Некоторые вопросы аппроксимации и интерполяции рациональными функциями: Приложения к уровням эллиптического типа
![Диссертация: Некоторые вопросы аппроксимации и интерполяции рациональными функциями: Приложения к уровням эллиптического типа](https://gugn.ru/work/2492925/cover.png)
Rn (f, K) = inf{||/ — R\^K: degi? < n} обозначила наименьшие равномерные уклонения на К функции / от рациональных функций R (z) степеней degi? < п. Первые обратные теоремы теории рациональных аппроксимаций были установлены А. А, Гончаром и Е. П. Долженко. Оказалось, что, в отличие от полиномиального случая, достаточно высокая скорость убывания величин Rn (f, K) гарантирует только лишь… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА. СКОРОСТЬ ПРИБЛИЖЕНИЯ РАЦИОНАЛЬНЫМИ ДРОБЯМИ И
- АСИМПТОТИЧЕСКАЯ МОНОГЕННОСТЬ ФУНКЦИЙ
- 1. Вспомогательные результаты
- 2. Точки конечной пористости компакта
- 3. Теоремы о «массивности» подмножеств Са (К)
- 4. Оценка разностного отношения рациональной функции в точках
- Са-плотности
- 5. Теоремы об асимптотических дифференциальных свойствах в аппро ксимативных классах функций, достаточно быстро приближаемых раци ональными дробями (в терминах плотности относительно ядра Коши)
- 6. Некоторые вспомогательные неравенства
- 7. Оценка разностного отношения функции класса A (z, п) в терминах аналитической емкости
- 8. Теоремы об асимптотической моногенности функций в точке, достаточно быстро приближаемых функциями класса A (z, п) (в терминах аналитической емкости)
- ГЛАВА. ЗАДАЧА ИНТЕРПОЛЯЦИИ В КЛАССАХ СМИРНОВА W
- 1. Введение. Некоторые применения двойственности в Нр
- 2. Вспомогательные результаты. Определения
- 3. Леммы об оценках специальных сумм
- 4. Основная теорема об интерполяции в классе Е1'
- 5. Некоторые вопросы полноты подклассов в Нр
- ГЛАВА. РАЗДЕЛЕНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ В НЕКОТОРЫХ КЛАССАХ МЕРОМОРФНЫХ И ГАРМОНИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ
- АППРОКСИМАЦИЯ НАИПРОСТЕЙШИМИ ДРОБЯМИ
- 1. Оценки интегралов типа Коши. Оценки компонент мероморфных и гармонических функций
- 2. О равномерном приближении наипростейшими дробями. Связь с распределением полюсов наипростейших дробей
Некоторые вопросы аппроксимации и интерполяции рациональными функциями: Приложения к уровням эллиптического типа (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Пусть К — компакт на замкнутой комплексной плоскости С, f (z) -комплекснозначная функция, определенная на К. При целых неотрицательных п через.
Rn (f, K) = inf{||/ - R\^K: degi? < n} обозначила наименьшие равномерные уклонения на К функции / от рациональных функций R (z) степеней degi? < п. Первые обратные теоремы теории рациональных аппроксимаций были установлены А. А, Гончаром и Е. П. Долженко. Оказалось, что, в отличие от полиномиального случая, достаточно высокая скорость убывания величин Rn (f, K) гарантирует только лишь аппроксимативные дифференциальные свойства функции /, например, асимптотическую моногенность (т.е. комплексную дифференцируемость) в заданной точке zq € моногенность почти всюду или вне исключительного множества малой положительной меры и т. п. Связь асимптотических свойств функций (и, вообще, линейных дифференциальных операторов) со скоростью их приближения и метрическими характеристиками компакта К изучалась в работах А. А. Гончара, Е. П. Долженко, А. Г. Витушкина, В. К. Дзядыка, А. А. Пекарского, В. Н. Русака, Е. А. Севастьянова, В. В. Андриевского и других авторов (см., например, работы [11], [12], [21−27], [29], [30], [45j, [46], [52], [53]).
