Оцiнки наближень класiв аналiтичних функцiй iнтерполяцiйними аналогами сум Валле Пуссена

Получены двусторонние оценки для точных верхних граней приближений интерполяционными аналогами сумм Получены двусторонние оценки для точных верхних граней приближений интерполяционными аналогами сумм Валле Пуссена на классах 2π-периодических функций Cψβ,s которые задаются последовательностями ψ(k) и...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:Український математичний журнал
Datum:2014
1. Verfasser: Войтович, В.А.
Format: Artikel
Sprache:Ukrainisch
Veröffentlicht: Інститут математики НАН України 2014
Schlagworte:
Online Zugang:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/165111
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Оцiнки наближень класiв аналiтичних функцiй iнтерполяцiйними аналогами сум Валле Пуссена / В.А. Войтович // Український математичний журнал. — 2014. — Т. 66, № 1. — С. 49–62. — Бібліогр.: 13 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
_version_ 1859616206529495040
author Войтович, В.А.
author_facet Войтович, В.А.
citation_txt Оцiнки наближень класiв аналiтичних функцiй iнтерполяцiйними аналогами сум Валле Пуссена / В.А. Войтович // Український математичний журнал. — 2014. — Т. 66, № 1. — С. 49–62. — Бібліогр.: 13 назв. — укр.
collection DSpace DC
container_title Український математичний журнал
description Получены двусторонние оценки для точных верхних граней приближений интерполяционными аналогами сумм Получены двусторонние оценки для точных верхних граней приближений интерполяционными аналогами сумм Валле Пуссена на классах 2π-периодических функций Cψβ,s которые задаются последовательностями ψ(k) и сдвигом аргумента β,β∈R, при условии, что последовательности ψ(k) удовлетворяют условию Даламбера Dq,q∈(0,1),. Аналогичные оценки получены для классов CψβHω, порождаемых выпуклыми модулями непрерывности ω(t). При условии n−p→∞ и p→∞ указанные оценки превращаются в асимптотические равенства. We establish two-sided estimates for the exact upper bounds of approximations by the interpolation analogs of the de-la-Vallée-Poussin sums on the classes of 2π -periodic functions C β,s ψ specified by the sequences ψ(k) and shifts of the argument β , β ∈ ℝ, under the condition that the sequences ψ(k) satisfy the d’Alembert D q , q ∈ (0, 1), condition. Similar estimates are obtained for the classes C β ψ H ω generated by convex moduli of continuity ω(t). Under the conditions n − p → ∞ and p → ∞, the indicated estimates turn into asymptotic equalities.
first_indexed 2025-11-28T20:22:06Z
format Article
fulltext УДК 517.5 В. А. Войтович (Iн-т математики НАН України, Київ) ОЦIНКИ НАБЛИЖЕНЬ КЛАСIВ АНАЛIТИЧНИХ ФУНКЦIЙ IНТЕРПОЛЯЦIЙНИМИ АНАЛОГАМИ СУМ ВАЛЛЕ ПУССЕНА We obtain two-sided estimates for the exact upper bounds of approximations by the interpolation analogs of the de la Vallée Poussin sums on the classes of 2π-periodic functions Cψβ,s specified by the sequences ψ(k) and shifts of the argument βk under the condition that the sequences ψ(k) satisfy the d’Alembert Dq , q ∈ (0, 1), condition. Similar estimates are obtained for the classes CψβHω generated by convex moduli of continuity ω(t). Under the conditions n − p → ∞ and p→∞, the indicated estimates turn into asymptotic equalities. Получены двусторонние оценки для точных верхних граней приближений интерполяционными аналогами сумм Валле Пуссена на классах 2π-периодических функцийCψβ,s которые задаются последовательностями ψ(k) и сдвигом аргумента β, β ∈ R, при условии, что последовательности ψ(k) удовлетворяют условию Даламбера Dq , q ∈ (0, 1). Аналогичные оценки получены для классов CψβHω , порождаемых выпуклыми модулями непрерывности