Файл: Малоземов В.Н. Совместное приближение функции и ее производных.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 02.08.2024
Просмотров: 67
Скачиваний: 0
п — т ( р — 1)
Заменим в неравенстве (Б.20) п. на N =
возведем его в степень р. Тогда получим
|
|
|
|
|
а р |
|
|
х р + ^ |
Csp ( - \ ) sx p- sx {2m+1)sQ%{x2) |
< |
- Л т |
|
|
|
|
~ЙР' |
|
|||
или |
|
|
|
|
|
|
X |
х Р-\-Ъп 2 |
s - \ n s !х Ц т (J -1 ) |
|
■ |
лР |
(Б.21) |
( — 1 ) J _ 1 C |
|
•( р |
||||
S = |
1 |
|
||||
|
|
|
|
|
Сумма, стоящая в левой части последнего неравенства, есть полином относительно х2 степени не выше т (р — I) + N p ^ n . Обозначим его через Pn(z). Полином Pn {z) — требуемый. Дей-, ствителы-ю, в силу (Б.21)
\ х Р- Х Р+2тРп{х2) \ ^ < Np ‘
Осталось заметить, что
J_ |
< J _ . ______ 1’______. ________P_______ L < |
||||
N |
n n — m(p— 1). j |
j |
m (p — |
l) + p n |
'''• |
|
p |
|
n |
|
|
<p(m(p—\)+p+ 1 ) - ^ .
Теорема доказана.
С л ед с т в и е . При любых натуральных p, m и п найдется алгебраический полином Qn(x) степени не выше п такой, что для X œ [0, 1] будет
\x r - XP+”Qn(x ) \< ± bfL .
Д о к а з а т е л ь с т в о . Достаточно в теореме Б.2 заменить р на 2р и X 2 на х.
В.Кратное интерполирование
1.Пусть заданы числа
■*і. Уі.У{1).---.у{в,“ 1),
*2. У2>У ^ , - - - > У ^ _1),Х
(V -1)
Хт> У«. Уй}. ■ ••- Ут
т
и пусть У аг = /г+ 1 . Требуется построить алгебраический по-
і= 1
лином Ln (X) степени не выше п такой, что
■ |
(а*) = yik) ( s e [ l : m ] , £<=[0 :0, — 1 ]). |
Поставленная задача разрешима и притом единственным образом. Это следует из того, что линейная относительно коэф
фициентов полинома Ln (x) однородная система (ад) = О имеет только нулевое решение, ибо полиномом n-й степени, имеющим с учетом кратности п+1 нуль, может быть только по лином, тождественно равный нулю.
Очевидно, L„ (х) может быть представлен в виде
|
|
|
|
|
|
т |
аі~1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
Ln{x)= У |
У у \» Н і}{х), |
|
(В.1 ) |
||||||
|
|
|
|
|
іТ і f T О |
|
|
|
|
|
|
||
где Ніі{х) — полиномы |
/г-н степени, |
определяемые условиями |
|||||||||||
|
|
|
|
|
’ 0, |
если |
s Ф і, |
Ігф j, |
|
|
|||
|
|
|
|
[*.) |
|
0, |
если |
s = |
г, |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
1, |
если |
s = |
г, |
k — j. |
|
|
|
Действительно, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
ГП аі 1 |
|
|
|
а -1 |
|
|
|
|
|
|
|
IÏ’M “2 2 Л Л 'М “ 2 yWM-y?’. |
||||||||||||
|
|
|
I = 1 j = о |
|
|
|
у=0 |
|
|
|
|
|
|
|
Покажем, что |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Н |
(х \ |
— 1 |
Q 0-') |
‘ у |
|
1 [ (■* — -*г)иЛ (ѵ) |
f r |
— x V 1 |
(R 9) |
||||
' |
Л |
(х-Х;)°Г' |
2 і |
|
ѵ!|_ Q(JC) |
|
Іѵ^д-Л^ |
Xi) ’ |
(B-2) |
||||
|
|
|
v |
u |
-1= 0 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
где |
2 (A') = |
fl (A — A;)“ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
/ <= 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пусть яфі. Так как |
Ни (х)'= (а — AJ)a^Qy (а), где Qij{x) |
||||||||||||
полиномы степени п — as, то |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
H if (Ai) = 0 для |
£<= [0 :as — Г], / е |
[0 :ог — 1]. |
|
||||||||
Далее Нц {х) = (х — Хі)іРі}{х) ; отсюда |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
H tf (а,-) = 0 |
для k е |
[0 :j |
— 1 ]. |
|
|
|||||
|
Осталось показать, что |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Н \Н х і) = 1; |
Н ${ { х і) |
= |
0 для |
kf=[j + |
1 :о( — 1]. |
(В.З) |
По формуле Лейбница для й-й производной от произведения двух функций получим
/ |
/ |
( |
* |
) |
|
( |
Г |
й(л) |
П |
] |
P W " 1 |
1 |
[(А-АгУО(V) |
|
||||||
|
|
ѵ |
|
|
|
|
V |
- |
|
Q(x) |
L |
|
||||||||
Ml} |
|
~w |
Л W |
|
.(х— *йХ |
L |
J U |
V ! |
|
Jѵ=і- Х |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
V — |
0 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
■‘+J |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s (Л |
(ft-P) |
j |
|
|||
X (X — Х,;)Ѵ |
|
|
|
|
|
р =} |
|
(Х— x{fl ,v- = .v; |
(P—J) ! X |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(P-J) |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
X |
{X — Xifi |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
S {X) |
|
JA- = Xt p\ |
|
|
|
|
|
|||||||
Воспользуемся равенством |
|
c kCjp = |
CJkCpkZjj. Это даст |
|
