Научная статья на тему 'Аппроксимация решений сингулярных интегродифференциальных уравнений полиномами Эрмита-Фейера'

Аппроксимация решений сингулярных интегродифференциальных уравнений полиномами Эрмита-Фейера Текст научной статьи по специальности «Математика»

CC BY
97
10
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СИНГУЛЯРНЫЕ ИНТЕРГРОДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ / ОБОСНОВАНИЕ ПРИБЛИЖЕННЫХ МЕТОДОВ / SINGULAR INTEGRO-DIFFERENTIAL EQUATIONS / JUSTIFICATION OF THE APPROXIMATE METHODS

Аннотация научной статьи по математике, автор научной работы — Федотов Александр Иванович

Сингулярные интегральные и интегродифференциальные уравнения имеющие обширные приложения исследовались отечественными и зарубежными математиками с начала 20-го столетия, и к 70-м годам была построена их законченная теория. Из этой теории известно, что такие уравнения имеют точные решения лишь в редких частных случаях, поэтому большое развитие получили приближенные методы решения этих уравнений, а также методики обоснования приближенных методов. Под обоснованием приближенного метода решения операторных уравнений здесь понимается доказательство существования и единственности приближенного решения, оценка его погрешности и доказательство сходимости приближенных решений к точному.Крометого,длясравненийприближенныхметодоврешениябыласозданатеория их оптимизации. Однако зачастую, в зависимоти от конкретной задачи, существенную роль играет также вид приближенного решения. В частности, иногда желательно иметь приближенное решение в виде сплайна, иногда в виде полинома, иногда достаточно значений искомой функции в узлах. Естественно, что в зависимости от выбора вида приближенного решения выбирается и методика обоснования такого приближенного метода. Однако арсенал методик обоснования приближенных методов пока еще скуден, и поэтому теория обоснования находится в настоящее время в стадии интенсивной разработки. В данной работе обоснован приближенный метод решения полных сингулярных интегродифференциальных уравнений в периодическом случае. Приближенное решение при этом ищется в виде тригонометрического интерполяционного полинома ЭрмитаФейера. Для обоснования этого приближенного метода использована методика разработанная Б.Г. Габдулхаевым и его учениками для обоснования приближенных методов решения сингулярных интегральных и интегродифференциальных уравнений. Доказана сходимость метода, получены оценки погрешности приближенного решения.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Approximation of solutions to singular integro-differential equations by Hermite-Fejer polynomials

Singular integral and integro-differential equations have a lot of applicationsandthuswerethoroughlystudiedbydomesticandforeignmathematicians sincethebeginningof20thcentury,andbythe70thyearsthetheoryofsuchequations was finally completed. It is known from this theory that the exact solutions to such equations exist only in rarely particular cases, so since that time the approximate methods for solving these equations as well as the techniques of the justification of these methods were developed. Justification of the approximate method means the proof of the existence and the uniqueness of the approximate solution, estimation of its error and the proof of the convergence of the approximate solutions to the exact solution. Moreover, to compare the approximate methods in different aspects, the theory of optimization of the approximate methods was created. However, sometimes, depending on the particular problem, an important role is also played by the form of an approximate solution. For instance, sometimes it is desirable to have an approximate solution as a spline, sometimes, as a polynomial, sometimes it is enough to have just the approximate values of the solution at the nodes. It is quite obvious that depending on the kind of the approximate solution the technique of the justification of the method should be chosen. Unfortunately,here are very few of such techniques, that is why the theory of justification of the approximate methods is now intensively studied. In the present work we justify an approximate method for solving singular integrodifferential equations in the periodic case. An approximate solution is sought as a trigonometric interpolation Hermite-Fejer polynomials. For justification of this approximate method, the technique developed by B.G. Gabdulkhaev and his pupils is used. The convergence of the method is proved and the errors of the approximate solutions are estimated.

Текст научной работы на тему «Аппроксимация решений сингулярных интегродифференциальных уравнений полиномами Эрмита-Фейера»

ISSN 2074-1871 Уфимский математический журнал. Том 10. № 2 (2018). С. 109-117.

