Approximation of the classes $S^r_{p,θ}B(\mathbb{R}^d)$ of functions of many variables by entire functions of a special form

Exact-order estimates are obtained for the approximations of the functional classes $S^r_{p,θ}B(\mathbb{R}^d)$ by entire functions of a special form.

Saved in:
Bibliographic Details
Date:2010
Main Authors: Yanchenko, S. Ya., Янченко, С. Я.
Format: Article
Language:Ukrainian
English
Published: Institute of Mathematics, NAS of Ukraine 2010
Online Access:https://umj.imath.kiev.ua/index.php/umj/article/view/2942
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:Ukrains’kyi Matematychnyi Zhurnal
Download file: Pdf

Institution

Ukrains’kyi Matematychnyi Zhurnal
_version_ 1860508943589048320
author Yanchenko, S. Ya.
Янченко, С. Я.
author_facet Yanchenko, S. Ya.
Янченко, С. Я.
author_sort Yanchenko, S. Ya.
baseUrl_str https://umj.imath.kiev.ua/index.php/umj/oai
collection OJS
datestamp_date 2020-03-18T19:40:46Z
description Exact-order estimates are obtained for the approximations of the functional classes $S^r_{p,θ}B(\mathbb{R}^d)$ by entire functions of a special form.
first_indexed 2026-03-24T02:33:14Z
format Article
fulltext УДК 517.51 С. Я. Янченко (Iн-т математики НАН України, Київ) НАБЛИЖЕННЯ КЛАСIВ Srp,θB(Rd) ФУНКЦIЙ БАГАТЬОХ ЗМIННИХ ЦIЛИМИ ФУНКЦIЯМИ СПЕЦIАЛЬНОГО ВИГЛЯДУ Exact-order estimates for approximations of functional classes Srp,θB(Rd) by entire functions of a special form are obtained. Получены точные по порядку оценки приближений функциональных классов Srp,θB(Rd) с помощью целых функций специального вида. У роботi дослiджуються питання найкращого наближення класiв Srp,θB(Rd) функ- цiй багатьох змiнних, якi задано на Rd. Данi класи функцiй вивчав Т. I. Аманов [1], який встановив теореми зображення функцiй iз цих класiв, а також деякi теоре- ми вкладення. Подальше дослiдження класiв Srp,θB(Rd) було продовжено в статтi П. I. Лiзоркiна та С. М. Нiкольського [2], де отримано так зване декомпозицiйне зображення норми функцiй iз цих класiв та вивчено окремi питання наближення цiлими функцiями експоненцiального типу. Наступний етап у дослiдженнi класiв Srp,θB(Rd) пов’язаний з роботою Wang Heping та Sun Yongsheng [3], в якiй встанов- лено порядки найкращого наближення функцiй iз класiв Srp,θB(Rd) цiлими функ- цiями експоненцiального типу, носiй перетворення Фур’є яких зосереджений на множинi, що називається схiдчастим гiперболiчним хрестом. Суттєвим при цьому було використання декомпозицiйного зображення норми функцiй iз даних класiв. У данiй роботi продовжено вивчення апроксимативних характеристик функцiй iз класiв Srp,θB(Rd) з метою знаходження їхнiх порядкiв. 1. Означення класiв функцiй та апроксимативних характеристик. Нехай Rd — d-вимiрний евклiдiв простiр з елементами x = (x1, . . . , xd) i (x, y) = x1y1 + . . . . . . + xdyd, Lq(Rd), 1 6 q 6∞, — простiр вимiрних функцiй f(x) = f(x1, . . . , xd) зi скiнченною нормою ‖f‖Lq(Rd) = ‖f‖q := (∫ Rd |f(x)|qdx ) 1 q , 1 6 q <∞, ‖f‖∞ := ess sup x∈Rd |f(x)|. Нехай, далi, ed := {1, 2, . . . , d}, d ∈ N, i e = {j1, . . . , jm}, m ∈ N, m 6 d, 1 6 j1 < j2 < . . . < jm 6 d, e ⊂ ed. Задамо невiд’ємний вектор re = (rj1 , . . . , rjm) i r̄e := (r̄1, . . . , r̄d), де r̄i = { ri, i ∈ e, 0, i ∈ ed\e. Для функцiї f(x), заданої на Rd, визначимо рiзницю 1-го порядку з кроком h за змiнною xj таким чином: ∆h,jf(x) = f(x1, . . . , xj−1, xj + h, xj+1, . . . , xd)− f(x) i, вiдповiдно, l-го порядку, l ∈ N, c© С. Я. ЯНЧЕНКО, 2010 1124 ISSN 1027-3190. Укр. мат. журн., 2010, т. 62, № 8 НАБЛИЖЕННЯ КЛАСIВ Srp,θB(Rd) ФУНКЦIЙ БАГАТЬОХ ЗМIННИХ . . . 1125 ∆l hj ,jf(x) = l︷ ︸︸ ︷ ∆h,j . . .∆h,j f(x). Нехай задано вектор h = (h1, . . . , hd), hj ∈ R, j = 1, d, та вектор k = (k1, . . . . . . , kd) з цiлими невiд’ємними координатами, тобто kj > 0, j = 1, d. Тодi мiшана рiзниця k-го порядку з векторним кроком h визначається спiввiдношенням ∆k hf(x) = ∆k1 h1,1 ∆k2 h2,2 . . .