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插值逼近是用简单的可计算函数对一般函数的逼近,并进而考虑逼近的程度和如何刻画被逼近函数本身的特性。由于插值多项式结构比较简单,又易于进行数值计算,所以插值逼近在分析数学中早已成为一个基本且常用的工具。无论在理论研究方面,还是在实际应用中,插值逼近都占有非常重要的地位。
本文共分四章,主要讨论了函数f(x)=|x|α和fαλ(x)={xα,0≤x≤1λ|x|α,-1≤x<0在等距结点上所构成的Lagrange插值多项式序列的发散性,以及插值多项式对函数|x|α的逼近。
第一章:讨论了|x|α型函数在等距结点上的Lagrange插值多项式序列的收敛性质。2000年,M.Revers曾经猜测对于所有的α>0(除去α是偶整数),|x|α的Lagrange插值序列{In(f,X,x)}∞n=0在区间(-1,1)上任何点处都发散。由于α越大,|x|α的光滑性越好。因此M.Revers的猜测对于α>1是有意义的。本章对|x|α(0<α<2)构造了一种新的插值多项式,使其在区间(-1,0)∪(0,1)上任何点处都发散。
第二章:讨论了函数fαλ(x)={xα,0≤x≤1λ|x|α,-1≤x<0在等距结点上所构成的Lagrange插值多项式序列的收敛性质。M.Revers证明了当n是偶数时,|x|α(0<α≤1)的Lagrange插值序列在区间(-1,1)上任何点处都发散。M.Revers曾问,当n是奇数时,是否有类似的结论。本章讨论了n是奇数时Lagrange插值的性质。证明了除了零点和至多一个λ以外,函数fαλ(x)(0<α≤1)的插值多项式序列在区间(-1,1)上任何点处都发散。特别地,当α=1时,由于f1-1(x)=x,可推出limn→∞|L2n-1(|x|,E,x)|=∞,()x∈(-1,1),x≠0。即对α=1,我们正面回答了M.Revers的问题。
第三章:讨论了函数|x|α(1<α<2)基于等距结点的Lagrange插值序列Ln(f,·)在零点的收敛速度。本章推广了M.Revers关于函数|x|α(0<α≤1)基于等距结点的Lagrange插值序列Ln(f,·)在零点的收敛速度的结果,证明了当1<α<2时Ln(f,·)在零点的收敛速度为O(n-α),证实了M.Revers的猜测在1<α<2时的正确性。
第四章:讨论了以Chebyshev多项式的零点为插值结点组的Lagrange插值多项式序列对函数|x|α的逼近。M.Revers基于Lagrange插值,研究了当α∈(0,2/3]∪{1}时具有最佳逼近度的多项式的构造问题。2004年,此结果被推广到更一般的0<α≤1的情况。本文发现了一种新的插值方法,给出的逼近优于原有的结论。