ω(t). При условии n− p→∞ и p→∞ указанные оценки превращаются в асимптотические равенства. Позначимо через Ls, 1 6 s < ∞, простiр сумовних на (0, 2π) в s-му степенi 2π-перiодичних функцiй iз нормою ‖f‖s = (∫ π −π |f(t)|s dt )1/s , L∞ — простiр вимiрних i iстотно обмежених 2π-перiодичних функцiй з нормою ‖f‖∞ = ess sup t |f(t)|, C — простiр неперервних 2π-пе- рiодичних функцiй, в якому норма задається рiвнiстю ‖f‖C = max t |f(t)|. Розглянемо класи 2π-перiодичних функцiй CψβN, якi введенi О. I. Степанцем [1, c. 137]. Нехай ϕ ∈ L1 i a0 2 + ∞∑ k=1 (ak cos kx+ bk sin kx) — її ряд Фур’є. Розглянемо довiльну послiдовнiсть дiйсних чисел ψ(k) i довiльне фiксоване дiйсне число β, β ∈ R. Якщо ряд a0 2 + ∞∑ k=1 ψ(k) ( ak cos ( kx+ βπ 2 ) + bk sin ( kx+ βπ 2 )) є рядом Фур’є деякої сумовної функцiї f , то цю функцiю називають (ψ, β)-iнтегралом функцiї ϕ i позначають через J ψβ ϕ. Множину (ψ, β)-iнтегралiв усiх функцiй ϕ ∈ N ⊂ L1 позначають через LψβN. Покладемо CψβN = LψβN ⋂ C. В данiй роботi роль N вiдiграватимуть множини U0 s = ϕ ∈ Ls : ‖ϕ‖s ≤ 1, 2π∫ 0 ϕ(t)dt = 0  , 1 ≤ s ≤ ∞, а також H0 ω = ϕ ∈ C : ω(ϕ; t) ≤ ω(t), 2π∫ 0 ϕ(t)dt = 0  , c© В. А. ВОЙТОВИЧ, 2014 ISSN 1027-3190. Укр. мат. журн., 2014, т. 66, № 1 49 50 В. А. ВОЙТОВИЧ де ω(ϕ; ·) — рiвномiрний модуль неперервностi функцiї ϕ, ω(·) — фiксований опуклий модуль неперервностi. Для зручностi покладемо Cψβ,s := Cψβ U 0 s i CψβHω := CψβH 0 ω. При кожному фiксованому q ∈ (0, 1) через Dq позначимо множину всiх послiдовностей ψ(k) > 0, k ∈ N, для яких виконується умова lim k→∞ ψ(k + 1) ψ(k) = q. Далi будемо розглядати класи CψβN при ψ(k) ∈ Dq, q ∈ (0, 1). У цьому випадку (див., наприклад, [1, c. 351]) множини CψβN складаються з 2π-перiодичних функцiй f , що допуска- ють регулярне продовження у фiксовану смугу |Imz| ≤ ln 1 q комплексної площини, тобто з аналiтичних функцiй. Функцiї з класiв CψβN, N ⊂ L1, ψ ∈ Dq, q ∈ (0, 1), β ∈ R, можуть бути зображенi у виглядi згортки з твiрним ядром f(x) = J ψβ ϕ(x) = a0 2 + 1 π π∫ −π ϕ(x+ t)Ψβ(t)dt, ϕ ∈ N, де Ψβ(t) = ∞∑ k=1 ψ(k) cos ( kt+ βπ 2 ) , q ∈ (0, 1), β ∈ R. Прикладами ядер Ψβ(t), коефiцiєнти ψ(k) яких задовольняють умову Dq, є ядро Неймана Nq,β(t) = ∞∑ k=1 qk k cos ( kt+ βπ 2 ) , q ∈ (0, 1), β ∈ R, та полiгармонiчнi ядра Пуассона Pq,β(m, t) = ∞∑ k=1 ψq,m(k) cos ( kt+ βπ 2 ) , β ∈ R, (1) де ψq,m(k) = qk 1 + m−1∑ j=1 (1− q2)j j!2j j−1∏ l=0 (k + 2l)  , m ∈ N, q ∈ (0, 1). Зауважимо, що у випадку m = 1 ядра вигляду (1) є вiдомими ядрами Пуассона Pq,β(t) = Pq,β(1, t) = ∞∑ k=1 qk cos ( kt+ βπ 2 ) , q ∈ (0, 1), β ∈ R. (2) Класи CψβN, що породжуються ядрами (2), є класами iнтегралiв Пуассона i позначаються че- рез CqβN. Нехай f належить C. Через S̃n−1(f ;x) будемо позначати тригонометричний полiном по- рядку n − 1, який iнтерполює функцiю f у точках x (n−1) k = 2kπ 2n− 1 , k ∈ Z, тобто такий, що ISSN 1027-3190. Укр. мат. журн., 2014, т. 66, № 1 ОЦIНКИ НАБЛИЖЕНЬ КЛАСIВ АНАЛIТИЧНИХ ФУНКЦIЙ IНТЕРПОЛЯЦIЙНИМИ АНАЛОГАМИ СУМ . . . 51 S̃n−1(f ;x (n−1) k ) = f(x (n−1) k ), k ∈ Z. Як вiдомо, iнтерполяцiйний тригонометричний полiном S̃n−1(f ;x) можна записати у виглядi (див., наприклад, [2, c. 13, 14]) S̃n−1(f ;x) = a (n−1) 0 2 + n−1∑ k=1 (a (n−1) k cos kx+ b (n−1) k sin kx), де a (n−1) k = 2 2n− 1 2n−2∑ j=0 f(x (n−1) j ) cos kx (n−1) j , k = 0, 1, . . . , n− 1, (3) b (n−1) k = 2 2n− 1 2n−2∑ j=0 f(x (n−1) j ) sin kx (n−1) j , k = 1, 2, . . . , n− 1, (4) — коефiцiєнти Фур’є – Лагранжа функцiї f, по системi вузлiв x(n−1)k . Розглянемо полiноми Ṽn,p(f ;x) = a (n−1) 0 2 λ (n) 0 + n−1∑ k=1 λ (n) k (a (n−1) k cos kx+ b (n−1) k sin kx), де λ (n) k = 1, 0 6 k 6 n− p, 1− k − n+ p p , n− p+ 1 6 k 6 n, p ∈ N, 1 ≤ p ≤ n, а a(n−1)k i b(n−1)k визначенi за допомогою (3) та (4) вiдповiдно. Цi полiно- ми називають (див., наприклад, [3, c. 65]) iнтерполяцiйними аналогами сум Валле Пуссена з параметрами n та p. При p = 1 полiноми Ṽn,p(f ;x) є iнтерполяцiйними тригонометричними полiномами S̃n−1(f ;x). У загальному випадку полiноми Ṽn,p(f ;x) записуються у виглядi Ṽn,p(f ;x) = 1 p n−1∑ k=n−p S̃ (n−1) k (f ;x), де S̃ (n−1) k (f ;x) = a (n−1) 0 2 + k∑ j=1 (a (n−1) j cos jx+ b (n−1) j sin jx) — частинна сума порядку k тригонометричного iнтерполяцiйного полiнома S̃n−1(f ;x). Зазна- чимо, що звичайнi суми Валле Пуссена Vn,p(f ;x) з параметрами n та p виражаються через частиннi суми ряду Фур’є Sk(f ;x) порядку k за допомогою рiвностей Vn,p(f ;x) = 1 p n−1∑ k=n−p Sk(f ;x). ISSN 1027-3190. Укр. мат. журн., 2014, т. 66, № 1 52 В. А. ВОЙТОВИЧ Метою даної роботи є вiдшукання двостороннiх оцiнок величин E ( Cψβ,s; Ṽn,p;x ) = sup f∈Cψβ,s ∣∣∣f(x)− Ṽn,p(f ;x) ∣∣∣ (5) та E ( CψβHω; Ṽn,p;x ) = sup f∈CψβHω ∣∣∣f(x)− Ṽn,p(f ;x) ∣∣∣ (6) при досить великих n, якщо ψ ∈ Dq, q ∈ (0, 1). Отриманi результати показують порядок спа- дання величин (5) та (6) при n− p→∞. Дослiдження апроксимативних характеристик сум Ṽn,p(f ;x) для перiодичних функцiй по- чинається з роботи С. Н. Бернштейна [4], в якiй було встановлено нерiвнiсть∣∣∣f(x)− Ṽn,p(f ;x) ∣∣∣ ≤ (1 + √ 2n− p p ) En−p(f), де En−p(f) — найкраще наближення функцiї f полiномами порядку n−p−1. У подальшому ци- ми питаннями займалися С. М. Нiкольський [5], Й. М. Ганзбург [6]. С. М. Нiкольський вста- новив, що має мiсце асимптотична рiвнiсть E ( W r ∞; S̃n−1;x ) = 8 π2 Kr lnn nr ∣∣∣∣sin 2n− 1 2 x ∣∣∣∣+O(1)n−r, де W r ∞ — множина неперервних перiодичних функцiй f(·), якi мають абсолютно неперервнi похiднi до (r − 1)-го, r ∈ N, порядку включно i такi, що майже скрiзь ‖f (r)(x)‖∞ 6 1. Дана оцiнка є рiвномiрною вiдносно n та x, а Kr — константи Фавара, якi означаються рiвнiстю Kr = ∞∑ ν=0 (−1)ν(r−1) (2ν + 1)r+1 . (7) Й. М. Ганзбург встановив, що при n→∞ i 1 ≤ p ≤ nθ, θ < 1, справджується асимптотична рiвнiсть E(W r ∞; Ṽn,p;x) = 2Kr π ∣∣∣∣sin 2n− 1 2 x ∣∣∣∣ 1 nr ln n p +O(1)n−r, де Kr — константи Фавара (7), а O(1) — величина, рiвномiрно обмежена вiдносно n та x. Перейдемо до формулювання оцiнок величини (5). Для цього введемо наступнi позначення: Kq,p(u) = 2−1/u ∥∥∥∥∥ √ 1− 2qp cos pt+ q2p 1− 2q cos t+ q2 ∥∥∥∥∥ u , q ∈ (0, 1), p ∈ N, 1 ≤ u ≤ ∞, (8) εm = εm(ψ) = sup k≥m ∣∣∣∣ψ(k + 1) ψ(k) − q ∣∣∣∣ , (9) M (k)(n, p) = M (k)(ψ, s, n, p) = ‖ cos t‖s′ π1+1/s′ Kq,p(s ′) ( 1 + (−1)k(q + εn−p+1) p−1 ) × × ( 1 + (−1)k max { 1√ n− p+ 1 , √ εn−p+1 }) , 1 ≤ s ≤ ∞, 1 s + 1 s′ = 1, k = 1, 2. (10) ISSN 1027-3190. Укр. мат. журн., 2014, т. 66, № 1 ОЦIНКИ НАБЛИЖЕНЬ КЛАСIВ АНАЛIТИЧНИХ ФУНКЦIЙ IНТЕРПОЛЯЦIЙНИМИ АНАЛОГАМИ СУМ . . . 53 Теорема 1. Нехай ψ ∈ Dq, q ∈ (0, 1), β ∈ R, 1 ≤ s ≤ ∞, n, p ∈ N, 2 ≤ p ≤ n, limn→∞ n−p =∞. Тодi для довiльних x ∈ R та для всiх n, починаючи з деякого n0 = n0(ψ, p), справджується двостороння оцiнка M (1)(n, p) ψ(n− p+ 1) p ≤ E(Cψβ,s; Ṽn,p;x) ≤M (2)(n, p) ψ(n− p+ 1) p , (11) де M (k)(n, p), k = 1, 2, означено рiвностями (10). Зауваження 1. Оскiльки lim n−p→∞ M (k)(n, p) = ‖ cos t‖s′ π1+ 1 s′ Kq,p(s ′)(1 + (−1)kqp−1), k = 1, 2, (12) то спiввiдношення (11) дозволяє оцiнити порядок спадання величини E(Cψβ,s; Ṽn,p;x) при n− p→∞. Крiм того, як видно з (12), lim n−p→∞ p→∞ M (k)(n, p) = ‖ cos t‖s′ π1+ 1 s′ Kq,p(s ′), k = 1, 2, i, отже, при n− p→∞ i p→∞ E(Cψβ,s; Ṽn,p;x) ∼= ‖ cos t‖s′ π1+ 1 s′ Kq,p(s ′) ψ(n− p+ 1) p . (13) Асимптотична формула (13) випливає з асимптотичної рiвностi (13) роботи [13]. Доведення. Нехай CψβN, N ⊂ L1. З огляду на формулу (47) iз роботи [8] для довiльних x ∈ R має мiсце рiвнiсть ρ̃n,p(f ;x) = f(x)− Ṽn,p(f ;x) = ρn,p(f ;x)− − 1 πp π∫ −π ϕ(t+ x) n−1∑ m=n−p ∞∑ ν=1 ν(2n−1)+m∑ k=ν(2n−1)−m ψ(k) cos ( kt+ (2n− 1)νx+ βπ 2 ) dt, (14) де ρn,p(f ;x) = f(x) − Vn,p(f ;x). Використовуючи зображення (2.2.11) iз роботи [7, с. 79], величину ρn,p(f ;x) можна зобразити у виглядi ρn,p(f ;x) = 1 πp π∫ −π δn−p(t+ x) n−1∑ m=n−p ∞∑ k=m+1 ψ(k) cos ( kt+ βπ 2 ) dt, (15) де δn−p(τ) = ϕ(τ)− tn−p(τ), tn−p(τ) — довiльний тригонометричний полiном порядку n− p. З (14) та (15), враховуючи ортогональнiсть функцiї Φn,p,ψ,β,x(t) = n−1∑ m=n−p ∞∑ ν=1 ν(2n−1)+m∑ k=ν(2n−1)−m ψ(k) cos ( kt+ (2n− 1)νx+ βπ 2 ) будь-якому тригонометричному полiному порядку n− p змiнної t, отримуємо ISSN 1027-3190. Укр. мат. журн., 2014, т. 66, № 1 54 В. А. ВОЙТОВИЧ ρ̃n,p(f ;x) = 1 πp π∫ −π δn−p(t+ x) n−1∑ m=n−p ∞∑ k=m+1 ψ(k) cos ( kt+ βπ 2 ) dt− − 1 πp π∫ −π δn−p(t+ x) n−1∑ m=n−p ∞∑ ν=1 ν(2n−1)+m∑ k=ν(2n−1)−m ψ(k) cos ( kt+ (2n− 1)νx+ βπ 2 ) dt. (16) Далi запишемо (16) у виглядi ρ̃n,p(f ;x) = 1 πp π∫ −π δn−p(t+ x) n−1∑ m=n−p ∞∑ k=m+1 ψ(k) cos ( kt+ βπ 2 ) dt− − 1 πp π∫ −π δn−p(t+ x) n+p−2∑ m=n−1 ∞∑ k=m+1 ψ(k) cos ( kt+ (2n− 1)x+ βπ 2 ) dt+Rn,p(x), (17) де Rn,p(x) = 1 πp π∫ −π δn−p(t+ x)  3n−2∑ m=3n−p−1 ∞∑ k=m+1 ψ(k) cos ( kt+ (2n− 1)x+ βπ 2 ) − − n−1∑ m=n−p ∞∑ ν=2 ν(2n−1)+m∑ k=ν(2n−1)−m ψ(k) cos ( kt+ (2n− 1)νx+ βπ 2 ) dt. Використовуючи той факт, що f = J ψβ ϕ для довiльних ϕ ∈ N ⊂ L1, з огляду на (15) та (17) можемо записати рiвнiсть ρ̃n,p(J ψβ ϕ;x) = ρn,p(J ψβ ϕ;x)− ρn+p−1,p(J ψγ ϕ;x) +Rn,p(x), (18) де γ := β + (2n− 1)2x π . Нехай f належить Cψβ,s. Оцiнимо швидкiсть спадання до нуля величини |Rn,p(x)|. Позначи- мо через t∗n−p полiном найкращого наближення порядку n − p функцiї ϕ у просторi Ls, тобто такий, що ‖ϕ(t)− t∗n−p(t)‖s = En−p+1(ϕ)s = inf tn−p∈T2(n−p)−1 ‖ϕ(t)− tn−p(t)‖s. Враховуючи нерiвнiсть Гельдера (див., наприклад, [3, c. 391]) π∫ −π g(t)K(t)dt ≤ ‖g‖s‖K‖s′ , g ∈ Ls, K ∈ Ls′ , 1 ≤ s ≤ ∞, 1 s + 1 s′ = 1, та вибираючи в δn−p(τ) = f(τ)−tn−p(τ) в якостi tn−p(τ) полiном t∗n−p(τ), для довiльних x ∈ R отримуємо ISSN 1027-3190. Укр. мат. журн., 2014, т. 66, № 1 ОЦIНКИ НАБЛИЖЕНЬ КЛАСIВ АНАЛIТИЧНИХ ФУНКЦIЙ IНТЕРПОЛЯЦIЙНИМИ АНАЛОГАМИ СУМ . . . 55 |Rn,p(x)| ≤ 1 π En−p+1(ϕ)s ∥∥∥∥∥1 p 3n−2∑ m=3n−p−1 ∞∑ k=m+1 ψ(k) cos ( kt+ (2n− 1)x+ βπ 2 ) − −1 p n−1∑ m=n−p ∞∑ ν=2 ν(2n−1)+m∑ k=ν(2n−1)−m ψ(k) cos ( kt+ (2n− 1)νx+ βπ 2 )∥∥∥∥∥ s′ ≤ ≤ 1 π En−p+1(ϕ)s (∥∥∥∥∥1 p 3n−2∑ m=3n−p−1 ∞∑ k=3n−p ψ(k) ∥∥∥∥∥ s′ + + ∥∥∥∥∥1 p n−1∑ m=n−p ∞∑ ν=2 ν(2n−1)+n−1∑ k=ν(2n−1)−n+1 ψ(k) ∥∥∥∥∥ s′ ) = = 21/s ′ π1/s En−p+1(ϕ)s ( ∞∑ k=3n−p ψ(k) + ∞∑ k=3n−1 ψ(k) ) ≤ 4En−p+1(ϕ)s ∞∑ k=3n−p ψ(k). (19) З леми 1 роботи [9] випливає, що якщо ψ ∈ Dq, q ∈ (0, 1), то виконується нерiвнiсть ∞∑ k=m ψ(k) ≤ ψ(m) ( 1 1− q + εm (1− q)(1− q − εm) ) , (20) де εm — величина, означена формулою (9), i для неї виконується умова εm < 1 − q. Тому, використовуючи спiввiдношення (19) та (20), маємо |Rn,p(x)| ≤ 4En−p+1(ϕ)sψ(3n− p) ( 1 1− q + ε3n−p (1− q)2 ) . (21) Послiдовнiсть εm монотонно не зростає i прямує до нуля при m → ∞. Тому при достатньо великих n, починаючи з деякого n1 = n1(ψ; p), ε3n−p ≤ εn−p+1 < 1− q 2 . (22) Оскiльки En−p+1(ϕ)s ≤ 1 при ‖ϕ‖s ≤ 1, то з (21) та (22) при всiх n > n1 отримуємо |Rn,p(x)| ≤ 6 ψ(3n− p) 1− q . (23) Отже, з (18) та (23) випливає, що для всiх n > n1 виконуються нерiвностi |ρ̃n,p(J ψβ ϕ;x)| ≤ |ρn,p(J ψβ ϕ;x)− ρn+p−1,p(J ψγ ϕ;x)|+ 6 ψ(3n− p) 1− q , (24) |ρ̃n,p(J ψβ ϕ;x)| ≥ |ρn,p(J ψβ ϕ;x)− ρn+p−1,p(J ψγ ϕ;x)| − 6 ψ(3n− p) 1− q . (25) Теорема 2 з роботи [10] стверджує, що коли ψ ∈ Dq, 0 < q < 1, 1 ≤ s ≤ ∞, α ∈ R, m, p ∈ N i 2 ≤ p ≤ m, то має мiсце асимптотична при m− p→∞ рiвнiсть ISSN 1027-3190. Укр. мат. журн., 2014, т. 66, № 1 56 В. А. ВОЙТОВИЧ E(Cψα,s;Vm,p) = sup ϕ∈U0 s |ρm,p(J ψα ϕ;x)| = ψ(m− p+ 1) p ( ‖ cos t‖s′ π1+1/s′ Kq,p(s ′)+ +O(1) ( 1 (m− p+ 1)(1− q)3 + εm−p+1 (1− q)2 min { p, 1 1− q })) , (26) де O(1) — величина, рiвномiрно обмежена вiдносно всiх розглядуваних параметрiв. Зазначимо, що рiвностi (26) у випадку, коли ψ(k) = qk, тобто для класiв iнтегралiв Пуассона, встановлено в роботi [11]. Легко бачити, що мають мiсце спiввiдношення sup ϕ∈U0 s |ρn,p(J ψβ ϕ;x)| − sup ϕ∈U0 s |ρn+p−1,p(J ψγ ϕ;x)| ≤ ≤ sup ϕ∈U0 s |ρn,p(J ψβ ϕ;x)− ρn+p−1,p(J ψγ ϕ;x)| ≤ ≤ sup ϕ∈U0 s |ρn,p(J ψβ ϕ;x)|+ sup ϕ∈U0 s |ρn+p−1,p(J ψγ ϕ;x)|. (27) Знайдемо спочатку оцiнку зверху величини E(Cψβ,s; Ṽn,p;x). Переходячи в обох частинах (24) до точних верхнiх меж по класах U0 s з урахуванням (26) та (27), отримуємо E(Cψβ,s; Ṽn,p;x) ≤ ψ(n− p+ 1) + ψ(n) p ‖ cos t‖s′ π1+1/s′ Kq,p(s ′)+ +K ψ(n− p+ 1) + ψ(n) p ( 1 (n− p+ 1)(1− q)3 + εn−p+1 (1− q)2 min { p, 1 1− q }) . (28) Тут i далi K є абсолютною сталою, рiзною в рiзних спiввiдношеннях. Неважко переконатися, що величина 1 n− p+ 1 + εn−p+1 (29) є нескiнченно малою бiльш високого порядку мализни вiдносно gn−p+1(ψ) = max { 1√ n− p+ 1 , √ εn−p+1 } (30) при n− p→∞. Тому iснує n′3 = n′3(ψ; p) ≥ n2 таке, що для всiх n ≥ n′3 з (28) випливає оцiнка E(Cψβ,s; Ṽn,p;x) ≤ ≤ ψ(n− p+ 1) p ( 1 + ψ(n) ψ(n− p+ 1) )( 1 + gn−p+1(ψ) )‖ cos t‖s′ π1+1/s′ Kq,p(s ′), (31) де величини Kq,p(s ′) та gm(ψ) означено формулами (8) та (30) вiдповiдно. Оцiнимо величину E(Cψβ,s; Ṽn,p;x) знизу. Переходячи в обох частинах (25) до точних верхнiх меж по класах U0 s з урахуванням (26) та (27), отримуємо ISSN 1027-3190. Укр. мат. журн., 2014, т. 66, № 1 ОЦIНКИ НАБЛИЖЕНЬ КЛАСIВ АНАЛIТИЧНИХ ФУНКЦIЙ IНТЕРПОЛЯЦIЙНИМИ АНАЛОГАМИ СУМ . . . 57 E(Cψβ,s; Ṽn,p;x) ≥ ψ(n− p+ 1)− ψ(n) p ‖ cos t‖s′ π1+1/s′ Kq,p(s ′)− −Kψ(n− p+ 1) + ψ(n) p ( 1 (n− p+ 1)(1− q)3 + εn−p+1 (1− q)2 min { p, 1 1− q }) . (32) Оскiльки величина (29) є нескiнченно малою вiдносно (30) при n − p → ∞, то iснує n′′3 = n′′3(ψ; p) ≥ n2 таке, що для всiх n ≥ n′′3 з (32) випливає E(Cψβ,s; Ṽn,p;x) ≥ ≥ ψ(n− p+ 1) p ( 1− ψ(n) ψ(n− p+ 1) )( 1− gn−p+1(ψ) )‖ cos t‖s′ π1+1/s′ Kq,p(s ′), (33) де величини Kq,p(s ′) та gm(ψ) означено формулами (8) та (30) вiдповiдно. З (31) та (33) випливає, що iснує номер n3 = n3(ψ; p) = max{n′3, n′′3} такий, що для всiх n ≥ n3 справджується двостороння оцiнка ψ(n− p+ 1) p ( 1− ψ(n) ψ(n− p+ 1) )( 1− gn−p+1(ψ) )‖ cos t‖s′ π1+1/s′ Kq,p(s ′) ≤ ≤ E(Cψβ,s; Ṽn,p;x) ≤ ≤ ψ(n− p+ 1) p ( 1 + ψ(n) ψ(n− p+ 1) )( 1 + gn−p+1(ψ) )‖ cos t‖s′ π1+1/s′ Kq,p(s ′), (34) де величини Kq,p(s ′) та gm(ψ) означено формулами (8) та (30) вiдповiдно. Насамкiнець оцiнимо величину ψ(n) ψ(n− p+ 1) . Для всiх n, починаючи з деякого n1, має мiсце оцiнка ψ(n) ψ(n− p+ 1) = n−1∏ k=n−p+1 ψ(k + 1) ψ(k) ≤ n−1∏ k=n−p+1 (q + εk) ≤ n−1∏ k=n−p+1 (q + εn−p+1) = = (q + εn−p+1) p−1. (35) Таким чином, використовуючи (34), (35) та позначення (10), отримуємо, що для всiх x ∈ R та всiх n > n0(ψ; p) ≥ n3 має мiсце (11). Теорему доведено. Розглянемо тепер оцiнки величини (6). Для формулювання результату введемо такi позна- чення: em = π/2∫ 0 ω ( 2t m ) sin tdt, (36) M (k)(n, p) = M (k)(n, p, ψ) = 4 π2 1− q2p 1− q2 K(qp) ( 1 + (−1)k(q + εn−p+1) p−1 ) × ISSN 1027-3190. Укр. мат. журн., 2014, т. 66, № 1 58 В. А. ВОЙТОВИЧ × 1 + (−1)k max  1√ (n− p+ 1)ω ( 1 n−p+1 ) ,√εn−p+1   , k = 3, 4, (37) де K(ρ) = ∫ π/2 0 dt√ 1− ρ2 sin2 t — повний елiптичний iнтеграл першого роду. Теорема 2. Нехай ψ ∈ Dq, q ∈ (0, 1), β ∈ R, n, p ∈ N, 2 ≤ p ≤ n, limn→∞ n − p = ∞ i ω(t) — опуклий догори модуль неперервностi, що задовольняє умову limt→0 ω(t) t =∞. Тодi для довiльних x ∈ R та всiх n, починаючи з деякого n′0 = n′0(ψ, p), справджується двостороння оцiнка M (3)(n, p) ψ(n− p+ 1) p en−p+1≤E(CψβHω; Ṽn,p;x)≤M (4)(n, p) ψ(n− p+ 1) p en−p+1, (38) де величини en−p+1 та M (k)(n, p) означено формулами (36) та (37) вiдповiдно. Зауваження 2. Оскiльки lim n−p→∞ M (k)(n, p) = 4 π2 1− q2p 1− q2 K(qp)(1 + (−1)kqp−1), k = 3, 4, (39) то спiввiдношення (38) дозволяє оцiнити порядок спадання величини E(CψβHω; Ṽn,p;x) при n− p→∞. Крiм того, як видно з (39), lim n−p→∞ p→∞ M (k)(n, p) = 4 π2 1− q2p 1− q2 K(qp), k = 3, 4, i, отже, при n− p→∞ i p→∞ E(CψβHω; Ṽn,p;x) ∼= 4 π2 1− q2p 1− q2 K(qp) ψ(n− p+ 1) p . (40) Асимптотична формула (40) випливає з асимптотичної рiвностi (14) роботи [13]. Доведення. Для довiльних f ∈ CψβHω має мiсце зображення (18). Знайдемо оцiнку величини |Rn,p(x)| за умови, що ϕ ∈ H0 ω. Позначимо через t∗∗n−p полiном найкращого наближення порядку n− p функцiї ϕ у просторi C, тобто такий, що ‖ϕ(t)− t∗∗n−p(t)‖C = En−p+1(ϕ)C = inf tn−p∈T2(n−p)−1 ‖ϕ(t)− tn−p(t)‖C . Вибираючи в δn−p(τ) = f(τ) − tn−p(τ) в якостi tn−p(τ) полiном t∗∗n−p(τ), отримуємо, що для довiльних x ∈ R |Rn,p(x)|≤ 1 π En−p+1(ϕ)C ∣∣∣∣∣ π∫ −π ( 1 p 3n−2∑ m=3n−p−1 ∞∑ k=m+1 ψ(k) cos ( kt+ (2n− 1)x+ βπ 2 ) − −1 p n−1∑ m=n−p ∞∑ ν=2 ν(2n−1)+m∑ k=ν(2n−1)−m ψ(k) cos ( kt+ (2n− 1)νx+ βπ 2 )) dt ∣∣∣∣∣≤ ISSN 1027-3190. Укр. мат. журн., 2014, т. 66, № 1 ОЦIНКИ НАБЛИЖЕНЬ КЛАСIВ АНАЛIТИЧНИХ ФУНКЦIЙ IНТЕРПОЛЯЦIЙНИМИ АНАЛОГАМИ СУМ . . . 59 ≤ 4En−p+1(ϕ)C ∞∑ k=3n−p ψ(k). (41) Як показано в [3, c. 261], для будь-якої неперервної функцiї ϕ, модуль неперервностi якої є опуклим, має мiсце нерiвнiсть Джексона Em (ϕ) < 1 2 ω ( ϕ; π m+ 1 ) , m ∈ N. (42) Використовуючи той факт, що ϕ належить H0 ω, з (20), (22), (41) та (42) при всiх n > n1 отримуємо оцiнку |Rn,p(x)| ≤ 12ω ( 1 n− p+ 1 ) ψ(3n− p) 1− q . (43) Для f ∈ CψβHω з формул (18) та (43) випливає, що для всiх n > n1 виконуються нерiвностi |ρ̃n,p(J ψβ ϕ;x)| ≤ |ρn,p(J ψβ ϕ;x)− ρn+p−1,p(J ψγ ϕ;x)|+ +12ω ( 1 n− p+ 1 ) ψ(3n− p) 1− q , (44) |ρ̃n,p(J ψβ ϕ;x)| ≥ |ρn,p(J ψβ ϕ;x)− ρn+p−1,p(J ψγ ϕ;x)|− −12ω ( 1 n− p+ 1 ) ψ(3n− p) 1− q . (45) З теореми 3 роботи [10] маємо, що коли ψ ∈ Dq, q ∈ (0, 1), α ∈ R, n, p ∈ N, 2 ≤ p ≤ n i ω(t) — опуклий догори модуль неперервностi, що задовольняє умову limt→0 ω(t) t = ∞, то справджується асимптотична при m− p→∞ рiвнiсть E(CψαHω;Vm,p) = ψ(m− p+ 1) p ( 4 π2 1− q2p 1− q2 K(qp)em−p+1+ +O(1) ( ω(π) (m− p+ 1)(1− q)3 + εm−p+1 (1− q)2 min { p, 1 1− q } ω ( 1 m− p+ 1 ))) , (46) де K(ρ) = ∫ π/2 0 dt√ 1− ρ2 sin2 t — повний елiптичний iнтеграл першого роду, εn−p+1 та en−p+1 — величини, означенi формулами (9) та (36) вiдповiдно, а O(1) — величина, рiвномiрно обме- жена вiдносно всiх розглядуваних параметрiв. У випадку класiв iнтегралiв Пуассона, тобто у випадку ψ(k) = qk, рiвностi (46) отримано в роботi [12]. Легко бачити, що має мiсце двостороння оцiнка sup ϕ∈Hω |ρn,p(J ψβ ϕ;x)| − sup ϕ∈Hω |ρn+p−1,p(J ψγ ϕ;x)| ≤ ISSN 1027-3190. Укр. мат. журн., 2014, т. 66, № 1 60 В. А. ВОЙТОВИЧ ≤ sup ϕ∈Hω |ρn,p(J ψβ ϕ;x)− ρn+p−1,p(J ψγ ϕ;x)| ≤ ≤ sup ϕ∈Hω |ρn,p(J ψβ ϕ;x)|+ sup ϕ∈Hω |ρn+p−1,p(J ψγ ϕ;x)|. (47) Встановимо спочатку оцiнку зверху величини E(CψβHω; Ṽn,p;x). Переходячи в обох части- нах (44) до точних верхнiх меж по класах Hω з урахуванням (46) та (47), отримуємо E(CψβHω; Ṽn,p;x) ≤ ψ(n− p+ 1) + ψ(n) p 4 π2 1− q2p 1− q2 K(qp)en−p+1+ +K ψ(n− p+ 1) + ψ(n) p ( ω(π) (n− p+ 1)(1− q)3 + + min { p, 1 1− q } εn−p+1 (1− q)2 ω ( 1 n− p+ 1 )) . (48) Неважко переконатися, що величина 1 n− p+ 1 + εn−p+1ω ( 1 n− p+ 1 ) (49) є нескiнченно малою бiльш високого порядку мализни вiдносно g′m(ψ) = max { 1√ mω(1/m) , √ εm } (50) при n− p→∞. Тому iснує n′4 = n′4(ψ; p) ≥ n1 таке, що для всiх n ≥ n′4 з (48) випливає оцiнка E(CψβHω; Ṽn,p;x) ≤ ≤ ψ(n− p+ 1) p ( 1 + ψ(n) ψ(n− p+ 1) )( 1 + g′n−p+1(ψ) ) 4 π2 1− q2p 1− q2 K(qp)en−p+1, (51) де величини em та g′m(ψ) означено формулами (36) та (50) вiдповiдно, а K(ρ) = π/2∫ 0 dt√ 1− ρ2 sin2 t — повний елiптичний iнтеграл першого роду. Оцiнимо величину E(CψβHω; Ṽn,p;x) знизу. Переходячи в обох частинах (45) до точних верхнiх меж по класах Hω з урахуванням (46) та (47), одержуємо E(CψβHω; Ṽn,p;x) ≥ ψ(n− p+ 1)− ψ(n) p 4 π2 1− q2p 1− q2 K(qp)en−p+1− −Kψ(n− p+ 1) + ψ(n) p ( ω(π) (n− p+ 1)(1− q)3 + ISSN 1027-3190. Укр. мат. журн., 2014, т. 66, № 1 ОЦIНКИ НАБЛИЖЕНЬ КЛАСIВ АНАЛIТИЧНИХ ФУНКЦIЙ IНТЕРПОЛЯЦIЙНИМИ АНАЛОГАМИ СУМ . . . 