Divided differences and derivatives

Abstract

Authors

T. Popoviciu
Institutul de Calcul

Keywords

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T. Popoviciu, Différences divisées et dérivés, Mathematica (Cluj), 1(24) (1959) no. 2, pp. 297-319 (in French)

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Mathematica Cluj

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Published by the Romanian Academy  Publishing House

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1222-9016

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DIFFERENT DIVISEES ET DERIVEES


Tiberiu Popoviciu's father
  1. 1.
    • SoitTHE[m]=THE[m(x)]A[f]=A[f(x)]und fonctionnelle linear, donc additive et bonogène, definie sur un espace vectorialSSof functionsm=m(x)f=f(x), réelles, de la variable réellexx, defines et continues sur un intervalleII. Nous designaterons par a l'extremité gatche et parbbl'extremité droite de l'intervale I. Dans la suite nous supposerons toujours que les éléments deSSverfiennent toutes les properties de derivabilité nécessaires pour que les fonctionnelles linéaires considérables aient un sens. Nous supposerons toujours queSScontienne tons les polynomes. On suppose toujonts quethe<ba<b.

All linear functionalTHE[m]A[f]to a degreeddexactiode bien determined. Ce degré d'exactitude est le nombre entiern1n\geq-1, or the wrong numbern=n=\infty, characterized by the property :
1.n=11^{\circ}.n=-1. yesTHE[1]0A[1]\neq 0.
2.THE[xI]=0,I=0,1,,n,THE[xn+1]0A\left[x^{i}\right]=0,i=0,1,\ldots,n,A\left[x^{n+1}\right]\neq 0skiTHE[1]=0A[1]=0et si l'un au moins des nombresTHE[xI],t=0,1,A\left[x^{i}\right],t=0,1,\ldotsis different from zero.
3.n=3^{\circ}.n=\inftyskiTHE[xI]=0,I=0,1,A\left[x^{i}\right]=0,i=0,1,\ldots
In the cases11^{\circ}this22^{\circ}le degré d'exactitude est fini. Ce cas a lieu si et seniement siTHE[m]A[f]it is different from zero on a polynomial at least. Dans le cas33^{\circ}, le degree d'exactitude est infini et alorsTHE[m]A[f]is null on any polynomial.

Pour qu'une fonetionaelle linéaireTHE[m]A[f]soit nuile sur tout polynome de degrénn, il faut et il suffit que son degré d'exactitude soit égal ànnau moins (on suppose tonjours quen<n<\infty). A degree polynomialnnis in good shapeα0xn+α1xn1+αn\alpha_{0}x^{n}+\alpha_{1}x^{n-1}-\mid\ldots+\alpha_{n}, the coefficientsα0,α1,,αn\alpha_{0},\alpha_{1},\ldots,\alpha_{n}étant: des nombres réelles quelconcons. Si le plus haut coefficientα0\alpha_{0}evening0\neq 0, le polynome est dit de đegré effectifnn.
9. - Nous allons nous occuper, en particulier, des fonctionnelles linéairesTHE[m]A[f]qui sont égales à une combinaison linear des valeurs, sur un nombre fini de points, de la fonctionmmet d'un nombre fini de ses dérivées de divers ordres. Une telle fonetionnelle linear est de la forme
(1)

THE[m]=I=1pI=0kI1theI,tom(to)(zI)A[f]=\sum_{i=1}^{p}\sum_{i=0}^{k_{i-1}}a_{i,l}f^{(l)}\left(z_{i}\right)

where,p,k1,k2,,kpp,k_{1},k_{2},\ldots,k_{p}sont des nombres naturels donnés,zI,I=1,2,,pz_{i},i=1,2,\ldots,p,pppoints distinct de l'intervaleIIthistheI,good,good=0,1,,kI1,I=1,2,a_{i,j},j=0,1,\ldots,k_{i}-1,i=1,2,\ldots,pp, des nombres indépendants de la functionmm. The pointsztz_{t}sont les noeuds et les nombrestheI,gooda_{i,j}sont les coefficients de la fonctionnelle lineare (1).

