最佳一致逼近多項式

設 f(x) ∈C[a,b],若存在P*n屬於Hn,使得△(f,P*n)=En,則稱P*n是f(x)在[a,b]上的最佳一致逼近多項式。最佳一致逼近多項式是一種用多項式去逼近函式的方法,通常可利用切比雪夫定理進行求解。

基本概念

偏差

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若 , ,則稱 為 與 在[a,b]上的偏差。

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註: , 的全體組成一個集合,記作: ,它有下界0。

最小偏差

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若記集合 的下確界為:

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則稱 為 在 上的最小偏差。

偏差點

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設 , ,若在 上有 ,則稱 是 的偏差點。

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若 ,則稱 是“正”的偏差點。

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若 ,則稱 是“負”的偏差點。

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註:由 在 上的連續性可知,偏差點一定存在。

交錯點組

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若函式 在其定義域的某一區間 上存在 n 個點 ,使得:

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則稱點集 為函式 在區間 上的一個交錯點組,點 為交錯點。

多項式

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假定 ,若存在 使 則稱 是 在 上的最佳一致逼近多項式或最小偏差逼近多項式。

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定理1:若 ,則總存在 ,使得

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定理2:設 是區間 上的連續函式, 是 的 次最佳一致逼近多項式,則 必須同時存在正負偏差點。

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定理3: 是 的最佳一致逼近多項式的充要條件是 在 上至少存在n+2個輪流為“正”、“負”的偏差點,即有n+2個,使,,這樣的點稱為Chebyshev交錯點組。

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推論1:如果,則在 中存在唯一的最佳一致逼近多項式

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推論2:如果 ,則其最佳一致逼近多項式就是的一個拉格朗日插值多項式。

多項式

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設,在內不變號,是 的一次最佳一致逼近多項式,則a,b屬於交錯點組。

由定理可知:

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至少存在3個交錯點,

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,

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因為是的一次最佳一致逼近多項式 ,所以

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因為,所以 單調,所以在只有一個零點,記作,即

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,另外的兩個偏差點就一定是a和b。

則有:

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幾何意義如下圖:

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例題

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求函式 在區間上的最佳一致逼近多項式。

解:

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得:

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即:

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解得:

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所求一次最佳逼近多項式為

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誤差限為:

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