∆kd hd,d f(x). Класи Srp,θB(Rd), 1 6 p, θ 6 ∞, де r — заданий вектор iз невiд’ємними коор- динатами, означаються таким чином (див. [1, 2]): 1) якщо 1 6 θ <∞, то Srp,θB(Rd) = Srp,θB = { f ∈ Lp(Rd) : ‖f‖Srp,θB 6 1 } , де норма задається рiвнiстю ‖f‖Srp,θB = ∑ e⊂ed ( 2∫ 0 . . . 2∫ 0 ∏ j∈e h −θrj−1 j ‖∆ke hef(·)‖θp ∏ j∈e dhj ) 1 θ ; (1) 2) якщо θ =∞, то Srp,∞B(Rd) = Srp,∞B = { f ∈ Lp(Rd) : ‖f‖Srp,∞B 6 1 } i ‖f‖Srp,∞B = ∑ e⊂ed sup h>0 ∏ j∈e h −rj j ‖∆ke hef(·)‖p, (2) де kj > rj , j = 1, d. Зазначимо, що класи функцiй Srp,∞B(Rd) збiгаються з класами SrpH , якi були введенi С. М. Нiкольським в [4]. У подальшому будемо вважати, що координати вектора r = (r1, . . . , rd) впо- рядковано так: 0 < r1 = r2 = . . . = rν < rν+1 6 . . . 6 rd. Вектору r = (r1, . . . , rd) поставимо у вiдповiднiсть вектор γ = (γ1, . . . , γd), γj = rj/r1, j = 1, d, а вектору γ — вектор γ′, де γ′j = γj , якщо j = 1, ν i 1 < γ′j < γj , j = ν + 1, d. Для кожного вектора s = (s1, . . . , sd), sj ∈ Z+, j = 1, d, покладемо ρ(s) := { k = (k1, . . . , kd) : η(sj)2 sj−1 6 |kj | < 2sj , kj ∈ Z, j = 1, d } i розглянемо множину Q2s := { λ ∈ Rd : η(sj)2 sj−1 6 |λj | < 2sj , j = 1, d } , в якiй η(0) = 0 i η(t) = 1, t > 0. Отже, для ρ(s) i Q2s можемо записати спiввiдношення ρ(s) = Q2s ∩ Zd. Крiм того, будемо використовувати перетворення Фур’є (див., наприклад, [5]) функцiї f ∈ Lq(Rd), 1 < q <∞, i щоб навести його означення, нам будуть потрiбнi узагальненi функцiї. Нехай S = S(Rd) — простiр основних функцiй Л. Шварца (див., наприклад, [6], гл. 2). Через S′ позначимо простiр лiнiйних функцiоналiв над S. Зазначимо, ISSN 1027-3190. Укр. мат. журн., 2010, т. 62, № 8 1126 С. Я. ЯНЧЕНКО що елементами простору S′ є узагальненi функцiї. Якщо f ∈ S′ i ϕ ∈ S, то 〈f, ϕ〉 позначає значення f на ϕ. Перетворення Фур’є Fϕ : S → S визначається за формулою (Fϕ)(λ) = 1 (2π)d/2 ∫ Rd ϕ(t)e−i(λ,t)dt ≡ ϕ̃(λ), де λ = (λ1, . . . , λd), t = (t1, . . . , td) i (λ, t) = ∑d i=1 λiti — скалярний добуток в Rd векторiв λ i t ∈ Rd. Обернене перетворення Фур’є задається таким чином: (F−1ϕ)(t) = 1 (2π)d/2 ∫ Rd ϕ(λ)ei(λ,t)dλ ≡ ϕ̂(t). Перетворення Фур’є узагальнених функцiй (для нього ми зберiгаємо те ж по- значення) визначається формулою 〈Ff, ϕ〉 = 〈f,Fϕ〉, 〈f̃ , ϕ〉 = 〈f, ϕ̃〉, де f ∈ S′, a ϕ ∈ S. Обернене перетворення узагальнених функцiй також позначимо F−1f , i визна- чається воно аналогiчно до прямого перетворення Фур’є за правилом 〈F−1f, ϕ〉 = 〈f,F−1ϕ〉, 〈f̂ , ϕ〉 = 〈f, ϕ̂〉. Зазначимо, що для кожного 1 < p < ∞ iснує природне неперервне вкладення Lp в S′ i в цьому сенсi функцiї з Lp(Rd) ототожнюються з елементами з S′. Носiєм функцiї f будемо називати замикання множини точок, де вона не дорiв- нює нулю, i позначатимемо supp f . Введемо апроксимативну характеристику, яку далi будемо дослiджувати. Розглянемо множину M, яка складається з векторiв s = (s1, . . . , sd) iз цiлочи- словими координатами. Для f ∈ Lq(Rd), 1 < q <∞, покладемо SM(f, x) = ∑ s∈M δ∗s (f, x), де δ∗s (f, x) = F−1(Ff · χQ2s ), i χA – характеристична функцiя множини A. Таким чином ми визначили цiлу функцiю SM(f, x), яка належить просто- ру Lq(Rd) [5], носiй перетворення Фур’є якої зосереджений на множинi, N = = ⋃ s∈M Q2s , тобто supp SM(f, x) ⊆ N. Далi, для f(x) ∈ Lq(Rd) розглянемо апроксимативну характеристику eFM (f)q = inf M:mes ⋃ s∈M Q2s6M ‖f(·)− SM(f, ·)‖q, де mesA позначає лебегову мiру множини A. ISSN 1027-3190. Укр. мат. журн., 2010, т. 62, № 8 НАБЛИЖЕННЯ КЛАСIВ Srp,θB(Rd) ФУНКЦIЙ БАГАТЬОХ ЗМIННИХ . . . 