Dans l'expression (1) et relativent au noeudzIz_{i}figurent les valeurs de la fonction et de seskI1k_{i}-1premières derivées, donc de ses premièreskIWho}dérivées si nous convenons que la fonction elle même soit sa propre dérivée d'ordre 0 , sur ce point. Pour ce motif nous convenons qu'enzIz_{i}be confusedkIWho}knots. ThenkIWho}est l'ordre de multiplicity du noeudzIz_{i}(it is a simple knot ifkI=1k_{i}=1, double sikI=2k_{i}=2, etc.). Nous pouvons dire aussi quezgoodz_{j}is a knot of orderkIWho}but multiplicity. De cette façon le nombre total des noeuds distinct ou non (donc chaque noeud compté avec son ordre de multiplicity) est égal àm=k1+k2++km=k_{1}+k_{2}+\ldots+kThe numbermmeveningp\geqq pand is equal toppsi et seulement si tous les noeuds sont simples.

Ambushmmnoeuds, simples ou non, peuvent être désignés parx1,x2,,xmx_{1},x_{2},\ldots,x_{m}. Parmi ces points, exactlykIWho}coincide withzIz_{i}pourI=1,2,,pi=1,2,\ldots,p. De cette manière nous avons numéroté une certaine permutation des noeuds. En principe la permutation, donc le numérotage des noeuds, est arbitraire. Ils existent cependant certains numérotages privilegés, que nous appelerons des numérotages normaux. Dans un numérotage normal, pour toutII, ambushkIWho}knotsxgoodx_{j}which coincide withzIz_{i}are numbered withkIWho}indices consécutifs. Un numérotage normal est, par ex.,xk1+k2++kI1+v==zI,v=1,2,,kgood,I=1,2,,p(k0=0)x_{k_{1}+k_{2}+\ldots+k_{i-1}+v}==z_{i},v=1,2,\ldots,k_{j},i=1,2,\ldots,p\left(k_{0}=0\right)In particular, if the followingx1,x2,,xnx_{1},x_{2},\ldots,x_{n}est monotone (non-décroissante ou non-croissante), le numérotage est normal.
3. - La fonctionnelle (identiquement) nulle surSSest de la forme (1), où tous les coefficientstheI,gooda_{i,j}sont égaux à 0 . Cette fonctionnelle linear a le degré d'exactitude égal à\infty

Une fonctionnelle linear de la forme (1) ne determinante pas complètement le système des noeudsz1z_{1}avec leurs ordres de multiplicités respectivefs. In effect, we can add any finite number of nodes without modifying the linear function considered. Il suffit de demonstrer cette property pour un seul noeudx0x_{0}added to the previous ones. Alors nous pouvons ajouter àTHE[m]A[f], sans modifier ses valeurs, le terme0.m(x0)0.f\left(x_{0}\right)skix0x_{0}ne coincide avec auctur de noeudszIz_{i}and the result is 0.m(kI)(zI)f^{\left(k_{i}\right)}\left(z_{i}\right)skix0=zIx_{0}=z_{i}.

Consider a linear function (1) that does not have zero coefficients. Nous pouvons suppose, sans restrictreindre la généralité, that
(2)

theI,kI10,I=1,2,,p.a_{i},k_{i-1}\neq 0,i=1,2,\ldots,p.

Dans ce cas les noeuds sont réduits à leur plus petit nombre puisque, d'une part, si les conditions (2) sont verificaires nous pouvons suppress un certain nombre de noetds sans modifier la fonctionnelleTHE[m]A[f], et,
d'autre part, on ne peut pas faire de telles suppressions de noeuds si les conditions (2) ne sont pas toutes verificées. Il est facile de voir comment on peut obtenir le nombre minimum des noeuds.

Consider the degree polynomialmm
(3)

to(x)=v=1m(xxv).l(x)=\prod_{v=1}^{m}\left(x-x_{v}\right).

Then*)

THE[to(x)xxI]=theI,kI1[to(x)xxI]xxI(kI1)=theI,kI1(kI1)!v=1p(zIzv)kvI=1,2,,p\begin{gathered}A\left[\frac{l(x)}{x-x_{i}}\right]=a_{i,k_{i}-1}\left[\frac{l(x)}{x-x_{i}}\right]_{x-x_{i}} ^{\left(k_{i}-1\right)}=a_{i,k_{i}-1}\left(k_{i}-1\right)!\prod_{v=1}^{p}\left(z_{i}-z_{v}\right)^{k_{v}}\\ i=1,2,\ldots,p\end{gathered}

qui, d'après l'hypothèse (2) sont tous différences de zéro. Nous avons donc le
Lemme 1. - La fonctionnelle linéaire (1), où les coefficientstheI,gooda_{i,j}ne sont pas tous nuls, a un degré d'exactitude (fini et) au plus égal àm2m-2.