В первой главе диссертации найдены некоторые условия на плотность компакта К, достаточные для асимптотической моногенности функции f (z) в наперед заданной точке z0? К при условии достаточно быстрого убывания величин Кп (/, К). Это условие сформулировано в чисто геометрических терминах локальной пористости компакта (в окрестности точки zq). Получены также достаточные для асимптотической моногенности функции f (z) условия на плотность К в терминах локальной аналитической емкости.
Во второй главе диссертации затронуты вопросы, относящиеся к интерполяционной проблеме Неванлинны и Пика. Именно, для односвяз-ной жордановой области G С С найдены условия на последовательности zj} С G и {cij} С С, достаточные для существования конечного решения / в классе Смирнова Ep (G), р > 1, следующей интерполяционной задачи: j = 1,2,., (1) где = p (zj, dG) — эвклидовы расстояния от ^ до Разрешимость задач типа (1) в классах Харди исследовалась ранее В. П. Хавиным, Ф. А. Шамояном, H.S.Shapiro, A. Shields, J.В. Garnett, P.L.Duren (см., например, [8], [34], [62], [68]) и другими авторами. Обычно в подобных задачах рассматриваются интерполяционные по Карлесону (универсальные) последовательности узлов Zj и при этом существенно используется карлесоновость дискретной меры ц, сосредоточенной на множестве {zj} и такой, что fJL (zj) — Pj. В диссертации условие универсальности ослабленов качестве узлов интерполяции допускаются последовательности {zj}, для которых.
S ({*j}) = supEp 0 и г 6 dG. В данном случае указанная мера р, уже, вообще говоря, не является мерой Карлесона и для оценок минимальнных Ер-норм решений / задачи (1) известные методы не применимы. В основном теореме 4.1 второй главы для каждой последовательности {zj}, удовлетворяющей ограничению (2), указаны некоторые неулучшаемые условия на {"?}, достаточные для существования конечного решения задачи (1), и устанавлен точный порядок константы интерполяции.
Третья глава диссертации посвящена некоторым задачам о разделении особенностей функций. Эти задачи возникли в теории аппроксимаций и восходят к работам А. А. Гончара, Л. Д. Григоряна, А. Г. Витушкина, В. П. Хавина, А. А. Пекарского, Е. А. Севастьянова, P. LPoreda, в которых рассматривалась задача об оценках регулярных компонент мероморфных (субгармонических) в области GcC функций / с заданными граничными свойствами (см., например, работы [6], [13], [14], [17], [19], [33], [47])). Оценки граничного роста решений эллиптических уравнений в областях R" получены в работах В. А. Кондратьева, Ю. А. Алхутова, П. В. Парамонова (см., например, работы [1], [44]).
С предыдущими задачами тесно связана задача о плотности распределения множества особенностей функций с заданными граничными условиями вблизи 8G, в частности, обобщенная задача Е. А. Горина о распределении в G полюсов последовательности простейших дробей Оп (deg (c)" — п) с единичными вычетами, достаточно быстро приближающих на dG заданную непрерывную функцию / (см. работы Е. А. Горина, Е. Г. Николаева, А. О. Гельфонда, В. Э. Кацнельсона [15], [42], [9], [33], [18] и работы других авторов). Такого рода задачи возникают, например, в теории потенциала при распределении единичных зарядов, имеющих заданный потенциал /.
В третьей главе в терминах гриновых потенциалов и емкостей получены оценки .//-норм компонент мероморфных функций в единичном круге А, имеющих определенный рост вблизи его границы дА. Получены также оценки 17-норм потоков решений уравнения Пуассона в, А через дА. Доказан аналог теоремы С. Н. Мергеляна об аппроксимации дробями Qn на не разделяющих плоскость компактах К функций /, непрерывных на К и аналитических во внутренних точках на К и получены некоторые результаты о распределении полюсов дробей (c)".
Результаты диссертации докладывались на школах-конференциях «Актуальные проблемы математики и механики» (Казань, 1999, 2000 гг.), на международной конференции «Дифференциальные уравнения и динамические системы» (Суздаль, 2000 г.).
Результаты диссертации докладывались также на научном семинаре в ВГПУ по дифференциальным уравнениям под руководством доктора физико-математических наук, профессора В. В. Жикова (1995;2001 гг.).
КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.
1. Введем характеристику ш (К, г) — меру геометрической пористости компакта К С С в его точке z. При г > 0 положим и (К, z, г) = sup{p", К)(- z Г2: С € СК, C-z.
Определим подмножество (конечной пористости относительно ядра Ко-ши) Сди (К) компакта К как множество всех точек z таких, что и (К, z) = и){К, z, оо) < оо.
Сходное с предыдущим понятие меры пористости компактов было впервые введено Е. П. Долженко в 1967 году и оказалось очень полезными в теории граничных свойств функций и в теории приближений. В заметке [77] отмечалось, что условие 2 € Са (К) необходимо и достаточно для существования в точке г оценки бернштейновского типа |-R'(-z)j < А (К, z, deg .й)||Д||ооД Для рациональных функций R со свободными полюсами (т.е. оценка зависит лишь от степени deg R рациональной функции R и от ее sup-нормы Ц-йЦсоДна К). Кроме того, как простое следствие леммы 4 работы [19], в точке z € Са (К) получается точное по порядку степени deg R неравенство.
1 R!(z).
Отметим, что оценка (4) в точке z? К может иметь место даже в том случае, когда К является лишь счетной совокупностью точек, достаточно «частой» в окрестности В § 3 рассматриваются вопросы о массивности подмножеств Са (К) в случае связных компаков К, имеющих спрямляемую внешнюю границу (периметр), т. е. объединение границ всех смежных с К областей. Например, доказана.
Теорема 1. Если К — континуум, внешняя граница которого имеет конечную длину, то множество К Са (К) имеет нулевую плоскую меру Лебега.
В § 4 установлены вспомогательные неравенства для разностных отношений рациональных функций в точках z G Са (К).
В § 5 найдены достаточные условия для асимптотической моногенности комплекснозначной функции / в заданой точке z компакта К в терминах скоростей убывания при п оо наилучших равномерных приближений Rn (f1K) функции / рациональными дробями R степеней deg R< п и величин ш (К, z, г), г 0.
Напомним определение моногенности по Э. Борелю и Д. Е. Меньшову ([2], [39], [40]). Пусть К Э z — неизолированная точка сгущения компакта К. Скажем, что комплекснозначная функция / имеет в точке z моногенный дифференциал относительно К, если она определена всюду К и существует (зависящее от К, /) число A (z) со свойством.
КС) — № = A (z) ¦ (С — z) +Ц (- Z), К Э С.
Пусть z является точкой положительной тез2-плотности компакта К. Функция / называется асимптотически моногенной в точке z относительно К (в дальнейшем пишем / € MN2(K, z)), если она имеет в? моногенный дифференциал относительно К П Е, где Е — некоторый компакт, для которого z является точкой (полной) тез2-плотности, т. е. mes2(A (z-г)Е) — Щг2), где A (z-r) = {С: j (— z |< г}. В этом случае число A (z) = fas (z) определяется однозначно и называется асимптотической производной относительно множества К. При условии f’as Е MN2{K, z) аналогично определяется асимптотическая производная f (a2J (z) (относительно К) второго порядка и т. д.
Пусть {Sk}^Li ~ некоторая последовательность чисел > 1. Определим при 0 < г < 1 целочисленную функцию N®. Если 2к > г" 1 при всех к 6 N, то полагаем N® = 1. В противном случае полагаем.
N® -= шах{к: Sk2k < г~ к е N}.
Теорема 2 [71]. Пусть — некоторая последовательность чисел Sk > 1. Тогда, если при г —V 0 имеем и>(К, z, г) ES Skx = о (1) & Sk2kRAf, К) < оо, т, о / G MN2(K, z). В частности, если при некотором е € (0,1] имеем, w (K, z, r)ner = о (1) при г 0, и In1−6nR?,(/, if) < оо, mo / € MN2(K, z).
