最佳逼近广义多项式(generalized polynomials of best approximation)是指达到最佳逼近的广义多项式,Haar提出了最佳逼近广义多项式的惟一性定理。
基本介绍最佳一致逼近问题在次数不超过n的多项式集合 中求
,使它与
的误差
这就是最佳一致逼近问题1。
最佳一致逼近多项式给定 ,若存在
,使
则称
是
在[a,b]上的最佳一致逼近(minimaxapproximation)多项式,
称为最佳偏差(minimax error),它等于最小偏差值
。
理论上已证明,对任何 ,都存在惟一的
,使式(1)成立,实际上在集合
中每一元素,
都对应一个偏差
,由于
,故集合
有下界,从而有下确界
。如果存在
使
就是所要求的最佳一致逼近多项式。切比雪夫(Chebyshev)对最佳一致逼近多项式的特性,给出了下面的重要定理。
切比雪夫定理设 是
在[a,b]上的最佳一致逼近多项式的充分必要条件是,
在[a,b]上至少有
个点
使
这个定理表明,最佳一致逼近多项式的特性,即
逼近
的误差分布是均匀的,如图1所示。
最佳(一致)逼近广义多项式若在空间 中取子集
,若存在
使
则称
为
的最佳(一致)逼近广义多项式,对于代数多项式集合
的元素
,在[a,b]上最多只能有n个不同的零点,根据切比雪夫定理知最佳一致逼近多项式
有n+2个轮流为“+”、“-”的偏差点,对广义多项式
也要求在[a,b]上至多具有n个不同的零点,因此要对广义多项式引进更广泛的哈尔(Haar)条件1。
哈尔条件函数线性无关,若子集
中任一不恒为零的广义多项式,即
在区间[a,b]上至多具有n个不同的零点,则称函数
在[a,b]上满足哈尔条件,也可称子集
满足哈尔条件。
显然,子集是满足哈尔条件的。
充要条件有了上述哈尔条件的定义,就可类似定理切比雪夫定理得到下面定理。
定理若子集满足Haar条件则对任意给定的函数
,使广义多项式
成为函数
在空间C[a,b]上的最佳(一致)逼近广义多项式的充分必要条件是
在[a,b]上至少存在n+2个轮流为“+”、“一”的偏差点,即
利用以上定理还可证明当子集
满足Haar条件时,则对任给的函数
的最佳逼近广义多项式是惟一的。
唯一性定理Haar还提出了下面的最佳逼近广义多项式的惟一性定理。
定理 对任何函数,子集
中存在惟一的最佳逼近广义多项式的充分必要条件是子集
满足Haar条件1。
本词条内容贡献者为:
尚华娟 - 副教授 - 上海财经大学