1127 Якщо K ⊂ Lq(Rd) — деякий клас функцiй, то покладемо eFM (K)q = sup f∈K eFM (f)q. Нагадаємо означення ще однiєї апроксимативної характеристики, що розгляда- лася в роботi [3]. Для f ∈ Lq(Rd) i γ = (γ1, . . . , γd), γj > 0, j = 1, d, позначимо Sγn(f, x) = ∑ (s,γ)<n δ∗s (f, x) (3) i зазначимо, що Sγn(f, x) — цiла функцiя з носiєм, зосередженим на множинi Qγn = = ⋃ (s,γ)<n Q2s . МножинаQγn називається схiдчастим гiперболiчним хрестом i при цьому mesQγn � 2nnd−1 (див., наприклад, [2]). Для f(x) ∈ Lq(Rd) покладемо Eγn(f)q = ‖f(·)− Sγn(f, ·)‖q i, вiдповiдно, для функцiонального класу K ⊂ Lq(Rd) Eγn(K)q = sup f∈K Eγn(f)q. 2. Допомiжнi твердження. Для додатних функцiй µ1(N) та µ2(N) запис µ1 � � µ2 означає, що iснує стала C > 0 така, що µ1(N) 6 Cµ2(N). Спiввiдношення µ1 � µ2 рiвносильне тому, що виконуються порядковi нерiвностi µ1 � µ2 та µ1 � µ2. У подальших мiркуваннях нам буде зручно користуватися iншим зображенням норм (1) та (2). При цьому нерiвностi мiж векторами будемо розумiти покоорди- натно i, зокрема, запис r > 0 означає, що всi координати вектора r є додатними, а запис s > 0 — що всi координати вектора s невiд’ємнi. Теорема А [2]. Нехай задано 1 < p < ∞, r > 0. Тодi для будь-якої функцiї f ∈ Srp,θB, 1 6 θ <∞, маємо ‖f‖Srp,θB � (∑ s>0 2(s,r)θ‖δ∗s (f, ·)‖θp ) 1 θ i якщо θ =∞, то ‖f‖Srp,∞B = ‖f‖SrpH � sup s>0 2(s,r)‖δ∗s (f, ·)‖p. Теорема Б (Лiттлвуда – Пелi) (див., наприклад, [7, c. 81]). Нехай задано 1 < < p <∞. Iснують додатнi числа C1, C2 такi, що для кожної функцiї f ∈ Lp(Rd) виконуються спiввiдношення C1‖f‖p 6 ∥∥∥∥(∑ s≥0 |δ∗s (f, ·)|2 ) 1 2 ∥∥∥∥ p 6 C2‖f‖p. ISSN 1027-3190. Укр. мат. журн., 2010, т. 62, № 8 1128 С. Я. ЯНЧЕНКО Теорема B [3]. Якщо 1 < p < q <∞, 1 6 θ 6∞ i r1 > 1 p − 1 q , то Eγn(Srp,θB)q � 2−n(r1−1/p+1/q)n(ν−1)(1/q−1/θ)+ , де a+ = max{a; 0}. Теорема Г [3]. Нехай γ i γ′ — вектори, якi задаються таким чином: 1 = γ1 = = γ′1 = . . . = γν = γ′ν i 1 < γ′j < γj , j = ν + 1, d, 1 6 ν 6 d, r = r1 · γ. Тодi для 1 6 θ 6∞ має мiсце спiввiдношення Eγ ′ n (Srp,θB)p � { 2−nr1n(ν−1)(1/p−1/θ)+ при 1 < p 6 2, 2−nr1n(ν−1)(1/2−1/θ)+ при 2 < p <∞. Сформулюємо також два твердження, якi для перiодичних функцiй були вста- новленi в [8, c. 25 – 28] i мають мiсце для функцiй f ∈ Lq(Rd). Лема А [3]. Нехай задано 1 < p < q <∞ i f ∈ Lq(Rd). Тодi ‖f‖q � (∑ s>0 ‖δ∗s (f, ·)‖qp2 q( 1 p− 1 q )‖s‖1 ) 1 q , (4) де ‖s‖1 = ∑d j=1 sj . Як було показано у роботi [8, c. 28], має мiсце i двоїсте твердження. Лема Б. Нехай задано 1 < q < p <∞ i f ∈ Lq(Rd). Тодi ‖f‖q � (∑ s>0 ‖δ∗s (f, ·)‖qp2 q( 1 p− 1 q )‖s‖1 ) 1 q . (5) 3. Основнi результати. Має мiсце наступне твердження. Теорема 1. Нехай 1 < p < q < ∞, r1 > 1/p − 1/q. Тодi для 1 6 θ 6 ∞ справджується порядкове спiввiдношення eFM (Srp,θB)q �M−(r1− 1 p+ 1 q )(logν−1M)(r1− 1 p+ 2 q− 1 θ )+ , (6) де a+ = max{a; 0}. Доведення. Спочатку отримаємо в (6) оцiнку зверху. Зазначимо, що у випадку θ > q дана оцiнка випливає з вiдповiдної оцiнки наближення класiв Srp,θB цiлими функцiями вигляду Sγn(f, x) = ∑ (s,γ)<n δ∗s (f, x) за умови, що числа n пiдiбрано iз спiввiдношення M � 2nnν−1. Вiдповiдний результат був отриманий в теоремi B. Тому отримаємо оцiнку зверху у випадку 1 6 θ 6 q. Зазначимо, що при цьому ми будемо використовувати деякi мiркування з роботи [9], де розглядалися аналогiчнi питання у перiодичному випадку. Нехай f ∈ Srp,θB, 1 6 θ < q. За числом M пiдберемо n iз спiввiдношення M � 2nnν−1 i покладемо n0 = [n+ (ν − 1) log n], де [a] — цiла частина числа a. Побудуємо множину N i, вiдповiдно цiлу функцiю SM(f, x), за допомогою якої будемо виконувати наближення функцiї f ∈ Srp,θB. ISSN 1027-3190. Укр. мат. журн., 2010, т. 62, № 8 НАБЛИЖЕННЯ КЛАСIВ Srp,θB(Rd) ФУНКЦIЙ БАГАТЬОХ ЗМIННИХ . . . 