УДК 519.64.7

АППРОКСИМАЦИЯ РЕШЕНИЙ СИНГУЛЯРНЫХ ИНТЕГРОДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ ПОЛИНОМАМИ ЭРМИТА-ФЕЙЕРА

А.И. ФЕДОТОВ

Аннотация. Сингулярные интегральные и интегродифференциальные уравнения имеющие обширные приложения исследовались отечественными и зарубежными математиками с начала 20-го столетия, и к 70-м годам была построена их законченная теория. Из этой теории известно, что такие уравнения имеют точные решения лишь в редких частных случаях, поэтому большое развитие получили приближенные методы решения этих уравнений, а также методики обоснования приближенных методов. Под обоснованием приближенного метода решения операторных уравнений здесь понимается доказательство существования и единственности приближенного решения, оценка его погрешности и доказательство сходимости приближенных решений к точному. Кроме того, для сравнений приближенных методов решения была создана теория их оптимизации.

Однако зачастую, в зависимоти от конкретной задачи, существенную роль играет также вид приближенного решения. В частности, иногда желательно иметь приближенное решение в виде сплайна, иногда в виде полинома, иногда достаточно значений искомой функции в узлах. Естественно, что в зависимости от выбора вида приближенного решения выбирается и методика обоснования такого приближенного метода. Однако арсенал методик обоснования приближенных методов пока еще скуден, и поэтому теория обоснования находится в настоящее время в стадии интенсивной разработки.

В данной работе обоснован приближенный метод решения полных сингулярных ин-тегродифференциальных уравнений в периодическом случае. Приближенное решение при этом ищется в виде тригонометрического интерполяционного полинома Эрмита-Фейера. Для обоснования этого приближенного метода использована методика разработанная Б.Г. Габдулхаевым и его учениками для обоснования приближенных методов решения сингулярных интегральных и интегродифференциальных уравнений. Доказана сходимость метода, получены оценки погрешности приближенного решения.

Ключевые слова: сингулярные интергродифференциальные уравнения, обоснование приближенных методов.

Mathematics Subject Classification: 65R20

1. Введение

Алгебраические интерполяционные полиномы е кратными узлами, носящие название полиномов Эрмпта, хорошо исследованы и успешно используются для решения широкого круга прикладных задач. Их тригонометрический аналог исследован значительно хуже и многие вопросы, касающиеся существования, единственности и аппроксимативных свойств таких полиномов, до сих пор остаются открытыми.

A.I. Fedotov, Approximation of solutions to singular integro-differential equations by Hermite-Fejer polynomials. © Федотов А.И. 2018. Поступила 24 мая 2017 г.

Первые исследования тригонометрических интерполяционных полиномов с кратными узлами начались, по-видимому, с конца 30-х годов прошлого столетия. С, М, Лозинский [1] рассматиривал вопросы приближения функций комплексной переменной регулярных внутри единичного круга и непрерывных на его границе тригонометрическими интерполяционными полиномами с кратными узлами, расположенными на единичной окружности. Он же впервые назвал такие полиномы полиномами Эрмита-Фейера. Э.О. Зеель [2,3], обобщая результаты предшественников [4-7], доказал существование тригонометрических интерполяционных полиномов по системе равноотстоящих узлов произвольной кратности т > 0 для действительнозначных 2^-периодических функций и указал способ построения соответствующих фундаментальных полиномов. Кроме того, он получил условия равномерной сходимости таких полиномов к интерполируемой функции в зависимости от ее гладкости и четности или нечетности т.

Б, Г, Габдулхаев [8] получил в удобной форме неулучшаемые, в смысле порядка, оценки скорости сходимости тригонометрических интерполяционных полиномов первой кратности в пространстве непрерывно дифференцируемых функций. Кроме того, в этой работе он впервые исследовал свойства квадратурных формул для сингулярных интегралов с ядром Гильберта, полученных при кратном интерполировании плотности. Опираясь на результаты работы [3] и используя методику Б, Г, Габдулхаева [8], Ю, С, Солиев [9-11] систематически исследовал квадратурные формулы с узлами различной кратности для сингулярных интегралов с ядрами Коши и Гильберта,

Для приближенного решения операторных уравнений до настоящего времени полиномы Эрмита-Фейера использовались только в работах автора [12,13],

В данной работе построена вычислительная схема и дано обоснование метода колло-каций для полного сингулярного интегродифференциального уравнения в периодическом случае. Доказана сходимость метода, получены эффективные оценки погрешности приближенного решения,

2. Постановка задачи Рассмотрим сингулярное интегродифференциальное уравнение 1

^(а,Ц)х{и)Ц) + Кт.]х{и))а) + (.]оКх(и))(£)} = у(1), г е [0, 2^], (2.1)