||||||||||||||||
|
и « 1w |
= |
c i |
2 |
|
е д |
j Г |
|
a |
W |
1(ft-P) |
(x —Xjfl |
(p - i ) |
|
||||||
|
|
J |
[(X- |
Xi) \ X= X, L |
Й ( Л |
J |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
p=y |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
. |
k~J . |
|
Г |
SW |
|
J(ft- j - 1) Ux-xtfï](0 |
|
||||||||||
|
|
Ci |
У |
c i - J |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
JBOi |
|
|
(JC— Xi)al_x = xl |
|
Ol |
Я4 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
1 = 0 |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
- |
W I d k ~ |
|
J |
|
|
a (x) |
|
(x — xi)ai |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
— bft |
— |
|
|
|
(.X —Xifl |
a W |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
dxb-j |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
откуда и следует |
(В.З). Утверждение доказано. |
jct= —1; |
х2=1; аі = |
|||||||||||||||||
2. |
Рассмотрим |
|
частный |
случай: т = 2; |
||||||||||||||||
= а2= г+ 1 . |
В |
силу (В.1) |
и (В.2) |
получим |
следующее |
пред |
||||||||||||||
ставление для интерполяционного полинома: |
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
L2r+iW = |
2 |
(1 — *2У [y[»ar. (x) + |
yU)brJ {x)), |
(B.4) |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
j =;° |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
arj(x) |
и brj(x) — некоторые |
алгебраические полиномы сте |
|||||||||||||||||
пени не выше 2 (г —j) +1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Г.Модули непрерывности
1.Пусть f(x) — непрерывная на отрезке .[а, Ъ] функция. Положим
ш(8) = о) (/; |
8) = |
sup | / (-»Ci) —/ ( * 3) 1 , |
|
I -^i —''’a ! ^ 3 |
|
|
х 1гл\л<=[а} Ь] |
|
где 0 ^ ô < oo. Функция |
со(Ô) |
называется модулем непрерыв |
ности функции f(x). Модуль |
непрерывности обладает следую |
|
щими свойствами: |
|
|
I.со(0) =0;
II.со (б) не убывает с ростом ô;
III.Для любых неотрицательных ôi и б2
ш(^і + 83) о* (8j)-J-<о (82);
IV. со(ö) непрерывен на [0, оо].
Первые два свойства очевидны из определения.
Докажем третье свойство. Пусть \х і— x2|^ ô r f ô 2 и для определенности a ^ x 1^Zx2^ b . Тогда найдется1точка х, Xi^.x^Zx2, такая, что \х\— x |^ Ô i, |х — х2|^ б 2. Действительно, можно положить
- _( Хо, если х 2— Хі 5Ь
( Х[ + |
&і в противном |
случае. |
|
|
||||
Теперь имеем |
|
|
|
|
|
|
|
|
I/ (-И) — / (х2) I < |
I / |
(х і) - |
f ( x ) I + |
I / (х) - / |
{х2)I < |
|||
откуда и следует III. |
|
w (°і) + |
№(8а), |
|
|
|
|
|
|
|
свойства |
IV, |
замечаем |
прежде |
|||
Переходя к доказательству |
||||||||
всего, что со(ô) непрерывен в нуле справа в |
силу |
равномерной |
||||||
непрерывности f(x) на |
[а, 0]. |
Непрерывность ■а> (б) в |
любой |
|||||
точке б>0 следует из неравенства |
|
|
|
|
|
|||
|ш(8і) — “ (S2) |
| 0 |
(I8I — 8з і ), |
|
(Г.1) |
||||
которое легко выводится из III. |
|
|
|
|
|
|
. Класс функций, удовлетворяющих условиям I — IV, будем обозначать через й. Таким образом, любой модуль непрерыв ности принадлежит й. Справедливо в некотором смысле обрат ное утверждение: функция, обладающая свойствами I—IV, является модулем непрерывности самой себя.
'Действительно, нужно проверить, что
|
sup |
(со (xj) — ш(х2) I = |
(и (о). |
|
|
(Г.2) |
|||||
|
I Л', - |
х, I |
« 8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
л-,,х, > 0. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Но в силу |
(Г.1) I си (ucj) — ш(х2) |<! ш (8). |
С |
другой |
стороны, |
|||||||
J со (о) — ш(0) J = со (8). Последние два соотношения |
равносильны |
||||||||||
(Г.2). Заметим, что если ш е |
й, то |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
ш {по) |
дсо (о) |
при натуральных п, |
|
|
(Г.З) |
|||||
oj (Х8) < (X + |
1 ) ш (8) при |
вещественных |
А, |
(Г.4) |
|||||||
И® (°2) ^ |
2S2io (6Х) |
при любых 82> 8 ,> 0 . |
(Г.5) |
||||||||
Неравенство |
(Г.З) |
следует |
из III; |
(Г.4) |
легко |
выводится |
из |
||||
(Г.З): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
со (Х8) < |
со (([X] + |
1) В )< ([X] + |
1) ш (о) < |
(X + |
|
1) ш (8), |
|
||||
Неравенство |
(Г.5) |
очевидно |
при |
ô[ = 0. |
Если |
же |
ôj>0, |
то |
|||
в силу (Г.4) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ojco (82) = Si“ h r 8і I < 8і h r + 1J c° (и) =
= (8, + 82) w (SJ < 283w (8J,
что и требовалось установить.
100