Il en resultelle que si la fonctionnelle lineare (1) a un degré d'exactitude plus grand quem2m-2elle est null identically.
4. - Si la fonctionnelle lineare (1) a un degré d'exactitude égal àm2m-2, elle se réduit, en dehors d'un facteur non nul et indépendant de la fonctionmm, à la différence divisee d'ordrem1m-1on themmknotsx1,x2,,xmx_{1},x_{2},\ldots,x_{m}of the functionmm. Cette différence divisée will be designated by
(4)

[x1,x2,,xm;m]\left[x_{1},x_{2},\ldots,x_{m};f\right]

out of par

La différence divisiee est une fonctionnelle lineare de la forme (1) determined complètente par les conditions de s'annuler sur tout polynome de degreem2m-2et de se réduire à 1 sur le polynomexn1x^{n-1}.

Les différences divisees jouissent de diverses properties et verificent des formulaes bien connues. Nous allons rappeler les principales formulas qui seront utilisés plus loin.

La différence divisée est symétrique par rapport aux noeuds sur lesques elle est defined. Il en resultelle que dans la notation (4) le numérotage des noeuds est indifferent.

Nous avons la relation de récurrence
(5)

[t1,t2,,tQ+1;m]=[t2,t1+,tQ+1;m][t1,t2,,tQ;m]tQ+1t1\left[t_{1},t_{2},\ldots,t_{Q+1};f\right]=\frac{\left[t_{2},t_{1}+\ldots,t_{Q+1};f\right]-\left[t_{1},t_{2},\ldots,t_{Q};f\right]}{t_{Q+1}}t_{Q+1}
0 0 footnotetext: *)v=1pI,p|I|\sum_{v=1}^{p}i,\frac{p}{|i|}
signifieut que dans la somme resp. le produit la valent i de l'indice est exclae.

qui est mue relation entre les différences visivees d'ordre o et les différences visivees dordrethe1a-1. La formule (5) is valid under the only conditions that applyt1,t0+1t_{1},t_{0+1}, soient distinct, en supposant, bien entendu, que les différences divisees qu'y figurent aient un sens.

Si tous les noends d'une différence divisee d'ordre a coincident avec le même pointtoto, cette différence divisée est egale à1ρ!m(ϕ)(ϕ)\frac{1}{\rho^{!}}f^{(\phi)}(\phi). Nous avons donc la formula
(b)

[t+1t1,t;m]=1this!m(p)(t).[\underbrace{t}_{\ell+1}t_{1}\ldots,t;f]=\frac{1}{e!}f^{(p)}(t).

Nous avous aussi la formula do decomposilion
(7)[t1,t2,,tQ,t1,t2,,tQ;m]=[t1,t2,,tQ;m(x)(xt1)(xt2)(xtQ)]+\left[t_{1},t_{2},\ldots,t_{Q},t_{1},t_{2},\ldots,t_{Q};f\right]=\left[t_{1},t_{2},\ldots,t _{Q};\frac{f(x)}{\left(x-t_{1}\right)\left(x-t_{2}\right)\ldots\left(x-t_{Q}\right)}\right]+

[I1,I2,,I0;(x1)(x1)(x1)(xI0)]-\left[i_{1},i_{2},\ldots,i_{0^{\prime}};\frac{(x-1)(x-1)}{(x-1)\ldots\left(x-i_{0}\right)}\right]

qui est valid à condition qu'aucun des noeudst1,t2,,t6t_{1},t_{2},\ldots,t_{6}ne coincident avec l'un des noeudsI1,I2,,IQi_{1},i_{2},\ldots,i_{Q^{\prime}}.

Nous avons aussi la formula de raduction
(8)

[t1,t2,,tQ,t1,t2,,tQ;m(x)(xt1)(xt2)(xtQ)]==[t1,t2,,t0;m]\begin{gathered}{\left[t_{1},t_{2},\ldots,t_{Q},t_{1},t_{2},\ldots,t_{Q};f(x)\left(x-t_{1}\right)\left(x-t_{2}\right)\ldots\left(x-t_{Q}\right)\right]=}\\ =\left[t_{1},t_{2},\ldots,t_{0};f\right]\end{gathered}

The previous formulas allow you to find the coefficientscI,goodc_{i,j}de la différence divisiee (1),

[x1,x2,,xm;m]=I=1pgood=0It1cI,goodm(h)(zI)\left[x_{1},x_{2},\ldots,x_{m};f\right]=\sum_{i=1}^{p}\sum_{j=0}^{i_{t}-1}c_{i,j}f^{(h)}\left(z_{i}\right) (9)

