next up previous
Next: 2 Редукция к одномерной Up: ТОЧНОЕ НЕРАВЕНСТВО ДЖЕКСОНА - Previous: ТОЧНОЕ НЕРАВЕНСТВО ДЖЕКСОНА -

1. Постановка задачи. История вопроса.

В данной работе на основе понятия сферического сдвига или, что то же самое, сферического среднего (см. [11, гл. 1, 4,]) по схеме Грюнвальда - Летникова (см. [12, § 20,]) определяется разностный оператор порядка r>0 (необязательно целого) с шагом tex2html_wrap_inline1414, а с помощью него - соответствующий модуль непрерывности комплексной функции tex2html_wrap_inline1416, в терминах которого затем ставится задача о точной константе в неравенстве Джексона - Стечкина для наилучших приближений в пространстве tex2html_wrap_inline1368 классом tex2html_wrap_inline1420 целых функций из tex2html_wrap_inline1368 экспоненциального сферического типа tex2html_wrap_inline1424 С помощью известных рассуждений, которые использовались, к примеру, В.Ю.Поповым в работах [13] - [15], указанная выше многомерная задача сводится (см. пункт 2 ниже) к одномерной задаче, в свою очередь, последняя задача эквивалентна (см. пункт 3 ниже) задаче о точном неравенстве Джексона - Стечкина в пространстве tex2html_wrap_inline1426 вещественных измеримых функций на полуоси tex2html_wrap_inline1428 суммируемых с квадратом с весом tex2html_wrap_inline1430

Итак, пусть tex2html_wrap_inline1432 есть гильбертово пространство комплексных функций на tex2html_wrap_inline1434 с обычным скалярным произведением и нормой
displaymath1436
В дальнейшем мы будем часто использовать преобразование Фурье функции tex2html_wrap_inline1438 определив его стандартным образом формулой (см. [16])
displaymath1440
здесь tex2html_wrap_inline1442 - скалярное произведение векторов x,y из tex2html_wrap_inline1446 Функцию tex2html_wrap_inline1448 можно выразить через ее преобразование Фурье tex2html_wrap_inline1450 по формуле
equation60
Для преобразований Фурье в пространстве tex2html_wrap_inline1452 имеет место формула Планшереля
equation67

Обозначим через tex2html_wrap_inline1420 класс целых функций экспоненциального сферического типа tex2html_wrap_inline1456 принадлежащих пространству tex2html_wrap_inline1452 (см. [5, § 3.2.6,], [17, гл. 3, § 4,], [18]). Класс tex2html_wrap_inline1420 состоит из функций tex2html_wrap_inline1462 носитель tex2html_wrap_inline1464 преобразования Фурье которых лежит в евклидовом шаре tex2html_wrap_inline1466 радиуса tex2html_wrap_inline1468 с центром в начале координат пространства tex2html_wrap_inline1446 Наилучшим приближением функции f из tex2html_wrap_inline1452 классом tex2html_wrap_inline1420 называется величина
displaymath1478

Сферический сдвиг с шагом tex2html_wrap_inline1414 или, что то же самое, сферическое среднее (см. [11, гл. 4, стр. 72,]) есть оператор tex2html_wrap_inline1482 действующий по правилу
equation85
где tex2html_wrap_inline1484 - единичная евклидова сфера в tex2html_wrap_inline1486 а tex2html_wrap_inline1488 - площадь ее поверхности. В случае m=1 единичная сфера tex2html_wrap_inline1492 состоит из двух точек -1,1 и под ее мерой мы понимаем число 2. Таким образом, оператор tex2html_wrap_inline1498 в этом случае приобретает вид tex2html_wrap_inline1500 Известно, что норма оператора tex2html_wrap_inline1482 как оператора из tex2html_wrap_inline1368 в tex2html_wrap_inline1506 равна единице (см., например, формулу (27) ниже). Поэтому можно применить конструкцию Грюнвальда - Летникова (см. [12, § 20,]) для построения разностного оператора порядка r>0 (не обязательно целого). А именно, разностным оператором порядка r>0 с шагом tex2html_wrap_inline1414 называется оператор
equation104
где I есть тождественный оператор и tex2html_wrap_inline1516. Для функции tex2html_wrap_inline1448 ее модулем непрерывности порядка r>0 называется следующая функция аргумента tex2html_wrap_inline1522
displaymath1524

Для функций, заданных на многомерной сфере соответствующие разностные операторы и модули непрерывности дробного порядка рассматривал Х.П.Рустамов [19].