В § 5 доказана также теорема об аппроксимации на подмножествах компакта К линейных дифференциальных операторов вида Dffl (f) aN{z)f{jP (z) +. -f aQ (z)f (z) с комплекснозначными коэффициентами ап-> п — 0, JV, где N — фиксированное натуральное число. Пусть существует набор компактов К = Ко D К D. D KN, в котором для всех номеров 1 < п < N имеем w (Kn^uz, r) = о (1) и u (Kn-uz) < А (К) при г —> 0 и z? Кп. Пусть, кроме того, во всех своих точках компакт К^ имеет положительную mes2-iuioTirocTb. Тогда справедливо следующее предложение.
Теорема 3. Если.
ОС.
M (f)? nAr" 4nl+enRn{f, K) < 00, е > О, га=1 то функция f имеет относительно Kjq все асимптотические производные до порядка N включительно. Кроме того, D (nR2*(z)) —>asHf (z)) пРи s —> оо для рациональных функций наилучшего приближения R2*(z) равномерно по z б К^, где rtNR2s{z)) = aNta (z)Bgz) + a0, s (z)R2s (z), a an^s (z) —> an (z) при s —? oo равномерно no z на К. При этом sup-норма D^(f (z)) на Кх оценивается через imaxri j|a"|joo, i{M (f).
В § 5 показано также, что условие 2-? Са (К) нельзя ослабить ни в теореме 2, ни в других аналогичных теоремах из § 5, а при z Е Са (К) нельзя также существенно ослабить и условия на скорость убывания величин Rn (f, К).
В § 6- § 8 при изучении сходных вопросов о моногенности / применяется аппарат аналитической емкости. Пусть К — компакт на С, z? К, G{K, z) — связная компонента множества СК, содержащая точкз^ z. Напомним, что аналитической емкостью компакта К относительно точки 2 называется величина 'Уг (К) = sup{^'(z)|}, где sup берется по всем голоморфным в области G (K, z) функциям Ф, удовлетворяющим условиям Ф (г) = 0 и 8ир{|Ф (С)|: С € G (K, z)} < 1 (см., например, [6], [7]). Для произвольного множества М С С и точки z ф М полагают 7Z (M) — sup{yz (K)}, где sup берется по всем компактам К С М.
Введем одно обобщение класса рациональных функций. Скажем, что при фиксированных z G С и п? N однозначная функция Ф (() принадлежит классу A (z, n), если область ее определения на С (т.е. полная область аналитичности в смысле Вейерштрасса) содержит точку z и является не более чем п-связной.
В § 8 установлены достаточные условия для асимптотической моногенности комплекснозначной функции /(() в точке 2 континуума К в терминах локальной аналитической емкости (в окрестности точки z) и скоростей убывания при п —у ор наименьших уклонений.
Ф"(/, ЛГ)=шГ{||/-Ф||оол}. где нижняя грань берется по всем функциям Ф? A (z, п), аналитическим на К. Приведем один результат.
Теорема 3 [71]. Пусть К — континуум и некоторая последовательность чисел Tk € (0,½) удовлетворяет условиям.
ЕГ=1гкЪ (А{г-П)К) <оо- < ос.
Тогда f eM’N2(K, z).
В § 8 получены также достаточные условия и для усиленной асимптотической моногенности MNi (K, z), где мерой исключаемых множеств служит длина обхвата их границ.
2. Вторая глава посвящена одной обратной задаче теории интерполяции о весовой интерполяции функциями из класса Смирнова Ер. Скажем, что односвязная жорданова область G С С принадлежит классу, А Альфорса [46], если ее граница 7 содержит более одной точки, локально спрямляема и имеет конечную 1-плотность.
0(7) sup{mesi (7 П <5)/diam (<5)} < 00 > где sup берется по всем открытым кругам 6. Напомним, что некоторая последовательность Л = {zj}f=1 С G называется интерполяционной по Карлесону, если для любого набора комплексных чисел {aj}JL1 Е I00 с нормировкой a7||joo = sup{| сij j: j G N} < 1 задача (1) имеет конечное решения / в классе Смирнова Е°°(6?) (см., [8], [16], [34], [68]).
Через w — j{zj) — 0 и (fj (v) > 0 з некоторой фиксированной точке v? G. Далее, пусть в G сходятся произведения.
М*) = ПФа,(г) = ФА (*)ММ> э е N. Известно (теорема Карлесона), что следующее свойство отделимости.