1129 Спочатку включимо в N множину Qγn = ⋃ (s,γ)<n Q2s , а далi будемо розширю- вати її за рахунок включення допустимої кiлькостi множин Q2s , l 6 (s, γ) < l + 1 i n 6 l < n0. Кожному l ∈ N, n 6 l < n0 поставимо у вiдповiднiсть величину Sl = ( ∑ l6(s,γ)<l+1 2(s,r)θ‖δ∗s (f, ·)‖θp ) 1 θ (7) i покладемо ml = [2nnν−12−lSθl ] + 1. Нехай, далi, ai(f, l), i = 1, 2, . . . , позначають числа ‖δ∗s (f, ·)‖p, якi входять у (7) у порядку спадання. Зазначимо, що з (7) випливає спiввiдношення ai(f, l)� i− 1 θ 2−lr1Sl. Тепер iз суми ∑ l6(s,γ)<l+1 δ∗s (f, x) виберемо ml блокiв δ∗s (f, x), якi вiдповiда- ють першим ml числам ai(f, l), чим задамо також ml множин Q2s . Данi множини породжуються ml векторами s, якi вiдповiдають вибраним δ∗s (f, x). Виконавши цю процедуру для кожного l ∈ [n, n0), l ∈ N, отримаємо набiр множин Q2s , а разом з тим i множину векторiв s, яку позначимо через Ml. Вiдповiдно позначимо Q̃l = = ⋃ s∈Ml Q2s . Отже, N = Qγn ∪ Q̃l, i функцiю SM(f, x) виберемо таким чином: SM(f, x) = ∑ (s,γ)<n δ∗s (f, x) +R(x), де R(x) = ∑ s∈Ml δ∗s (f, x), тобто suppR(x) ⊆ Q̃l. Покажемо, що mesN�M . Скориставшись спiввiдношенням (див., наприклад, [8, с. 11])∑ (s,γ)<n 2(s,1) � 2nnν−1, а також врахувавши вибiр чисел ml, будемо мати mesN� 2nnν−1 + n0∑ l=n 2lml � 2nnν−1+ +2nnν−1 n 0∑ l=n ∑ l6(s,γ)<l+1 2(s,r)θ‖δ∗s (f, ·)‖θp � � 2nnν−1 + 2nnν−1‖f‖θSrp,θB � 2nnν−1 �M. Тепер перейдемо безпосередньо до встановлення оцiнки наближення. Нехай M̃l позначає множину тих векторiв s : n 6 (s, γ) < n0, для яких δ∗s (f, x) не попали в R(x). Тoдi для f(x) ∈ Srp,θB отримаємо ‖f(·)− SM(f, ·)‖q = ‖f(·)− ∑ (s,γ)<n0 δ∗s (f, ·) + ∑ s∈M̃l δ∗s (f, ·)‖q 6 ISSN 1027-3190. Укр. мат. журн., 2010, т. 62, № 8 1130 С. Я. ЯНЧЕНКО 6 ‖f(·)− ∑ (s,γ)<n0 δ∗s (f, ·)‖q + ‖ ∑ s∈M̃l δ∗s (f, ·)‖q = I1 + I2. (8) Згiдно з теоремою B i вибором числа n0 можемо записати I1 � 2−n0(r1− 1 p+ 1 q ) 6 2−n(r1− 1 p+ 1 q )n−(ν−1)(r1− 1 p+ 1 q ) �M−(r1− 1 p+ 1 q ). (9) Для оцiнки I2, скориставшись спiввiдношенням (4), а також врахувавши значен- ня чисел ai(f, l), будемо мати I2 � ( n0∑ l=n ∑ i>ml ( ai(f, l)2 l( 1 p− 1 q ) )q) 1 q = ( n0∑ l=n ∑ i>ml aθi (f, l)a q−θ i (f, l)2l( 1 p− 1 q )q ) 1 q � � ( n0∑ l=n ∑ i>ml aθi (f, l)i −(q−θ)/θ2−l(q−θ)r1Sq−θl 2l( 1 p− 1 q )q ) 1 q 6 6 ( n0∑ l=n m −(q−θ)/θ l 2−l(q−θ)r1Sq−θl 2l( 1 p− 1 q )q ∑ i>ml aθi (f, l) ) 1 q � � ( n0∑ l=n m −(q−θ)/θ l 2−l(q−θ)r1Sq−θl 2l( 1 p− 1 q )q ∑ l6(s,γ)<l+1 ‖δ∗s (f, ·)‖θp ) 1 q � � ( n0∑ l=n m −(q−θ)/θ l 2−l(q−θ)r1Sq−θl 2l( 1 p− 1 q )q2−lθr1 ∑ l6(s,γ)<l+1 2(s,r)θ‖δ∗s (f, ·)‖θp ) 1 q � � ( n0∑ l=n m −(q−θ)/θ l 2−l(r1− 1 p+ 1 q )qSq−θl Sθl ) 1 q = ( n0∑ l=n m −(q−θ)/θ l 2−l(r1− 1 p+ 1 q )qSql ) 1 q . (10) Далi, пiдставивши в останню суму в (10) замiсть ml їх значення, отримаємо I2 � (2nnν−1) 1 q− 1 θ ( n0∑ l=n 2−lq(r1− 1 p+ 2 q− 1 θ )Sθl ) 1 q = (2nnν−1) 1 q− 1 θ I3. (11) Для оцiнки I3 розглянемо два випадки: 1) r1 ≥ 1 p − 2 q + 1 θ ; 2) 1 p − 1 q < r1 < 1 p − 2 q + 1 θ . У випадку 1 I3 6 2−n(r1− 1 p+ 2 q− 1 θ ) ( n0∑ l=n Sθl ) 1 q = = 2−n(r1− 1 p+ 2 q− 1 θ ) ( n0∑ l=n ∑ l6(s,γ)<l+1 2(s,r)θ‖δ∗s (f, ·)‖θp ) 1 q � ISSN 1027-3190. Укр. мат. журн., 2010, т. 62, № 8 НАБЛИЖЕННЯ КЛАСIВ Srp,θB(Rd) ФУНКЦIЙ БАГАТЬОХ ЗМIННИХ . . . 1131 � 2−n(r1− 1 p+ 2 q− 1 θ )‖f‖ θ/q Srp,θB 6 2−n(r1− 1 p+ 2 q− 1 θ ). (12) Спiвставивши (10) – (12), отримаємо I2 �M−(r1− 1 p+ 1 q ) ( logν−1M )(r1− 1 p+ 2 q− 1 θ ). (13) Нехай 1 p − 1 q < r1 < 1 p − 2 q + 1 θ . Тодi I3 6 2−n0(r1− 1 p+ 2 q− 1 θ ) ( n0∑ l=n Sθl ) 1 q = = 2−n0(r1− 1 p+ 2 q− 1 θ ) ( n0∑ l=n ∑ l6(s,γ)<l+1 2(s,r)θ‖δ∗s (f, ·)‖θp ) 1 q � � 2−n0(r1− 1 p+ 2 q− 1 θ )‖f‖ θ/q Srp,θB 6 2−n(r1− 1 p+ 2 q− 1 θ )n−(ν−1)(r1− 1 p+ 2 q− 1 θ ). (14) Вiдповiдно до (10), (11) i (14) отримаємо I2 �M−(r1− 1 p+ 1 q ). (15) Насамкiнець, пiдставивши по черзi оцiнки (9) i (13), а потiм (9) i (15) в (8), отримаємо оцiнку для eFM (Srp,θB)q у випадку 1 6 θ < q. Оцiнку зверху в теоремi встановлено. Перейдемо до встановлення оцiнки знизу, яку достатньо отримати для випадку ν = d. При цьому будемо використовувати вiдоме спiввiдношення (див., наприклад, [10, c. 22]). Нехай f — вимiрна функцiя на Rd, тодi ‖f‖q = sup ‖g‖q′61 ∫ Rd |f(x) g(x)|dx, де 1 q + 1 q′ = 1. Нехай f ∈ Srp,θB i SM(f, x) — цiла функцiя, носiй перетворення Фур’є якої мiститься на множинi N = ⋃ s∈M Q2s , mesN 6 M . Зазначимо, що множина N визначає множину векторiв k з цiлочисловими координатами, кiлькiсть яких не перевищує M . Згiдно з наведеним спiввiдношенням можемо записати ‖f(·)− SM(f, ·)‖q = sup ‖g‖q′61 ∫ Rd ∣∣∣(f(x)− SM(f, x) ) g(x) ∣∣∣dx. (16) Для k ∈ Nd розглянемо функцiю Dk(x) = d∏ j=1 Dkj (xj), де ISSN 1027-3190. Укр. мат. журн., 2010, т. 62, № 8 1132 С. Я. ЯНЧЕНКО Dkj (xj) = √ 2 π ( 2 sin xj 2 cos 2kj + 1 2 xj ) x−1j та D 1 2 (xj) = D0(xj) := √ 2 π sinxj xj . Тодi для перетворення Фур’є функцiї Dk(x) можемо записати [3] FDk(x) = χk(x) = d∏ j=1 χkj (xj), де χkj (xj) =  1, kj < |xj | < kj + 1, 1 2 , |xj | = kj або |xj | = kj + 1, 0 в iнших випадках, χ0(xj) =  1, |xj | < 1, 1 2 , |xj | = 1, 0, |xj | > 1. Вiдповiдно для оберненого перетворення будемо мати F−1χk(t) = Dk(x). Пiдберемо число l ∈ N так, щоб виконувались спiввiдношення 2lld−1 � M i 2lld−1 > 2M . Розглянемо функцiю F (x) = ∑ (s,1)6l ∑ k∈ρ(s) Dk(x), i зазначимо, що mes ⋃ s:(s,1)6l Q2s � 2lld−1. Використавши оцiнку [3] ‖δ∗s (F, ·)‖p = ∥∥∥∥ ∑ k∈ρ(s) Dk(·) ∥∥∥∥ p � 2‖s‖1(1− 1 p ), 1 < p <∞, (17) у випадку 1 6 θ <∞ отримаємо ‖F‖Srp,θB = ( ∑ (s,1)6l 2(s,r)θ‖δ∗s (F, ·)‖θp ) 1 θ = ( ∑ (s,1)6l 2(s,r)θ ∥∥∥ ∑ k∈ρ(s) Dk(·) ∥∥∥θ p ) 1 θ � � ( ∑ (s,1)6l 2(s,r)θ2(s,1)(1− 1 p )θ ) 1 θ = ( ∑ (s,1)6l 2(s,1)(r1+1− 1 p )θ ) 1 θ � 2l(r1+1− 1 p )l(d−1)/θ. Отже, f1(x) = C32−l(r1+1− 1 p )l−(d−1)/θF (x) (18) належить класу Srp,θB з деякою сталою C3 > 0. ISSN 1027-3190. Укр. мат. журн., 2010, т. 62, № 8 НАБЛИЖЕННЯ КЛАСIВ Srp,θB(Rd) ФУНКЦIЙ БАГАТЬОХ ЗМIННИХ . . . 1133 Якщо ж θ =∞, то, використавши (17), отримаємо ‖F‖Srp,∞B = sup (s,1)6l 2(s,r)‖δ∗s (F, ·)‖p � 2l(r1+1− 1 p ) i тому функцiя f2(x) = C42−l(r1+1− 1 p )F (x) (19) належить класу Srp,∞B з деякою сталою C4 > 0. Тепер покажемо, що функцiя g(x) = C52−l/ql−(d−1)/q ′ F (x) (20) з деякою константою C5 > 0 задовольняє умову ‖g‖q′ 6 1. Для цього необхiдно встановити, що ‖F‖q′ � 2l/ql(d−1)/q ′ , 1 < q′ <∞. Розглянемо два випадки. Нехай 1 < q′ 6 2. Тодi згiдно з теоремою Б i нерiвнiстю |a+ b|α 6 |a|α + |b|α, 0 6 α 6 1, можемо записати ‖F‖q′ � ∥∥∥∥∥ ( ∑ (s,1)6l |δ∗s (F, ·)|2 ) 1 2 ∥∥∥∥∥ q′ = ( ∑ (s,1)6l ‖δ∗s (F, ·)‖q ′ q′ ) 1 q′ . (21) Використавши (17), продовжимо оцiнку (21): ‖F‖q′ � ( ∑ (s,1)6l 2 (s,1)(1− 1 q′ )q ′ ) 1 q′ � 2l/q ( ∑ (s,1)6l 1 ) 1 q′ � 2l/ql(d−1)/q ′ . Якщо 2 < q′ <∞, то, використавши лему A та спiввiдношення (17), отримаємо ‖F‖q′ � ( ∑ (s,1)6l ‖δ∗s (F, ·)‖q ′ q 2 ‖s‖1( 1 q− 1 q′ )q ′ ) 1 q′ � � ( ∑ (s,1)6l 2‖s‖1(1− 1 q )q ′ 2 ‖s‖1( 1 q− 1 q′ )q ′ ) 1 q′ 6 2l/q ( ∑ (s,1)6l 1 ) 1 q′ � 2l/ql(d−1)/q ′ . Нехай 1 6 θ < ∞. Тодi, пiдставивши (18) i (20) в (16) та врахувавши, що M � 2lld−1 i ‖g(·)‖q′ 6 1, будемо мати eFM (Srp,θB)q > eFM (f1)q = inf M:mesN6M ‖f1(·)− SM(f1, ·)‖q > > inf M:mesN6M ∫ Rd ∣∣∣(f1(x)− SM(f1, x) ) g(x) ∣∣∣dx > > inf M:mesN6M ∫ Rd ∣∣∣(2−l(r1+1− 1 p )l−(d−1)/θF (x)− SM(f1, x) ) 2−l/ql−(d−1)/q ′ F (x) ∣∣∣dx� � 2−l(r1+1− 1 p+ 1 q )l −(d−1)( 1 θ+ 1 q′ ) inf M:mesN6M ( ∫ Rd |F (x)|2dx− ∫ Rd |SM(F, x)F (x)|dx ) . (22) ISSN 1027-3190. Укр. мат. журн., 2010, т. 62, № 8 1134 С. Я. ЯНЧЕНКО Щоб продовжити оцiнку (22), оцiнимо кожен з iнтегралiв. Для оцiнки ∫ Rd |F (x)|2dx, скориставшись спiввiдношенням (17), одержимо ∫ Rd |F (x)|2dx = ‖F (·)‖22 � 2lld−1. Для оцiнки другого iнтеграла введемо додатковi позначення. Через L позначимо множину векторiв s, для яких (s, 1) 6 l, i, вiдповiдно, через M — множину векторiв {s : s ∈M∩L}. Нехай N = ⋃ s∈M Q2s . Тодi можемо записати N ⊆ N i mesN 6M . Далi, взявши до уваги, що добуток SM(F, x) F (x) вiдмiнний вiд нуля лише на множинi N, можемо записати∫ Rd ∣∣∣SM(F, x)F (x) ∣∣∣dx = ∫ Rd ∣∣∣SM(F, x) ∣∣∣2dx = ∥∥SM(F, ·) ∥∥2 2 = = ∥∥∥∥∥ ( ∑ s∈M |δ∗s (F, ·)|2 ) 1 2 ∥∥∥∥∥ 2 2 = ∑ s∈M ‖δ∗s (F, ·)‖22 � ∑ s∈M ( 2‖s‖1(1− 1 2 ) )2 = mesN 6M. Тодi оцiнку (22) можна продовжити таким чином: eFM (Srp,θB)q > eFM (f1)q � 2−l(r1+1− 