где х - искомая, аю Ью (по обеим переменным), и = 0,1, и у - известные непрерывные 2^-периодичеекие функции, сингулярные интегралы

1 Г2п г — +

(^])(1) = — х(и)(т-¿т, и = 0,1, г е [0, 2ж\,

2

понимаются в смысле главного значения по Коши-Лебегу, а

1 Г2п

(.ЬКх^Щ = — к(¿,т)жи(т)^т, и = 0,1, г е [0, 2п], о

являются регулярными интегралами,

3. Вычислительная схема

Будем, как обычно, обозначать N множество натуральных чисел, N множество натуральных чисел дополненных нулем, К множество действительных чисел и С множество комплексных чисел.

Зафиксируем п € N. Приближенное решение задачи (2,1) будем искать в виде тригонометрического полинома Эрмита-Фейера

= Л У" (х2к + х'2к sin(t — t2k))-21 . ^ , t Е [0, 2т], (3.1)

П2 z—' • 2 1 — 2к

к=0 Sin -

2

где t2k, к = 0,1...,п — 1,- узлы с четными номерами сетки

tk =—, к = 0,1,..., 2п — 1. (3.2)

п

Неизвестные коэффициенты х2к, х'2к-> к = 0,1...,п — 1, полинома (3.1) найдем из системы линейных алгебраических уравнений i

(tk )x%\tk) + bv (tk )(JxW)(tk) + (J0P2¡n(hvxV))(tk)) = (3.3)

v=0

= y(tk), к = 0,1,..., 2n — 1,

где

1 2n-i sin п(т — tk) cos -——

PL(hAu))(t,T) = -£ ^ (t,tk )x¿\tk)-r — tk 2 ,

k=0 Sin-

sin2 — (t — t2k )

V = 0,1, t,T Е [0, 2т],

примененный по переменной т к функциям huXn \ у = 0,1, интерполяционный оператор Лагранжа Р2п по узлам (3.2). При этом

п— 1

1

(Jxn)(tk) = - + ^0,k—2j'^2j) , к = 0, ^ ..., 2'П — ^

=0

VK

аог = {— ctg— при г = 0, 0 при г = 0}, , 2п

а0„ = {--при г = 0, 2--при г = 0};

, п п

1 п—1

(Jx'n)(t2k) = -^J2(ai,2k-2j X2j + ®l,2k-2j ¿2j ), k = 0, 1,...,П — 1,

П 3=0

1 n—1

(Jx,n)(t2k+1) = a0,2k-2j+1^2j , к = 0, 1,...,П — ^

П 3=0

m , „ n2 — 1

a1r = {cosec2 — при r = 0,--при r = 0},

, 2n 3

TT

a1 r = {(—1)r cosec— при r = 0, 0 при r = 0}; , 2n

1 2n-1

(j0p;n(Kx%]))(tk) = 2~Y1 hv(tk,tj)xP(tj), y = 0,1, к = 0,1,...,2n — 1.

n 3=0

1 Отметим, что в работе [8] формулы (4), (5) и (6) — тригонометрический интерполяционный полином с

узлами первой кратности, квадратурная формула, построенная на основе этого полинома, и соответствующая квадратурная сумма - приведены с опечатками. Квадратурную сумму без опечаток можно найти, например, в диссертации [11], полином и квадратурную сумму - в данной работе.

4. Вспомогательные результаты Обозначим С множество непрерывных 2^-периодических функций с обычной нормой

||/||с = 8пр | f (*) |, f е С. гем.

Для фиксированного т е N0 обозначим Ст С С множество функций, имеющих на К ограниченную т-ю производиую (С0 = С). Норму на множестве Ст определим соотношением

||/||с™ = опмх ||/м||с, / е Ст.

Множество функций, удовлетворяющих условию Гёльдера с показателем а е К, 0 < а ^ 1, будем обозначать Иа, Для функцнй из Иа определим величину

Ч(Г ) | f (*) - f (г) |

Н(/; а) = вир —--—.

| г - т |а

г,т еК

Это наименьшая постоянная условия Гёльдера функции $ е Иа, Введенная величина позволяет определить норму на множестве Иа, а именно

||/||Нв =шах{||/||с,Н(/; а)}.