61 + min { p, 1 1− q } εn−p+1 (1− q)2 ω ( 1 n− p+ 1 )) . Оскiльки величина (49) є нескiнченно малою вiдносно (50), iснує n′′4 = n′′4(ψ; p) ≥ n1 таке, що для всiх n ≥ n′′4 з (32) випливає оцiнка E(Cψβ,s; Ṽn,p;x) ≥ ≥ ψ(n− p+ 1) p ( 1− ψ(n) ψ(n− p+ 1) )( 1− g′n−p+1(ψ) ) 4 π2 1− q2p 1− q2 K(qp)en−p+1, (52) де величину g′m(ψ) означено формулою (50), а K(ρ) = ∫ π/2 0 dt√ 1− ρ2 sin2 t — повний елiптич- ний iнтеграл першого роду. З (51) та (52) випливає, що iснує n4 = n4(ψ;n) = max{n′4, n′′4} таке, що для всiх n ≥ n4 має мiсце двостороння оцiнка ψ(n− p+ 1) p ( 1− ψ(n) ψ(n− p+ 1) )( 1− g′n−p+1(ψ) ) 4 π2 1− q2p 1− q2 K(qp)en−p+1 ≤ ≤ E(CψβHω; Ṽn,p;x) ≤ ≤ ψ(n− p+ 1) p ( 1 + ψ(n) ψ(n− p+ 1) )( 1 + g′n−p+1(ψ) ) 4 π2 1− q2p 1− q2 K(qp)en−p+1. (53) Таким чином, спiвставляючи формули (37) та (53), отримуємо, що для всiх x ∈ R та всiх n > n′0(ψ; p) ≥ n4 має мiсце (38). Теорему доведено. Прикладом функцiй ω(t), що задовольняють умови теореми 2, є функцiя ω(t) = tα, 0 < α < < 1. В цьому випадку класи Hω є вiдомими класами Гельдера Hα. Для таких класiв має мiсце твердження. Наслiдок. Нехай ψ ∈ Dq, q ∈ (0, 1), β ∈ R, n, p ∈ N, 2 ≤ p ≤ n, limn→∞ n − p = ∞ i 0 < α < 1. Тодi для довiльних x ∈ R та всiх n, починаючи з деякого n′0 = n′0(ψ, p), справджується двостороння оцiнка M (3)(n, p)2α π/2∫ 0 tα sin tdt ψ(n− p+ 1) p(n− p+ 1)α ≤ E(CψβH α; Ṽn,p;x) ≤ ≤M (4)(n, p)2α π/2∫ 0 tα sin tdt ψ(n− p+ 1) p(n− p+ 1)α , де величини M (k)(n, p) означено рiвностями (37). 1. Степанец А. И. Методы теории приближений: В 2 ч. // Працi Iнституту математики НАН України. – 2002. – 40, ч. 1. – 427 c. ISSN 1027-3190. Укр. мат. журн., 2014, т. 66, № 1 62 В. А. ВОЙТОВИЧ 2. Зигмунд А. Тригонометрические ряды: В 2 т. – М.: Мир, 1965. – Т. 2. – 538 с. 3. Корнейчук Н. П. Точные константы в теории приближения. – М.: Наука, 1987. – 423 с. 4. Бернштейн С. Н. О тригонометрическом интерполировании по способу наименьших квадратов // Докл. АН СССР. – 1934. – 4. – С. 1 – 8. 5. Никольский С. М. Асимптотическая оценка остатка при приближении интерполяционными тригонометриче- скими полиномами // Докл. АН СССР. – 1941. – 31, № 3. – С. 215 – 218. 6. Ганзбург И. М. Распространение одной асимптотической формулы А. Ф. Тимана на классы функций с заданным модулем непрерывности // Изв. АН СССР. Сер. мат. – 1963. – 27. – С. 487 – 528. 7. Степанец А. И., Рукасов В. И., Чайченко С. О. Приближения суммами Валле Пуссена // Працi Iн-ту математики НАН України. – 2007. – 68. – C. 386. 8. Сердюк А. С., Войтович В. А. Наближення класiв цiлих функцiй iнтерполяцiйними аналогами сум Валле Пуссена // Теорiя наближення функцiй та сумiжнi питання: Зб. праць Iн-ту математики НАН України. – 2010. – 7, № 1. – С. 274 – 297. 9. Степанец А. И., Сердюк А. С. Приближение суммами Фурье и наилучшие приближения на классах аналити- ческих функций // Укр. мат. журн. – 2000. – 52, № 3. – C. 375 – 395. 10. Serdyuk A. S., Ovsii Ie.Yu., Musienko A. P. Approximation of classes of analytic functions by de la Vallée Poussion sums in uniform metric // Rend. mat. – 2012. – 32. – P. 1 – 15. 11. Сердюк А. С. Приближение интегралов Пуассона суммами Валле Пуссена в равномерной и интегральных метриках // Укр. мат. журн. – 2010. – 62, № 12. – C. 1672 – 1686. 12. Serdyuk A. S., Ovsii Ie.Yu. Uniform approximation of Poisson integrals of functions from classes Hω by de la Vallée Poussion sums // Anal. mat. – 2012. – 38. – P. 305 – 325. 13. Войтович В. А., Сердюк А. С. Наближення класiв аналiтичних функцiй iнтерполяцiйними аналогами сум Валле Пуссена // Доп. НАН України. – 2012. – № 12. – С. 13 – 18. Одержано 19.02.13 ISSN 1027-3190. Укр. мат. журн., 2014, т. 66, № 1