1 p+ 1 q )l −(d−1)( 1 θ+ 1 q′ )(2lld−1 −M)� � 2−l(r1+1− 1 p+ 1 q )l −(d−1)( 1 θ+ 1 q′ )2lld−1 � �M−(r1− 1 p+ 1 q ) ( logd−1M )r1− 1 p+ 2 q− 1 θ . (23) Нехай тепер θ =∞, тодi, пiдставивши в (16) функцiї (19) i (20), отримаємо eFM (Srp,θB)q > eFM (f2)q = inf M:mesN6M ‖f2(·)− SM(f2, ·)‖q � �M−(r1− 1 p+ 1 q ) ( logd−1M )r1− 1 p+ 2 q . (24) Зазначимо, що отриманi оцiнки збiгаються за порядком з оцiнками зверху у випадку r1 > 1 p − 1 q + 1 θ . Для того щоб завершити оцiнку знизу, розглянемо випадок 1 p − 1 q < r1 < 1 p − − 2 q + 1 θ . Оскiльки за даних умов оцiнка зверху величини eFM (Srp,θB)q не залежить вiд розмiрностi простору Rd, то її достатньо отримати для d = 1. Однак в однови- мiрному випадку оцiнка (23) збiгається за порядком з вiдповiдною оцiнкою зверху для всiх r1 > 1 p − 1 q . Теорему доведено. Наслiдок 1. Якщо виконуються умови теореми 1 i θ =∞, то з (6) отримуємо оцiнку eFM (SrpH)q �M−(r1− 1 p+ 1 q )(logν−1M)(r1− 1 p+ 2 q ). ISSN 1027-3190. Укр. мат. журн., 2010, т. 62, № 8 НАБЛИЖЕННЯ КЛАСIВ Srp,θB(Rd) ФУНКЦIЙ БАГАТЬОХ ЗМIННИХ . . . 1135 Зауваження 1. Порiвнюючи теорему 1 з вiдповiдним результатом наближення функцiй з класiв Srp,θB цiлими функцiями Sγn(f, x) (теорема В), можемо зробити такий висновок: якщо 1 < p < q <∞ i q 6 θ 6∞, то eFM (Srp,θB)q � Eγn(Srp,θB)q, M � 2nnν−1 i eFM (Srp,θB)q � Eγn(Srp,θB)qn −(ν−1)(r1− 1 p+ 1 q ), M � 2nnν−1, якщо 1 6 θ < q <∞, а 1/p− 1/q < r1 < 1/p− 2/q + 1/θ. Тепер сформулюємо результат, який дає оцiнку величини eFM (Srp,θB)q для iн- шого спiввiдношення мiж параметрами p i q, а саме 1 < p = q < 2. Теорема 2. Нехай 1 < p < 2, r1 > 0. Тодi для 1 6 θ 6∞ має мiсце порядкове спiввiдношення eFM (Srp,θB)p �M−r1(logν−1M)(r1+ 1 p− 1 θ )+ , (25) де a+ = max{a; 0}. Доведення. Встановимо спочатку оцiнку зверху. Попередньо зауважимо, що у випадку p 6 θ 6 ∞ оцiнка одержується з теореми Г, якщо N = Qγ ′ n , де Qγ ′ n = = ⋃ (s,γ′)<n Q2s , M � 2nnν−1, i при цьому SM(f, x) = ∑ (s,γ′)<n δ∗s (f, x). Перейдемо до встановлення оцiнки зверху у випадку 1 6 θ < p. Зазначимо, що при цьому будемо використовувати тi ж мiркування, що i при доведеннi оцiнки зверху в теоремi 1. Зупинимося лише на вiдмiнностях у доведеннi. Для f ∈ Srp,θB функцiю, з допомогою якої здiйснюватимемо наближення, буде- мо вибирати таким чином: SM(f, x) = ∑ (s,γ′)<n δ∗s (f, x) +R1(x), де R1(x), а вiдповiдно i множина, на якiй зосереджено носiй її перетворення Фур’є, будується, як R i Q̃l в теоремi 1, з тiєю вiдмiннiстю, що замiсть величини Sl будемо використовувати S̃l = ( ∑ l6(s,γ′)<l+1 2(s,r)θ‖δ∗s (f, ·)‖θp ) 1 θ , тобто вектор γ у величинi Sl замiнимо на γ′. Припустимо, що функцiю SM(f, x) побудовано. Отримаємо оцiнку зверху ве- личини ‖f(·)− SM(f, ·)‖p, f ∈ Srp,θB. Нехай M̃′l позначає множину тих векторiв s : n 6 (s, γ′) < n0, для яких δ∗s (f, x) не потрапили в R1(x). Тодi ‖f(·)− SM(f, ·)‖p 6 ∥∥∥f(·)− ∑ (s,γ′)<n0 δ∗s (f, ·) + ∑ s∈M̃′l δ∗s (f, ·) ∥∥∥ p 6 6 ∥∥∥f(·)− ∑ (s,γ′)<n0 δ∗s (f, ·) ∥∥∥ p + ∥∥∥ ∑ s∈M̃′l δ∗s (f, ·) ∥∥∥ p = I4 + I5. (26) Для оцiнки I4, скориставшись теоремою Г, отримаємо ISSN 1027-3190. Укр. мат. журн., 2010, т. 62, № 8 1136 С. Я. ЯНЧЕНКО I4 � 2−n0r1 = 2−nr1n−(ν−1)r1 �M−r1 . (27) Для оцiнки I5 спочатку використаємо теорему Б (Лiттлвуда – Пелi), а потiм нерiвнiсть |a+ b|c 6 |a|c + |b|c, 0 6 c 6 1. Тодi I5 = ∥∥∥∥∥ ∑ s∈M̃′l δ∗s (f, ·) ∥∥∥∥∥ p � ∥∥∥∥∥ ( ∑ s∈M̃′l |δ∗s (f, ·)|2 ) 1 2 ∥∥∥∥∥ p 6 ( ∑ s∈M̃′l ‖δ∗s (f, ·)‖pp ) 1 p . (28) Далi, мiркуючи, як i при встановленнi оцiнки величини I2 (див. (10) i (11)), з (28) одержимо I5 � (2nnν−1)( 1 p− 1 θ ) ( n0∑ l=n 2−pl(r1− 1 θ+ 1 p )S̃θl ) 1 p . (29) Щоб продовжити оцiнку I5, розглянемо два випадки: 1) r1 > 1 θ − 1 p ; 2) 0 < r1 < 1 θ − 1 p . Якщо r1 > 1 θ − 1 p , то з (29) будемо мати I5 � (2nnν−1)( 1 p− 1 θ )2−n(r1− 1 θ+ 1 p ) ( n0∑ l=n S̃θl ) 1 p � � (2nnν−1)( 1 p− 1 θ )2−n(r1− 1 θ+ 1 p )‖f‖θ/pSrp,θ 