Из множества функций Ст для фиксированой постоянной а е К, 0 < а ^ 1, выделим подмножество функций И™, производные порядка т которых удовлетворяют условию Гёльдера

| /Мф - /Ы(т) ^ н(/а) | г - т Г,г,т е К. Норму на множестве И™ (И° = Иа) определим соотношением

|иг = шах{|/||с™,Н(/(т); а)}.

Обозначим множество всех тригонометрических полиномов степени не выше п. Ниже нам понадобятся две леммы, которые следуют из результатов работы [14].

Лемма 4.1. Пусть числа е К 0 < а ^ 10 < ¡3 ^ 1, и т,г е т ^ г, таковы, что т + ¡3 ^ г + а. Тогда для любого п е N и любой функции х е Ига справедлива, оценка, 1

||ж - Тга|и? ^ спт-г-а+Н(х(г); а), где Тп е Тп - полипом наилучшего равномерного приближения функции х.

Лемма 4.2. Для, любых п е N А е К 0 < [3 ^ 1, и произвольного тригонометрического полипом,а, Тп е 7П справедлива, следующая оценка:

ЦТпЦщ < (1 + 21-^^)|Тп|с.

Далее, оператор Р2п точен для любого тригонометрического полинома степени п - 1 и, как показано в [15,16], обладает следующими свойствами:

^ сЦР^пЦс^с ^ С 1пп (4.1)

для любых п е N п ^ 2, ¡3 е К 0 < ¡3 ^ 1, и произвольных фиксированных т е N.

1 Здесь и дал ее с обозначает вполне определенные константы не зависящие от п, возможно различные в разных вхождениях.

5. Обоснование метода Для вычислительной схемы (3,1)-(3,3) уравнения (2,1) справедлива следующая

Теорема 5.1. Пусть для уравнения (2.1) выполнены следующие условия: А1 функции и = 0,1 и у удовлетворяют условию Гёльдера с некоторым пока-

зателем а € Е, 0 < а ^ 1; функции и = 0,1, удовлетворяют условию Гёльдера, с тем, а

А2 а1{г) + ИЦг) = 0, ге [0,2ж\, АЗ к = тё^ + гЬ\) = 0,

А4 уравнение (2.1) имеет единственное решение х* € Нр, при любой правой части, у € Нр, 0 < / <а ^ 1

Тогда, при достаточно больших система уравнений (3.3) однозначно разрешима и приближенные решения х^ сходятся к точному решению х* уравнения (2.1) по норме пространства Нр щи п ^ ж со скоростью

||х* -х*п\\Я1 ^ сп-а+р 1пп, 0 < 3 < а ^ 1.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Доказательство. Покажем вначале, что предложение А4 теоремы 1 непусто в том смысле, что имеются уравнения рассматриваемого класса для которых это условие выполняется.

Действительно, рассмотрим уравнение

аг(г)(х'(г) + х(г)) + Ь^^х')(г) + №)($) = у(г), г е [0,2ц\. (5.1)

Известно [17], что характеристический оператор

Вх = а!(г)х(г) + Ь1(г)^х)(г), в : Нр ^ Нр,

уравнения (5.1) обратим, и обратный оператор В-1 : Нр ^ Нр может быть выписан в явном виде. Применим оператор В-1 к обеим частям уравнения (5.1). Получим равносильное ему уравнение

х(г) + х(г) = (в-1 у)(г), ге [0, 2ц\. (5.2)

В паре пространств ( Нр, Нр), уравнение (5.2) является уравнением Фредгольма, Однородное уравнение

х(г) + х(г) = 0, ге [0,2ж\, в пространстве действительнозначных функций имеет решение х(Ь) = се-*, Ь € [0, 2ц],

= 0,

щее значение с = 0, то есть однородное уравнение в пространстве периодических функций Нр имеет только пулевое решение. Это означает, что уравнение (5.2), а следовательно и уравнение (5.1), однозначно разрешимы при любой правой части у € Нр, 0 < / < а ^ 1. Дальнейшее доказательство теоремы 1 проведем методом работ [18,19]. Зафиксируем / € Е, 0 < / < а ^ 1, и пусть X = Нр^ У = Нр. Тогда задачу (2.1), можно записать в виде операторного уравнения

дх = у, д : X ^ У. (5.3)

Каждой функции х € X поставим в соответствие интеграл типа Коши вида

, ^ ^ , ч 1 [ х(т)(1т ^

Ф(г) = Ф(х;г) = — --( ) . С.

