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存在平坦的利特伍德多项式。 (英语) Zbl 1470.42004年

考虑一类Littlewood多项式\[P(z)=\sum_{k=0}^n\varepsilon_k z^k,\qquad z\in \mathbb C,\qqquad\varepsilen_k\in \{-1,1\}。\]在[P.Erdős公司密歇根州数学。J.4,291–300(1958年;Zbl 0081.00102号)]Erdős问,对于每一个大的度,我们是否可以找到一个如上所述的Littlewood多项式,它也满足[delta\sqrt{n}\leq|P(z)|\leq\delta\sqrt{n}\ qquad\forall z\in\mathbb C\quad\text{with}\quad|z|=1.]这里,(0<\delta<\delta)是绝对常数,特别是它们与度无关。这种多项式称为平坦利特伍德多项式。这是由推测出来的J.E.利特尔伍德[J.Lond.数学社会学41、367–376(1966;Zbl 0142.32603号)这样的平坦多项式应该存在。
这篇引人注目的论文的主要结果是平坦的Littlewood多项式确实存在,从而解决了这个长期存在的猜想。作者的主要贡献和猜想中的主要困难是构造了一个同样满足下界的Littlewood多项式。确实,满足上界(Delta\sqrt n)的显式Littlewood多项式早就由H.S.夏皮罗[多项式和幂级数的极值问题。麻省理工学院(SM.论文)(1951),http://hdl.handle.net/1721.1/12188]、和W.鲁丁[《美国数学学会学报》第10期,第855–859页(1959年;Zbl 0091.05706号)],而Spencer在80年代给出了一个非建设性的证明[J.斯宾塞,事务处理。美国数学。Soc.289679-706(1985年;Zbl 0577.05018号)]受差异理论思想的影响。本文的引言部分详细介绍了这一问题和相关问题的丰富历史,内容丰富。
证明策略大致如下。首先证明平坦Laurent-Littlewood多项式的存在性就足够了\[P(z)=\sum_{k=-2n}^{2n}\varepsilon_k e^{ik\theta},\]对于合适的频率选择(C\subset[2n]={1,2,\ldots,n\}),此多项式被拆分为以下形式\[P(z)=\varepsilon_0+2\sum_{k\ in C}\varepsilon_k\cos(k\theta)+2i\sum_{k\in[2n]\set-nus C}\valepsilon_k\sin。\]然后构造正弦多项式(θ)和余弦多项式(c(θ。
作者构造余弦多项式作为鲁丁·夏皮罗多项式的修正。特别地,作者证明了在\(\mathbb T=\mathbb R/2\pi\mathbb Z\)中不相交区间\(\mathcal I\)(这些性质的精确定义相当技术性)的适当且分离良好的集合的存在,使得所有\(\ theta\notin\cup_{I\In\mathcal I}I\)和\(|c(\ theta)|\leq\sqrt n)表示所有\(\ theta\ in \ mathbb T \)。
然后将正弦多项式构造为形式\(s(θ)=s_e(θ。奇数正弦多项式的构造成为了主要任务,作者构造它,使其在每个(I)上都是大的(\(\gtrsim\sqrt{n}\)),而在任何地方都不是太大的(\lesssim\sqrt}\)。在这里,作者意识到了与组合差异的美丽联系,并使用了Spencer的部分着色引理[Spencer,loc.cit.],通过S.洛维特R.梅卡[SIAM J.Compute.44,No.5,1573–1582(2015;Zbl 1330.68343号)]; 这些局部着色结果基于J.贝克[组合数学1,319–325(1981;Zbl 0491.10046号)]. 所考虑的着色是在区间\(\alpha:\mathcal I\ to \{-1,1\}\)的集合上定义的,使用它可以构造一个在每个\(I\in\mathcal I\)上都很大的阶跃函数。利用部分傅里叶级数和对称性,作者用系数为([-1,1]\)的正弦多项式来近似此函数。通过精细的近似参数和大量的工作,作者可以用系数为({-1,1\})的奇正弦多项式替换该多项式,该系数在每个(I)上仍然“大”,在任何地方都“小”,从而完成了奇正弦多项式的构造,并以此证明了主要结果。

MSC公司:

42A05型 三角多项式,不等式,极值问题
30立方厘米 一个复变量的多项式和有理函数
11B75号 其他组合数论
11升03 三角和指数和(一般理论)
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