - w - f . l | g ) | f e | )

(теореиа 1)

При этих таг ограничениях на Ь > установлена оценка снизу для любого функционала погрешности

К -^о

(теорема 2)

i


2 1

Даётся аксиоматически!! подход к проблеме псимптотическоГ. оптг.шшюети lyineujionanoB с ослаолешо регулярна.! погршшчшэ.! слоем шд гилыхфтовилн пространствами (главы 1,Л, определения 5 - 9 , теоремы 3 - 6) и банаховыми прост­

ранствами функции с пегрершнмли нроизгю,:цш.!и некоторых по­ рядков (гл. Ш, теоремы 7 , 8 ) .

Идея этоП оксисмстики состоит Б том, что для асимптотичес­

ком оптиыьльности фунгацонапоп погрешности с ослаоленно регулярнш пограничный CJDCM над рассмотренными пространства­ ми достаточна оптимальность по порядку этих Функционалов над некоторыми другими пространствами - в частности, над

пространствами V/^ Д" я всех hrv из некоторого интерва­

ла С и ъ м л д Показано, что функционалы Соболева удовлетворяют тре­

бованиям, наложенным аксиоиатикой ( п° 1,2.3 ).

Построены ноше функционалы, также удовлетворянцие требованиям аксиоматики, и, следовательно, также являющие­ ся универсально асимптотически оптимальными (гл. 1У).

Идея построения этих ;орыул состоит в привлечении локальных методов теории линейных уравнении с частыми производным!, опираемся на операции разбиения единицы-и локальное рас­ прямление границы.

IptfljioJcejiiiJit метод является .более экономным и реализуем для областей с гледми.и границами.

8 заклгнение, в §§ 5.2, 5 . 1 , мы формулируем никоторые выводы и те в&дачх, гокше еовникли в связи с примененны- ым аьык методами и подучаиьыи реы_,дьтьт£ыи.

2 2

Г Л А В А 1

от\шыш ПОРЯДОК КУБАТУРНЫХ •ирш •

§1.1. Интегрирование периодичесжх Функций.

Вэтом параграфе ш выясним вид оптимального функцио­

нала погрешности

над произвольным пространством В

и

покажем, как мо.ио перенормировать его, чтобы оптимальной .

стала формула

 

 

 

t l r ' ^

- t ^ - k K H

ft*-кh)

(1.1.U)

Сразу отметим, что хотя говорится о "произвольном" В и класс изучаемых действительно, широк, но мы с

самого начала исключаем из рассмотрения весовые пространст­ ва, потому что всегда требуем инвариантности нормы по сдвигам аргумента Функции - свойство (0 . 2 . 3) .

тР 1.1.1. Оптимальные Формулы.

Леша 1. Над банаховым пространством В со свойст­

вами (0 . 2 . 2),(0 . 2 . 3) один из оптимальных функционалов пог­ решности имеет вид

Это утверядение для строго выпуклых пространств бы­ ло установлено С.Л.Соболевым [19 . 12^ в приведенном здесь виде его независимо получил Г.Н.Салютов.

Доказательство.

. Пусть оптимальный функционал ьадаётся формулой

Ь-

J4

к А 6(3


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 3

 

 

 

 

 

Для любого

целочисленного

вектора

3

с условием

Sj

= °

 

l

,

. ,

^ h . - i - l

 

Cj

= 1,..., *Л

 

'

Функционал

l

i

'

(х^Л

 

 

 

 

 

определенный правилом

имеет

норму,

равную норме функционала

{

' - k ^ i ^ c f C . ' '

t t - ^ C x ' j ] ^

 

 

 

с а м

является

фуншроналом погрешности:

где

 

С„

-

 

коэффициенты оптимального

функционала, перио-

начально

заданные

в точках

кКе£?

 

и периодически про­

долженные на всё

пространство.

 

 

 

 

 

Значит,

 

^"Ц.с *л ^-К,бЗ<.

тоже оптимальный функционал.

Среднее

 

арифметическое по всем

S

функционалов

является

функционалом погрешности. Очевидно, все коэффи­

циенты

СКо

 

функционала .

 

 

равны друг другу

С

 

= (const

 

п о к ) = с в )

норма

 

 

не превосходит

И i ? w l U , = Н е - к м

Ц л , т ,

е ' • и °^сЦ-тоже

оптимальный

функционал.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Чтобы яснее представить себе положение,

вычислим я » - ,

ный вид оптимального функционала ( 1 . 1 . 2 ) ,

т . е . , постоян­

ную

CD

(к.)

 

для некоторых конкретных пространств.

Следующий результат при

р = 2

был установлен И.Бабушкой

[ 2 . 3 ]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

Леша 2.

Пусть

J*(*)

функция дискретного аргумента

к

со

свойством:

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

 

 

 

2.4

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

для некоторого

р ,

1 s

f s

м 1

 

 

 

 

( <r i

/

P

 

*)

 

 

(1.1.3)

Тогда над пространством

Hp

Функционал

 

погрешности

 

(1 . 1 . *)

с

 

 

 

 

 

 

 

,

_

I

 

 

 

 

J . + J . - 1

(1 . 1 . 4)

является

оптимальным.

 

 

 

 

 

Доказательство.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

— ц

 

 

 

 

 

Сопряженным к

Н в

является пространство всех обоб-

 

 

 

г

 

^

 

 

 

щенных функции вида

 

 

 

 

 

 

с конечной нормой

 

 

IJUI

 

 

 

 

 

 

 

 

Hp

Каждая обобщенная функция £-(эч> задаёт фушаиснал на

по правилу

 

 

 

 

 

 

 

 

< t t x ^ , f c x j > » ZI t s 5-j.

.

»

 

В частности, в ряды Фурье раскладываются и функционалы

•погрешностей. По лемие 1 один из оптимальных функционалов

погрешностей можно записать в пиде

 

 

 

КоэффициентыФурье,функционала

такого

вида есть

ll-i-c0t

L° = - c D для

& =ч Г

^

( -

любой целочис­

ленный вектор), для остальных s

 

= о При любом выборе

С 0 норма-этого функционала

раит

 

 

 

*)

Прир = оо C2 1 | Q k \PY'p - 4

а р | а - к \

- по о предела/ир.


2 5

V

C^-j соответствующее оптимальному функционалу, даёт мини­

мум функции <^

Из последней формулы непосредственно

видно, что

оптишлыюе

С„ не может

быть комплексным, а

на действительно!-,

оси не макет быть вне

отрезка

\_0,1^

Остаётся найти точку

минимума ^ ( О на

отрезке [ 0 , l j

При \ £ f '<

оо

 

рассмотрим чункцию

 

 

Она непрерывно ди^^енцируема на \o,l\

, дачки минимума

легко находится и даётся формулой (1.1.4)

 

 

~Орш р'=оо

 

 

 

 

 

 

 

 

Пусть

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

= S-U.P

U

 

 

 

 

Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ыюпшуи нериы -будет достигаться при

1 -

с. -

с с _

ми

С* ? 4

а-1),

«*о

совпадает с формулой

{1.1Л).

Тазш ооразом, мы шдми, « о для пространств

 

О < c , ( * i t i )

но

С(к)

прешпен ы 1 при к

О .

Оиввы-

« е ю я , еп

(;вог^-за

 

С. 4) шеяг общий идзахтер.

Л***»* 3.

Еслм про«райство Б

уцивдетворяет услови-