Оценка константы Лебега для Чебышевского распределения узлов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В данной работе предлагается подход к получению оценки константы Лебега для интерполяционного процесса Лагранжа с узлами в нулях многочленов Чебышева первого рода. Двусторонняя оценка этой константы осуществлена с использованием логарифмической производной от гамма-функции Эйлера и дзета-функции Римана. Выбор узлов интерполирования обусловлен тем, что в этом случае при фиксированном числе узлов Чебышева постоянная Лебега стремится к своему минимальному значению, уменьшая погрешность алгебраического интерполирования и обеспечивая меньшую чувствительность по отношению к ошибкам округления. Выражения для верхней и нижней границ этой постоянной представлены в виде конечных сумм асимптотического знакочередующегося ряда. На основе полученных выражений вычисляются значения этих границ в зависимости от числа узлов интерполяционного процесса и проводится оценка погрешности найденных значений для каждой из границ на основе первого отброшенного слагаемого в конечных суммах асимптотического ряда. Результаты выполненных расчетов представлены в таблицах, в которых приведены отклонения величины константы Лебега от нижней и верхней границ ее оценки, а также погрешности найденных значений в зависимости от числа узлов Чебышева. С использованием численных методов показано, что с увеличением числа этих узлов происходит быстрое сближение значений границ полученной двусторонней оценки для постоянной Лебега. Представленные результаты могут быть использованы в теории интерполяции для оценки нормы оператора, сопоставляющего функции ее интерполяционный полином, и оценки отклонения построенного возмущенного полинома от невозмущенного.

Об авторах

Оксана Владимировна Гермидер

ФГАОУ ВО «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В.Ломоносова»

Email: o.germider@narfu.ru
ORCID iD: 0000-0002-2112-805X

к.ф.-м.н., доцент кафедры инженерных конструкций, архитектуры и графики
Россия, 163002, Россия, г. Архангельск, Набережная Северной Двины, 17

Василий Николаевич Попов

ФГАОУ ВО «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В.Ломоносова»

Автор, ответственный за переписку.
Email: v.popov@narfu.ru
ORCID iD: 0000-0003-0803-4419

д.ф.-м.н, профессор, профессор кафедры высшей и прикладной математики
Россия, 163002, Россия, г. Архангельск, Набережная Северной Двины, 17

Список литературы

  1. Привалов A. A. Теория интерполирования функций. Кн. 1. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1990. 230 с.
  2. Ким В. А. Точные константы Лебега для интерполяционных ограниченных L-сплайнов третьего порядка // Сибирский математический журнал. 2010. Т. 51, № 2. С. 330–341. DOI: https://doi.org/10.1007/s11202-010-0026-3
  3. Ibrahimoglu B. A. Lebesgue functions and Lebesgue constants in polynomial interpolation // Journal of Inequalities and Applications. 2016. Vol. 93. pp. 1–15. DOI: https://doi.org/10.1186/s13660-016-1030-3
  4. Brutman L. On the Lebesgue function for polynomial interpolation // SIAM Journal on Numerical Analysis. 1978. Vol. 15, Issue 4. pp. 694–704. DOI: https://doi.org/10.1137/0715046
  5. Gunttner R. Evaluation of Lebesgue constants // SIAM Journal on Numerical Analysis. 1980. Vol. 17, Issue 4. pp. 512–520. DOI: https://doi.org/10.1137/0717043
  6. Gunttner R. Note on the lower estimate of optimal Lebesgue constants // Acta Mathematica Hungarica. 1994. Vol. 65, Issue 4. pp. 313–317. DOI: https://doi.org/10.1007/BF01876033
  7. Mason J., Handscomb D. Chebyshev polynomials. NY: Chapman and Hall/CRC, 2002. 360 p.
  8. Powell M. J. D. On the maximum errors of polynomial approximations defined by interpolation and by least squares criteria // The Computer Journal. 1967. Vol. 9. pp. 404–407. DOI: https://doi.org/10.1093/COMJNL/9.4.404
  9. Абрамовиц М., Стиган И. Справочник по специальным функциям с формулами, графиками и математическими таблицами. М.: Наука, 1979. 832 c.
  10. Бейтман Г., Эрдейи А. Высшие трансцендентные функции. М.: Наука, 1974. Т. 2. 296 с.
  11. Espinosa O., Moll V. A generalized polygamma function // Integral Transforms and Special Functions. 2004. Vol. 15, Issue 2. pp. 101–115. DOI: https://doi.org/10.1080/10652460310001600573
  12. Люк Ю. Специальные математические функции и их аппроксимации. М.: Мир, 1980. 608 с.
  13. Sherwood H. Sums of power of integers and Bernoulli numbers // The Mathematical Gazette. 1970. Vol. 54. pp. 272–274.
  14. Dzjadik V. K., Ivanov V. V. On asymptotics and estimates for the uniform norms of the Lagrange interpolation polynomials corresponding to the Chebyshev nodal points // Analysis Mathematica. 1983. Vol. 9, Issue 2. pp. 85–97. DOI: https://doi.org/10.1007/BF01982005

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Гермидер О.В., Попов В.Н., 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Мы используем файлы cookies, сервис веб-аналитики Яндекс.Метрика для улучшения работы сайта и удобства его использования. Продолжая пользоваться сайтом, вы подтверждаете, что были об этом проинформированы и согласны с нашими правилами обработки персональных данных.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).