6 6 2−nr1n(ν−1)(1/p−1/θ) �M−r1(logν−1M)r1+ 1 p− 1 θ . (30) Пiдставивши (27) i (30) в (26), отримаємо ‖f(·)− SM(f, ·)‖p �M−r1(logν−1M)r1+ 1 p− 1 θ . Нехай тепер 0 < r1 < 1 θ − 1 p . Тодi оцiнку (29) можемо продовжити таким чином: I5 � (2nnν−1)( 1 p− 1 θ )2−n0(r1− 1 θ+ 1 p ) ( n0∑ l=n S̃θl ) 1 p � � (2nnν−1)( 1 p− 1 θ )2−n(r1− 1 θ+ 1 p )n−(ν−1)(r1− 1 θ+ 1 p ) = 2−nr1n−(ν−1)r1 �M−r1 . Отже, оцiнку зверху в теоремi 2 встановлено. Встановимо оцiнку знизу. Для цього будемо використовувати мiркування, якi були запропонованi В. М. Темляковим [8, c. 94]. За числом M пiдберемо n так, щоб M � 2nnd−1 i кiлькiсть точок з цiлочисловими координатами у множинi Fn = ⋃ (s,1)=n ρ(s) була б бiльшою за 4M . Розглянемо функцiї ISSN 1027-3190. Укр. мат. журн., 2010, т. 62, № 8 НАБЛИЖЕННЯ КЛАСIВ Srp,θB(Rd) ФУНКЦIЙ БАГАТЬОХ ЗМIННИХ . . . 1137 f3(x) = C62−n(r1+1− 1 p )n− (d−1) θ ∑ k∈Fn Dk(x), C6 > 0, 1 6 θ <∞, та f4(x) = C72−n(r1+1− 1 p ) ∑ k∈Fn Dk(x), C7 > 0, якщо θ =∞. Як i при доведеннi теореми 1, можна показати, що функцiї f3 i f4 належать Srp,θB i Srp,∞B (SrpH) вiдповiдно. Нехай M — довiльна множина векторiв s = (s1, . . . , sd) така, що для множини N = ⋃ s∈M Q2s має мiсце спiввiдношення mesN 6 M . Для кожного вектора s = (s1, . . . , sd), sj ∈ N, j = 1, d, який задовольняє умову (s, 1) = n, розглянемо множину N ∩ ρ(s). Згiдно з вибором числа n множина M′ = { s ∈ Zd+ : (s, 1) = n, ∣∣N ∩ ρ(s) ∣∣ < 1 2 |ρ(s)| } буде мiстити, принаймнi, половину всiх векторiв s, що задовольняють умову (s, 1) = = n, i тому |M′| � nd−1. Нехай SM′(f3, x) = ∑ s∈M′ δ∗s (f3, x). Тодi згiдно з (5) для f3(x) отримаємо ‖f3(·)− SM′(f3, ·)‖p � ( ∑ (s,1)=n ‖δ∗s (f3(·)− SM′(f3, ·))‖p22‖s‖1( 1 2− 1 p )p ) 1 p � � ( ∑ s∈M′ ‖δ∗s (f3(·)− SM′(f3, ·))‖p2 ) 1 p 2n( 1 2− 1 p ) � � 2−n(r1+1− 1 p )n− (d−1) θ 2 n 2 ( ∑ s∈M′ 1 ) 1 p 2n( 1 2− 1 p ) � � 2−nr1n− (d−1) θ |M′| 1 p � 2−nr1n(d−1)( 1 p− 1 θ ) � �M−r1 ( logd−1M )r1+ 1 p− 1 θ . (31) Вiдповiдно для f4(x) отримаємо ‖f4(·)− SM′(f4, ·)‖p � 2−nr1n(d−1)/p �M−r1 ( logd−1M )r1+ 1 p . (32) Оцiнки (31) i (32) збiгаються за порядком з оцiнками зверху величини eFM (Srp,θB)p у випадку r1 ≥ 1 θ − 1 p . Якщо ж 0 < r1 < 1 θ − 1 p , то шукана оцiнка випливає з одно- вимiрного випадку. Оцiнку (25) встановлено. Теорему доведено. Наслiдок 2. Якщо виконуються умови теореми 2 i θ =∞, то з (25) отриму- ємо оцiнку eFM (SrpH)p �M−r1(logν−1M)(r1+ 1 p ). ISSN 1027-3190. Укр. мат. журн., 2010, т. 62, № 8 1138 С. Я. ЯНЧЕНКО Зауваження 2. Порiвнюючи теорему 2 з вiдповiдним результатом для на- ближення функцiй з класiв Srp,θ цiлими функцiями Sγn(f, x) (теорема Г), можемо зробити такий висновок: якщо p 6 θ 6∞, p ∈ (1, 2), то eFM (Srp,θB)p � Eγ ′ n (Srp,θB)p, M � 2nnν−1 i eFM (Srp,θB)p � Eγ ′ n (Srp,θB)pn −(ν−1)r1 , M � 2nnν−1, якщо 1 6 θ < p, а 0 < r1 < 1/p− 1/θ. Зауваження 3. Зазначимо, що дослiдження величини, аналогiчної до eFM (Srp,θB)q , для класiв Бєсова перiодичних функцiй багатьох змiнних були прове- денi в роботах [9, 11]. 1. Аманов Т. И. Теоремы представления и вложения для функциональных пространств Srp,θB(Rn) и Sr∗p,θB (0 6 xj 6 2π; j = 1, . . . , n) // Тр. Мат. ин-та АН СССР. – 1965. – 77. – С. 5 – 34. 2. Лизоркин П. И., Никольский С. М. Пространства функций смешанной гладкости с декомпозици- онной точки зрения // Там же. – 1989. – 187. – C. 143 – 161. 3. Wang Heping, Sun Yongsheng. Approximation of multivariate functions with certain mixed smoothness by entire functions // Northeast. Math. J. – 1995. – 11(4). – P. 454 – 466. 4. Никольский С. М. Функции с доминирующей смешанной производной, удовлетворяющей кратному условию Гельдера // Сиб. мат. журн. – 1963. – 4, № 6. – C. 1342 – 1363. 5. Лизоркин П. И. Обобщенное лиувиллевское дифференцирование и метод мультипликаторов в теории вложений классов дифференцируемых функций // Тр. Мат. ин-та АН СССР. – 1969. – 105. – C. 89 – 167. 