В данной работе изучается задача о точной константе tex2html_wrap_inline1526 tex2html_wrap_inline1528 в неравенстве Джексона - Стечкина
equation116
Наименьшую константу в этом неравенстве можно представить в виде
equation124
Нетрудно показать, что величина tex2html_wrap_inline1530 не зависит от tex2html_wrap_inline1532 в следующем пункте будет дано краткое доказательство этого утверждения.

Перейдем к изложению известных результатов, относящихся к задаче о точной константе (6) в неравенстве (5). Авторы приводимых ниже результатов применяют другие модули непрерывности, но при доказательстве они переходят к задачам, которые возникают и в данной работе. Мы приведем указанные результаты в принятых здесь обозначениях.

Начнем с одномерного случая. И.И.Ибрагимов и Ф.Г.Насибов [22] получили такое утверждение

Теорема A ([22]). Для произвольного tex2html_wrap_inline1468 и любой функции tex2html_wrap_inline1536 справедливы неравенства
equation139

equation144

Следующий результат был независимо от предыдущего доказан В. Ю. Поповым [23].

Теорема B ([23]). Пусть tex2html_wrap_inline1424 Тогда для каждой ненулевой функции tex2html_wrap_inline1540 выполняются неравенства
equation152

equation157
Эти неравенства являются точными, т.е. для величины tex2html_wrap_inline1543 в одномерном случае (m=1) справедливы равенства
equation165
при tex2html_wrap_inline1546
equation170
при tex2html_wrap_inline1548

Можно утверждать, что
equation177
при tex2html_wrap_inline1550

Этот факт следует из результатов Н.И.Черныха [7], [20] о найменьшем значении аргумента модуля непрерывности (первого порядка), начиная с которого точная константа в неравенстве Джексона в пространстве tex2html_wrap_inline1400 выходит на свой минимум. Утверждение (13) вытекает также из более позднего результата Логана [21].

Перейдем к многомерному случаю. В.Ю.Попов [13] доказал, что
equation188
Как уже было отмечено выше, В.А.Юдин [10] установил точное неравенство Джексона между наилучшим среднеквадратичным приближением функции на многомерном торе tex2html_wrap_inline1404 тригонометрическими полиномами заданного сферического порядка и ее классическим модулем непрерывности первого порядка определяемого с помощью выпуклого, замкнутого, центрально симметричного тела. При доказательстве этого неравенства он, фактически, получил родственный результат в пространстве tex2html_wrap_inline1368. В частном случае когда указанное выше тело является евклидовым шаром, из результата В.А.Юдина можно вывести равенство


equation196
где tex2html_wrap_inline1558 - первый положительный нуль функции Бесселя tex2html_wrap_inline1560 индекса tex2html_wrap_inline1562 (см. формулу (19) ниже). Собственно понимание того, как указанный вывод можно осуществить, позволило автору данной работы получить оценку
equation203
которая вместе с оценкой снизу
equation209
вытекающей из результата В.В.Арестова [24, п. 3,], [9, лемма 4.2,], влечет решение задачи (6) при наложенных в (16) ограничениях, а именно, что
equation218
Это утверждение и является основным результатом настоящей работы.

Отметим еще, что из работ [13] - [15] следует решение задачи (6) о вычислении величины tex2html_wrap_inline1530 для tex2html_wrap_inline1566 при "малых" tex2html_wrap_inline1568 Подробнее, пусть tex2html_wrap_inline1570 минимальное положительное значение аргумента нормированной функции Бесселя tex2html_wrap_inline1572 (см. формулы (20), (19) ниже), при котором она достигает локального минимума, обозначим через tex2html_wrap_inline1574, а минимальное положительное значение аргумента функции tex2html_wrap_inline1572, при котором достигается ее локальный максимум, обозначим через tex2html_wrap_inline1578. Единственный корень уравнения tex2html_wrap_inline1580 обозначим через tex2html_wrap_inline1582 Тогда для любых tex2html_wrap_inline1584 имеет место равенство
displaymath1586

В одномерном случае (m=1) к настоящему времени нет ни одной точки из области tex2html_wrap_inline1590 при которой была бы найдена величина tex2html_wrap_inline1592