Функции Стеклова
— функции, введённые русским математиком
В. А. Стекловым
(в публикации 1907 года) для решения задач, связанных с представлением функций в виде рядов по системам собственных функций
задачи Штурма-Лиувилля
.
Пусть
f
{\displaystyle f}
— функция, интегрируемая на отрезке
[
a
,
b
]
{\displaystyle [a,b]}
. Тогда функция
f
h
(
x
)
=
f
h
,
1
(
x
)
=
1
h
∫
x
−
h
/
2
x
+
h
/
2
f
(
t
)
d
t
=
1
h
∫
−
h
/
2
h
/
2
f
(
x
+
t
)
d
t
{\displaystyle f_{h}(x)=f_{h,1}(x)={\frac {1}{h}}\int \limits _{x-h/2}^{x+h/2}f(t)\,dt={\frac {1}{h}}\int \limits _{-h/2}^{h/2}f(x+t)\,dt}
называется
функцией Стеклова первого порядка
для
f
{\displaystyle f}
с шагом
h
>
0
{\displaystyle h>0}
.
Определенные по индукции функции
f
h
,
r
(
x
)
=
1
h
∫
x
−
h
/
2
x
+
h
/
2
f
h
,
r
−
1
(
t
)
d
t
,
r
=
2
,
3
,
…
,
{\displaystyle f_{h,r}(x)={\frac {1}{h}}\int \limits _{x-h/2}^{x+h/2}f_{h,r-1}(t)\,dt,\quad \ r=2,3,\ldots ,}
называются
функциями Стеклова порядка
r
{\displaystyle r}
для
f
{\displaystyle f}
с шагом
h
>
0
{\displaystyle h>0}
.
Свойства
Функция
f
h
(
x
)
{\displaystyle f_{h}(x)}
имеет
производную
d
d
x
f
h
(
x
)
=
1
h
(
f
(
x
+
h
/
2
)
−
f
(
x
−
h
/
2
)
)
{\displaystyle {\frac {d}{dx}}f_{h}(x)={\frac {1}{h}}{\Bigl (}f(x+h/2)-f(x-h/2){\Bigr )}}
почти во всех
точках отрезка
[
a
,
b
]
{\displaystyle [a,b]}
.
sup
x
∈
(
−
∞
,
+
∞
)
|
f
(
x
)
−
f
h
(
x
)
|
≤
ω
f
(
h
/
2
)
,
{\displaystyle \sup \limits _{x\in (-\infty ,+\infty )}|f(x)-f_{h}(x)|\leq \omega _{f}(h/2),}
sup
x
∈
(
−
∞
,
+
∞
)
|
d
d
x
f
h
(
x
)
|
≤
1
h
ω
f
(
h
)
,
{\displaystyle \sup \limits _{x\in (-\infty ,+\infty )}{\Bigl |}{\frac {d}{dx}}f_{h}(x){\Bigr |}\leq {\frac {1}{h}}\omega _{f}(h),}
где
ω
f
(
⋅
)
{\displaystyle \omega _{f}(\cdot )}
—
модуль непрерывности
функции
f
{\displaystyle f}
.
Если
f
∈
L
p
(
−
∞
,
+
∞
)
,
{\displaystyle f\in L^{p}(-\infty ,+\infty ),}
то аналогичные неравенства имеют место в норме этого пространства.
Литература
Ахиезер, Н. И.
Лекции по теории аппроксимации, — М.: Наука, 1965.
Жук В. В., Кузютин В. Ф.
Аппроксимация функций и численное интегрирование, — СПб: Изд-во СПбГУ, 1995.
Ссылки