6. Владимиров В. С. Уравнения математической физики. – М.: Наука, 1967. – 436 c. 7. Никольский С. М. Приближение функций многих переменных и теоремы вложения. – М.: Наука, 1969. – 480 c. 8. Темляков В. Н. Приближение функций с ограниченной смешанной производной // Тр. Мат. ин-та АН СССР. – 1986. – 178. – C. 1 – 112. 9. Романюк А. С. Приближение классов периодических функций многих переменных // Мат. заметки. – 2002. – 71, № 1. – С. 109 – 121. 10. Бесов О. В., Ильин В. П., Никольский С. М. Интегральные представления функций и теоремы вложения. – М.: Наука, 1996. – 480 c. 11. Романюк А. С. Аппроксимативные характеристики изотропных классов периодических функций многих переменных // Укр. мат. журн. – 2009. – 61, № 4. – С. 513 – 523. Одержано 28.12.09 ISSN 1027-3190. Укр. мат. журн., 2010, т. 62, № 8
id umjimathkievua-article-2942
institution Ukrains’kyi Matematychnyi Zhurnal
keywords_txt_mv keywords
language Ukrainian
English
last_indexed 2026-03-24T02:33:14Z
publishDate 2010
publisher Institute of Mathematics, NAS of Ukraine
record_format ojs
resource_txt_mv umjimathkievua/48/cacf83980f2fc458d43b043dcbf79448.pdf
spelling umjimathkievua-article-29422020-03-18T19:40:46Z Approximation of the classes $S^r_{p,θ}B(\mathbb{R}^d)$ of functions of many variables by entire functions of a special form Наближення класів $S^r_{p,θ}B(\mathbb{R}^d)$ функцій багатьох змінних цілими функціями спеціального вигляду Yanchenko, S. Ya. Янченко, С. Я. Exact-order estimates are obtained for the approximations of the functional classes $S^r_{p,θ}B(\mathbb{R}^d)$ by entire functions of a special form. Получены точные по порядку оценки приближений функциональных классов $S^r_{p,θ}B(\mathbb{R}^d)$ с помощью целых функций специального вида. Institute of Mathematics, NAS of Ukraine 2010-08-25 Article Article application/pdf https://umj.imath.kiev.ua/index.php/umj/article/view/2942 Ukrains’kyi Matematychnyi Zhurnal; Vol. 62 No. 8 (2010); 1124–1138 Український математичний журнал; Том 62 № 8 (2010); 1124–1138 1027-3190 uk en https://umj.imath.kiev.ua/index.php/umj/article/view/2942/2634 https://umj.imath.kiev.ua/index.php/umj/article/view/2942/2635 Copyright (c) 2010 Yanchenko S. Ya.
spellingShingle Yanchenko, S. Ya.
Янченко, С. Я.
Approximation of the classes $S^r_{p,θ}B(\mathbb{R}^d)$ of functions of many variables by entire functions of a special form
title Approximation of the classes $S^r_{p,θ}B(\mathbb{R}^d)$ of functions of many variables by entire functions of a special form
title_alt Наближення класів $S^r_{p,θ}B(\mathbb{R}^d)$ функцій багатьох змінних цілими функціями спеціального вигляду
title_full Approximation of the classes $S^r_{p,θ}B(\mathbb{R}^d)$ of functions of many variables by entire functions of a special form
title_fullStr Approximation of the classes $S^r_{p,θ}B(\mathbb{R}^d)$ of functions of many variables by entire functions of a special form
title_full_unstemmed Approximation of the classes $S^r_{p,θ}B(\mathbb{R}^d)$ of functions of many variables by entire functions of a special form
title_short Approximation of the classes $S^r_{p,θ}B(\mathbb{R}^d)$ of functions of many variables by entire functions of a special form
title_sort approximation of the classes $s^r_{p,θ}b(\mathbb{r}^d)$ of functions of many variables by entire functions of a special form
url https://umj.imath.kiev.ua/index.php/umj/article/view/2942
work_keys_str_mv AT yanchenkosya approximationoftheclassessrpthbmathbbrdoffunctionsofmanyvariablesbyentirefunctionsofaspecialform
AT ânčenkosâ approximationoftheclassessrpthbmathbbrdoffunctionsofmanyvariablesbyentirefunctionsofaspecialform
AT yanchenkosya nabližennâklasívsrpthbmathbbrdfunkcíjbagatʹohzmínnihcílimifunkcíâmispecíalʹnogoviglâdu
AT ânčenkosâ nabližennâklasívsrpthbmathbbrdfunkcíjbagatʹohzmínnihcílimifunkcíâmispecíalʹnogoviglâdu