2ц ] 1 — хехр(—гт) о

Обозначим х+(Ь) и х-(Ь) предельные значения функции Ф(г) при стремлении г к точке ехр(й) по любым путям соответственно изнутри и извне единичной окружности. Для функций х+ и х- справедливы формулы Сохоцкого 1

х±(г) = 1((±1 — и)х)(г) +1.10х, г € е. (5.4)

Дифференцируя (5,4) и используя известные формулы

(х'(1))± = (х±(1))', (Зх)' (I) = (Зх' )(*),

имеем

х'(г) = х'+(г) — х'-(г), (Зх')(г) = ¡(х'+(г) + ж/—(¿)). (5.5)

В силу условий А2, АЗ согласно [20]

а1 — гЬ1

а1 + гЬ1 гф~ '

где

ф(г) = в(г) = Ф(щ г), и = 1п , г Е с.

а1 + го1

Тогда, используя (5,5), характеристическую часть уравнения (2,1) можно представить в виде [17,20]

а1(г)х' (г) + ЬШМ )(г) = (а1 (^ +(г) — (г)х'—(г)).

Уравнение (2,1) или, что одно и то же, уравнение (5,3) запишем в виде эквивалентного им операторного уравнения

Кх - Их + Ух = /, К : X ^ У, (5.6)

где

их = гф—х' + — гф+х'—, Ух = Ах + Вх + Шх,

1

Ах = ь—1а0х, Вх = ь—1Ъ0Зх, Шх = V-1 ^^

/ = V V =

и=0

а1 + гЬ1

причем, по условию А2 теоремы 1, ^(¿) = 0 £ € [0, 2^]. Эквивалентность здесь понимается в том смысле, что уравнения (2.1) и (5.6) разрешимы или нет одновременно и их решения совпадают.

Пусть Хга С Тп множество тригонометрических полиномов вида (3.1), а Уга = Р2пУ С Тп-Тогда система уравнений (3.3) эквивалентна операторному уравнению

К'пХп — и<пХп + У'пХп !п, : У Уn,

где

ип = P2nU, УпХп = Р2пАхп + Р2пВхп + ^пХп-, 1

№ПХП = р2п ^ ^0(^Лж!"))), = р2п/.

и=0

Эквивалентность здесь понимается в том смысле, что если система уравнений (3.3) имеет решение х2к,х'2*к, к = 0,1,...,п — 1, то уравнение (5.7) также будет иметь решение, совпадающее с полиномом

п

1 8Ш2 ^ — ^)

<(1) = (ХЫ + В1п(* — ^))—^Т—1—, I € К.

2

Установим близость операторов К и Кп Хп.

Для любого хп € Хп, используя полипом наилучшего равномерного приближения Тп— 1 € Тп-1 для функции Ахп, получим

\\Алп — Р2пАхп\\у ^ (1 + НР^Ну^у)\\Ахп — Тп—1\\у. (5.8)

Теперь, учитывая структурные свойства функции Ахп, оценим

Н(Ахт а) ^ с(\\х,п\\с + КНо) ^ с\\х,п\\х (5.9)

Из (5,8), используя лемму 1, оценку (4,1) и учитывая (5,9), найдем

\\ Ахп -Р2пАхп\\у < с(п-а+а Ып)\\хп\\х. (5.10) Рассуждая аналогично, получим

\\Вхп -РъпВхпЪ ^ с('п-а+13 Ы'п)\\хп\\х. (5.11)

Учитывая тригонометрическую степень точности использованных в (3.3) квадратурных формул для регулярных интегралов, можно записать

1 1

\^хп - WпXп\\Y < \\ ^ J^^ - Р2п ^.fPLih^WY < (5.12)

v=0 v=0

1 1 1

^ \\ Y.J'h^ - Р2п ^^(Ъх^к + \\Р2п - РпК ))\\y .

v=0 v=0 v=0

Теперь, используя полипом наилучшего равномерного приближения Тп-1 е Тп-1 для функции J°Нихп\, получим

v=0

1 1 1 \\ y^j0^:)) - Р2п^^(^х^ь ^ (1 + \\Р2п\ь^)\\ Y^J0^ -Тп-Аи. (5.13)

v=0 v=0 v=0

Учитывая структурные свойства функции hv (t, т) по переменной t, легко показать, что

