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本文共分四节.在第一节中,介绍了有关Jackson不等式的背景.在第二节中,首先介绍一些必要的符号和定义.记J0是0阶Bessel函数,μk是J0(x)的第k个零点.令B是由[0,1]上满足f(1)=0的连续函数f构成的空间,且其具有内积(f,g)=∫10f(x)g(x)xdx,及范数‖f‖=(f,f)1/2.
记ψk(x)=J0(μkx).根据Bessel函数的性质可得,{ψk(x)}在上述内积(·,·)意义下是正交系(见[20]).记cN=g{g:g(x)=N∑k=1bkψk(x),bk∈R,x∈[0,1]}.对于任意的f∈B在空间cN中的最佳逼近定义为,E(f,cN)=min{‖f-g‖:g∈cN}.
对任意的f∈B,步长为t∈R的平移算子T(t)定义为,T(t)f(x)=1/2π∫2π0f(√x2+t2-2xtcosθ)dθ.对于每一个正实数r>0,定义f∈B的r阶连续模,ωτ(f,τ)=sup{‖△τtf‖:0≤t≤τ},其中△τt=(I-T(t))r/2=∞∑k=0(-1)k(r/2k)Tk(t).在本节中,我们考虑一个经典问题:在如下关于B用cN作逼近的JacksonStechkin不等式中的精确常数K=KN(τ,r)的估计,E(f,cN)≤Kωτ(f,τ),f∈B,即,计算下列常数的问题,K=KN(τ,r)=sup{E(f,cN)/ωτ(f,τ):f∈B,f≠const}.(0.1)有时,我们称(0.1)为Jackson-Stechkin常数.在这一部分中,我们得到的主要结果有,定理0.1.对任意的正整数N≥2及任意实数r≥1,有KN(2τ,r)=1,其中τ=μ1/μN+1,KN(τ,r)的定义可见(0.1).
定理0.2.对任意的正整数N≥2以及任意f∈B,有E(f,cN)≤2(1-r)/2ωr(f,2τ),0<r<1,其中τ=μ1/μN+1.
证明定理0.1分两个部分,首先,通过运用Arestov[3]给出的引理,可以得到定理0.1的下界估计.然后,运用Yudin[18]的思想,可以得到定理0.1的上界估计.定理0.2的证明与定理0.1的上界估计的证明类似.
在第三节,记R2为2-维实空间,x=(x1,x2)∈R2,|x|=√x21+x22;Z2为R2中的整数格点,其中v=(v1,v2)∈Z2,而v·x=v1x1+v2x2是v与x的内积,T2={x∈R2:-π<xi≤π,i=1,2}是2-维环.记L2(T2)是由实的2π-周期的且在T2上平方可积的函数作成的函数空间,同时,对任意的L2(T2)中的函数f,f的范数如下定义,‖f‖L22π={1/(2π)2∫T2|f(x)|2dx}1/2.
对每一个正整数r,任意的f∈L2(T2),f的r阶连续模定义如下:ωr(f,τ)L22π=sup{‖△τtf‖L22π:|t|≤τ},其中△τtf(x)=r∑k=0(-1)k(rk)f(x+kt).我们用ER(f)L22π表示f∈L2(T2),在L2(T2)尺度下,用R阶球形三角多项式作逼近的最佳逼近:ER(f)L22π=infcv∈R‖f(x)-∑|v|<Rv∈Z2cveivx‖L22π=∑|v|≥Rv∈Z2|fv|2.在这一节中,我们有如下主要定理,定理0.3.对任意的f∈L2(T2)及R>0,我们有ER(f)L22π<1/√2ω(f,2π/R)L22π,(0.2)ER(f)L22π<1/2ω2(f,2π/R)L22π,(0.3)
需要说明的是:不等式(0.2)是Yudin[18]中定理结果的特殊形式,因此,不等式(0.2)是精确的.但在本节中,我们借助Bessel函数,用与Yudin[18]不同的方法,证明了(0.2)中关于Jackson常数的上界估计.但是不等式(0.3)并不是精确的.
在最后一节中,我们考虑对于任意的正整数m,L2(Rm)空间中的函数用指数型整函数逼近的Jackson不等式.用Rm表示m-维实空间,令x=(x1,x2,…,xm)∈Rm,|x|’=max1≤i≤m|xi|,|x|=√x21+x22+…+x2m;Zm为Rm的整数格点,其中v=(v1,v2,…,vm)∈Zm,v·x=v1x1+v2x2+…+vmxm是v与x的内积.对于L2(Rm)中的任意函数f,其范数是如下定义的:‖f‖L2={∫Rm|f(x)|2dx}1/2.本节中用S表示Rm中凸的、闭的、中心对称的且包含原点的邻域的集合,且其具有光滑的边界Ω.我们用p(t)=inf{λ:t∈λS}表示S上的Minkowski泛函;RS={x∈Rm:x/R∈S}是S的相似形.定义f∈L2(Rm)在S上的连续模如下:ω(f;δ,p)=supp(t)≤δ‖△tf‖L2=supp(t)≤δ‖f(·+t)-f(·)‖L2.用W2σ表示σ指数型整函数且限制在Rm上平方可积的函数集合(定义见[15]).我们用Eσ(f)L2表示f(x)∈L2(Rm)在L2(Rm)尺度下,用指数型整函数W2σ作逼近的最佳逼近,即Eσ(f)L2=infgσ∈W2σ-‖f-gσ‖L2·在这一节中,我们将考虑Eσ(f)L2和f∈L2(Rm)的连续模之间的关系.要证明本节的主要结果,我们需要用到满足以下条件的算子,-△u=λu,u|Ω=0,△u∈L2(S),其中△=m∑k=1()2/()xk2是Laplace算子.这个微分算子有可数个特征值,记为λk(S),则λk(S)>0(见[19],第261页).我们只取第一个特征值λ1(S),它所对应的特征向量是u1(x).记λ1(S)为λ1.
这一节的主要结果是:定理0.4.对于任意的f∈L2(Rm),满足f≠const,及σ>√λ1Cs/π,我们有supf∈L2(Rm)f(≠)constEσ(f)L2/ω(f;√λ1/σ,p)=1/√2,其中Cs=max{|x|:x∈S}.