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勒贝格常数


有两组常数,通常称为勒贝格常数。第一个是通过傅里叶系列,另一个出现在计算拉格朗日插值多项式.

假设一个函数(f)在区间上是可积的[-pi,pi]S_n(f,x)n个的第个部分和傅里叶系列属于(f),以便

(_k)=1/piint_(-pi)^pif(t)cos(kt)dt
(1)
b_k(英国)=1/piint_(-pi)^pif(t)sin(kt)dt
(2)

 S_n(f,x)=1/2a_0+{sum_(k=1)^n[a_kcos(kx)+b_ksin(kx。
(3)

如果

 |f(x)|<=1
(4)

为所有人x,然后

 S_n(f,x)<=1/piint_0^pi(|sin[1/2(2n+1)θ]|)/(sin(1/2θ))dtheta=L_n,
(5)

L_n(L_n)是对于所有连续的,它都成立的可能的最小常数(f)。的前几个值L_n(L_n)

L_0(L_0)=1
(6)
左旋1=1/3+(2sqrt(3))/pi
(7)
=1.435991124...
(8)
l2=1/5+(平方(25-2sqrt(5)))/pi=1.642188435。。。
(9)
L_3级=1/7+1/(3pi)[22sin(pi/7)-2cos(pi/(14))+10cos((3pi/(十四))]
(10)
=1.778322861....
(11)
L_4级=(13) /(2sqrt(3)pi)+1/9+1/pi[7sin((2pi)/9)-5sin(pi/9)-cos(pi/(18))]
(12)
=1.880080599....
(13)

一些金额公式对于L_n(L_n)包括

L_n(L_n)=1/(2n+1)+2/pisum_(k=1)^(n)1/ktan((pik)/(2n/1))
(14)
=(16) /(pi^2)总和_(k=1)^(infty)总和_
(15)

(Zygmund 1959)和积分公式包括

L_n(L_n)=4int_0^infty(tanh[(2n+1)x])/(tanhx)(dx)/(pi^2+4x^2)
(16)
=4/(pi^2)int_0^infty(sinh[(2n+1)x])/(sinhx)ln{coth[1/2(2n+1)x]}dx
(17)

(哈代1942)。对于大型n个,

 4/(pi^2)lnn<L_n<3+4/(π^2)。
(18)

这个结果可以推广到第页-满足可微函数

 |(d^rf)/(dx^r)|<=1
(19)

为所有人x.在这种情况下,

 |f(x)-Sn(f,x)|<=L_(n,r)=4/(pi^2)(lnn)/(n^r)+O(1/(n^r)),
(20)

哪里

 L_(n,r)={1/piint_(-pi)^pi|sum_(k=n+1)^(infty)(sin(kx))/
(21)

(科尔莫戈洛夫1935年,齐格蒙德1959年)。

Watson(1930)表明

 lim_(n->infty)[L_n-4/(pi^2)ln(2n+1)]=c,
(22)

哪里

c(c)=8/(π^2)(总和_(k=1)^(infty)(lnk)/(4k^2-1))-4/(pi^2)
(23)
=8/(pi^2)[sum_(j=0)^(infty)(λ(2j+2)-1)/(2j+1)]+4/(pi^ 2)(2ln2+γ)
(24)
=0.9894312738...
(25)

(组织环境信息系统A086052美元),其中伽马(z)伽马函数,λ(z)Dirichlet lambda函数、和伽马射线Euler-Mascheroni常数.

定义n个第个勒贝格常数拉格朗日插值多项式通过

 λ_n(X)=最大值_(-1<=X<=1)sum_(k=1)^n|乘积_(j!=k)(X-X_j)/(X_k-X_j)|。
(26)

那么这是真的

 λ_n>4/(pi^2)lnn-1。
(27)

拉格朗日插值的效率与λ_n增加。Erdős(1961)证明了积极的常数,以便

 λ_n>2/pilnn-C
(28)

为所有人n个.Erdős(1961)进一步表明

 λ_n<2/pilnn+4,
(29)

因此(◇)无法改进。


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工具书类

芬奇,S.R。《勒贝格常数》§4.2数学常量。英国剑桥:剑桥大学出版社,第250-255页,2003Erdős,P.“插值理论的问题和结果,二、。"数学学报。阿卡德。科学。匈牙利 12, 235-244, 1961.哈代,G.H.公司。“关于傅里叶级数理论中勒贝格常数的注释。”伦敦数学杂志。Soc公司。 17, 4-13, 1942.科尔莫戈罗夫,A.N。“Zur Grössenordung des Restgliedes Fourierscher reihen differenzierbarrer”富克提翁。"安。数学。 36, 521-526, 1935.斯隆,新泽西州。答:。顺序A086052号在“整数序列在线百科全书。"G.N.沃森。兰道和勒贝格的常数。"夸脱。数学杂志。牛津 1, 310-318,1930齐格蒙德,A.G。三角函数系列,第2版,Vols。 1-2.英国剑桥:剑桥大学出版社,1959年。

参考Wolfram | Alpha

勒贝格常数

引用如下:

埃里克·魏斯坦(Eric W.Weisstein)。“勒贝格常数。”发件人数学世界--Wolfram Web资源。https://mathworld.wolfram.com/LebesgueConstants.html

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