11

о ^ с||хп\х. (5.14)

=0 =0 Из (5.13) и (5.14), используя лемму 1 и оценку (4.1), найдем

11 \\ YJ0hvX(n:) - Р2п YJ0hv^h ^ С(п-а+а ln п) \\хп\х. (5.15)

v=0 v=0

h v( , )

ноети использованных квадратурных формул и лемму 2, для второго слагаемого правой части оценки (5.12) получим

1

\\Р2п YJ'^^v - РТ2пК ))\\Y ^ (5.16)

=0

1

^ с(па 1пп)\\ - Р2ПК))\\о ^ с(п-а+а 1пп)\хп\х.

v=0

Наконец, используя оценки (5.12), (5.15) и (5.16), найдем

\^хп - W^nh ^ С(п-а+р 1пп)\\хп\\х. (5.17)

Обозначим через фn-1(t) е Тп-1 полином наилучшего равномерного приближения функции ф(Ь). Используя вспомогательный оператор

йП ■ Xn ^ Yn, йпхп ф-—1хп фп-1хп ,

найдем

\\ихп - ипхп\\y ^ (1 + \\Р2п\Ь^)\\ихп - йпхп\Ь. (5.18)

Далее, имеем

\\йхп - йпхпЬ ^ \\(Ф- - ФП-1)х(\\y + \\(Ф+ - ФП-^П-Ъ. (5-19)

Каждое из слагаемых правой части (5,19) оценим, применяя лемму 1, следующим образом:

- fâ-itâlW ^ 11^ - ^T-iIIY |Юк ^ cn-a+ß К IX. (5.20)

Теперь, с учетом (5,19), (5,20) и (4,1), неравенство (5,18) примет вид

HUxn - UnXnh ^ c(n-a+ß lnn)llxjx. (5.21)

Окончательно, используя оценки (5.10), (5.11), (5.17) и (5.21), получим

ЦК - Knllxn^Y < cn-a+ß ln п. Поскольку операторы Q и К обратимы или пет одновременно и

||X-1||Y^X ^ IMIY||Q-1||Y^X, (5.22)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

то для достаточно больших п имеем

ЦК-1||Y^X||^ - Knllx^Y ^ cn-a+ß lnп ^ 1.

Для таких п в силу теоремы 1,1 работы [19] существуют операторы К-1 : Yn ^ Xn, и они ограничены. Кроме того, для правых частей уравнений (5,6), (5,7) по аналогии с (5,8), используя условие AI теоремы 1, лемму 1 и оценку (4,1), получим

Цу - Уп || Y = Цу - P2nyllY < cn-a+ß ln п. (5.23)

Теперь, используя следствие теоремы 1.2 работы [19] для решений х* и хП уравнений (5.6), (5.7), учитывая оценки (5.22), (5.23), найдем

Цх* - <||х ^ cn-a+ß ln п. Теорема 1 доказана. □

Следствие 1. Пусть в условиях теоремы, 1 функции av, bv, hv (по обеим, переменным), V = 0,1, и у G Wa, г G N Тогда, приближенные решения хП сходятся, к точному решению х* уравнения (2.1) при п ^ ж по норме прострапства Hß со скоростью

lk* - <Ц ^ cn-r-a+ß ln п, г + a>ß. (5.24)

Доказательство. Используя теорему 6 из [18], запишем

Цх* - <||х ^ (1 + IIW - ХпЦх + ЦК-1ЦЦКпХп - P2nKXnllY, (5.25)

где хп - произвольный элемент из Xn, В условиях следствия 1 решение х* уравнения (2.1) таково, что х*' G Hra при 0 < а < 1 и ж*(г+1) G Z при а =1 (Z - класс Зигмунда), Тогда, взяв в качестве хп G 7П полином наилучшего равномерного приближения для функции х* и используя лемму 1, для первого слагаемого правой части (5,25) найдем

(1 + ||X-1P2n^ ||)||ж* - Хп Цх ^ cn-r-a+ß ln п. (5.26)

Учитывая структурные свойства функций hv(t,r), и = 0,1, то переменной г, оценку погрешности квадратурных формул, используя лемму 2 и оценку (4.1) для второго слагаемого правой части неравенства (5.25), получим

ЦКпХп - P2nKXnllY = Ц^пЖп - P2nWXnllY < (5-27)

1

^ ЦР2п £ М^КК - Р^пК))|Y ^

и=0

1

^ c(nß lnn)ll ^ Mx^h - PT2nhv))Цс ^ c(n-r-a+ß)lnn\|Xn11X.

v=0

Теперь, подставляя в (5.25) оценки (5.26) и (5.27) и учитывая, что

ЦхпЦх ^ ||ж*||х + Цх* - Хп Цх ^ ||ж*||х + cn-r-a+ß, убедимся в справедливости оценки (5.24). Следствие 1 доказано. □

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Лозинский С.М. Об интерполяционном процессе Fejer'a // ДАН СССР. Т. 24. № 4. 1939. С. 318-321.