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-165111
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn 1027-3190
language Ukrainian
last_indexed 2025-11-28T20:22:06Z
publishDate 2014
publisher Інститут математики НАН України
record_format dspace
spelling Войтович, В.А.
2020-02-11T18:28:50Z
2020-02-11T18:28:50Z
2014
Оцiнки наближень класiв аналiтичних функцiй iнтерполяцiйними аналогами сум Валле Пуссена / В.А. Войтович // Український математичний журнал. — 2014. — Т. 66, № 1. — С. 49–62. — Бібліогр.: 13 назв. — укр.
1027-3190
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/165111
517.5
Получены двусторонние оценки для точных верхних граней приближений интерполяционными аналогами сумм Получены двусторонние оценки для точных верхних граней приближений интерполяционными аналогами сумм Валле Пуссена на классах 2π-периодических функций Cψβ,s которые задаются последовательностями ψ(k) и сдвигом аргумента β,β∈R, при условии, что последовательности ψ(k) удовлетворяют условию Даламбера Dq,q∈(0,1),. Аналогичные оценки получены для классов CψβHω, порождаемых выпуклыми модулями непрерывности ω(t). При условии n−p→∞ и p→∞ указанные оценки превращаются в асимптотические равенства.
We establish two-sided estimates for the exact upper bounds of approximations by the interpolation analogs of the de-la-Vallée-Poussin sums on the classes of 2π -periodic functions C β,s ψ specified by the sequences ψ(k) and shifts of the argument β , β ∈ ℝ, under the condition that the sequences ψ(k) satisfy the d’Alembert D q , q ∈ (0, 1), condition. Similar estimates are obtained for the classes C β ψ H ω generated by convex moduli of continuity ω(t). Under the conditions n − p → ∞ and p → ∞, the indicated estimates turn into asymptotic equalities.
uk
Інститут математики НАН України
Український математичний журнал
Статті
Оцiнки наближень класiв аналiтичних функцiй iнтерполяцiйними аналогами сум Валле Пуссена
Estimates for the approximations of the classes of analytic functions by interpolation analogs of the De-La-Vallée–Poussin sums
Article
published earlier
spellingShingle Оцiнки наближень класiв аналiтичних функцiй iнтерполяцiйними аналогами сум Валле Пуссена
Войтович, В.А.
Статті
title Оцiнки наближень класiв аналiтичних функцiй iнтерполяцiйними аналогами сум Валле Пуссена
title_alt Estimates for the approximations of the classes of analytic functions by interpolation analogs of the De-La-Vallée–Poussin sums
title_full Оцiнки наближень класiв аналiтичних функцiй iнтерполяцiйними аналогами сум Валле Пуссена
title_fullStr Оцiнки наближень класiв аналiтичних функцiй iнтерполяцiйними аналогами сум Валле Пуссена
title_full_unstemmed Оцiнки наближень класiв аналiтичних функцiй iнтерполяцiйними аналогами сум Валле Пуссена
title_short Оцiнки наближень класiв аналiтичних функцiй iнтерполяцiйними аналогами сум Валле Пуссена
title_sort оцiнки наближень класiв аналiтичних функцiй iнтерполяцiйними аналогами сум валле пуссена
topic Статті
topic_facet Статті
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/165111
work_keys_str_mv AT voitovičva ocinkinabliženʹklasivanalitičnihfunkciiinterpolâciinimianalogamisumvallepussena
AT voitovičva estimatesfortheapproximationsoftheclassesofanalyticfunctionsbyinterpolationanalogsofthedelavalleepoussinsums