2. Зеель Э.О. О тригонометрическом (0,р, q)-интерполировании // Изв. вузов. Математика. № 3. 1970. С. 27-35.

3. Зеель Э.О. О кратном, т,ри,гон,ом,ет,ри,ческом, интерполировании, // Изв. вузов. Математика. № 3. 1974. С. 43-51.

4. Киш О. О тригонометрическом (0, г)-интерполировании // Acta math. Acad, scient. Hung. V. 11. № 3-4. 1960. P. 243-276.

5. A. Sharma, А.К. Varma Trigonometric interpolation // Duke math. j. V. 32. № 2. 1965. P. 341-357.

6. A.K. Varma Trigonometric interpolation //J- math, analysis and applic. V. 28. № 3. 1969. P. 652659.

7. H.E. Salzer New formulas for trigonometric interpolation // J. math and phys. V. 39. № 1. 1960. P. 83-96.

8. Габдулхаев Б.Г. Квадратурные формулы с кратными узлами для сингулярных интегралов // ДАН СССР. Т. 227. № 3. 1976. С. 531-534.

9. Солиев Ю. О квадратурных и кубатурных формулах для, сингулярных интегралов с ядрам,и, Коши // Изв. вузов. Математика. № 3. 1977. С. 108-122.

10. Солиев Ю. Об интерполяционных кубатурных формулах с кратными узлами для сингулярных интегралов // Изв. вузов. Математика. № 9. 1977. С. 122-126.

11. Солиев Ю. Квадрат,урны,е и кубатурные формулы с кратным,и, узлами для сингулярных интегралов. // Дисс. ... канд. физ.-мат. наук. Казань: КГУ, 1978. 124 с.

12. Федотов А.И. Аппроксимация решений одного класса, сингулярных интгро-дифференциалъных уравнений тригонометрическими полиномами с кратным,и, узлами, Казан, ун-т. Казань, Деп. в ВИНИТИ № 2483 - В86. 1986. 12 с.

13. Федотов А.И. Об одном, подходе к построению квадратурно-разностного метода решения сингулярных интегро-дифференциальных уравнений // Ж. вычисл. матем. и матем. физ. Т. 29. № 7. 1989. С. 978-986.

14. Габдулхаев Б.Г. Аппроксимация, в H-пространствах и приложения jI ДАН СССР. Т. 223. № 6. 1975. С. 1293-1296.

15. Габдулхаев Б.Г. Конечномерные аппроксимации сингулярных интегралов и прямые методы решения особых интегральных и интегро-дифференциальных уравнений, // Итоги науки и техники. Сер. матем. анализ, Т. 18. М.: ВИНИТИ, 1980. С. 251-307.

16. Габдулхаев Б.Г. Оптимальные аппроксимации решений линейных задач. Казань: Изд-во Казан. ун-та. 1980. 232 с.

17. Гахов Ф.Д. Краевые задачи. М.: Наука. 1977. 640 с.

18. Габдулхаев Б.Г. Некоторые вопросы терии приближенных методов, IV// Изв. вузов. Математика. № 6. 1971. С. 15-23.

19. Габдулхаев Б.Г. Прямые методы решения некоторых операторных уравнений, I-IV // Изв. вузов. Математика. № 11. 1971. С. 33-44; Изв. вузов. Математика. № 12. 1971. С. 28-38; Изв. вузов. Математика. № 3. 1972. С. 18-31; Изв. вузов. Математика. № 4. 1972. С. 32-43.

20. Мусхелишвили Н.И. Сингулярные интегральные уравнения. М.: Наука. 1968. 512 с.

Александр Иванович Федотов,

Казанский филиал московского социально-гуманитарного института, ул. Столярова, 3, 420030, г. Казань, Россия E-mail: [email protected]

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.