If we pose

hI(x)=u(x)(xzI)kI=toIv=1(xzv)kv,I=1,2,,ph_{i}(x)=\frac{u(x)}{\left(x-z_{i}\right)^{k_{i}}}=\frac{l_{i}}{\mid v=1}\left(x-z_{v}\right)^{k_{v}},i=1,2,\ldots,p

whereto(x)l(x)est le polynome (3), on appliquant convenablement et plusieurs fois s'il est nécessaire, les formulas (6), (7), 11011 en déduisons

[x1,x2,,xm;m]=I=1p[z¯I,zI,,zI;tohI]==I=1p1(h1)![m(x)hI(x)]xzI(h,1)\begin{gathered}{\left[x_{1},x_{2},\ldots,x_{m};f\right]=\sum_{i=1}^{p}\left[\underline{z}_{i,}z_{i},\ldots,z_{i};\frac{l}{h_{i}}\right]=}\\ =\sum_{i=1}^{p}\frac{1}{(h-1)!}-\left[\frac{f(x)}{h_{i}(x)}\right]_{x-z_{i}}^{(h,-1)}\end{gathered}

We have done

cI,good=1(hI1)!(kI1)[1toI(n)]z=andto(kI1good)good=0,1,,hI1,I=1,2,,p.\begin{gathered}c_{i,j}=\frac{1}{\left(h_{i}-1\right)!}\cdot\left(k_{i}-1\right)\left[\frac{1}{l_{i}(n)}\right]_{z=s_{l}}^{\left(k_{i}-1-j\right)}\\ j=0,1,\ldots,h_{i}-1,i=1,2,\ldots,p.\end{gathered}

We have, in particular.

ctt,k1=1(ht1)11p|I|(zzv)hv,I=1,2,,pc_{t_{t},k-1}=\frac{1}{\left(h_{t}-1\right)1}\cdot\frac{1}{\frac{p}{|i|}\left(z-z_{v}\right)^{h_{v}}},\quad i=1,2,\ldots,p

On voit que, dans le cas de la différence divisiee (4), les conditions (2) sont verified. Il en resultelle que dans le case de la différence divisiee, la notation (4) met en évidence precisely le système de noends au nombre minimum.
5. - Désignons parL(x1,x2,,xn;mx)L\left(x_{1},x_{2},\ldots,x_{n};f\mid x\right), le polynome de Lagrange Termite relativ à la fonctionmfand on the knotsx1,x2,,xmx_{1},x_{2},\ldots,x_{m}. This is the (unique) polynomialL(x)L(x)but degreem1m-1who verifies equality

L(good)(zI)=m(good)(zI),good=0,1,kI1,I=1,2,,p.L^{(j)}\left(z_{i}\right)=f^{(j)}\left(z_{i}\right),\quad j=0,1,\ldots k_{i}\ldots 1,i=1,2,\ldots,p. (10)

We have*)
(11)

=v=0m1(xx1)(xx2)(xxv)[x1,x2,,xv+1;m].=\sum_{v=0}^{m-1}\left(x-x_{1}\right)\left(x-x_{2}\right)\ldots\left(x-x_{v}\right)\cdot\left[x_{1},x_{2},\ldots,x_{v+1};f\right].

From (10) it follows that
(12)

THE[m]=THE[L(x1,x2,,xm;mx)]A[f]=A\left[L\left(x_{1},x_{2},\ldots,x_{m};f\mid x\right)\right]

ct, compte tenaut de 1a formule (11),

THE[m]=v=0m1thev[x1,x2,,xv11;m]A[f]=\sum_{v=0}^{m-1}a_{v}\left[x_{1},x_{2},\ldots,x_{v-1-1};f\right] (13)

where

 (14) thev=THE[(xx1)(xx2),(xxv)],v=0,1,,m1.\text{ (14) }\quad a_{v}=A\left[\left(x-x_{1}\right)\left(x-x_{2}\right),\ldots\left(x-x_{v}\right)\right],\quad v=0,1,\ldots,m-1.

Si la fonctionnelle jineare considéraire a un degré d'exactitude an moins égal ànn(0nm20\leq n\leq m-2) we havethev=0,v=0,1,,na_{v}=0,v=0,1,\ldots,net réciproquement. Si elle a un degré d'exactitude égal àn(1nm2)n(-1\leqq n\leqq m-2)we have, moreover,then1=THE[x′′+1]0a_{n-1}=A\left[x^{\prime\prime+1}\right]\neq 0et réciproquentent. Cette propriété peut être énoncé sous la forme du

Le mme 2. - Pour que la fonchonnelle linéave (1) ait le degré d'cractitude au moins egal ànn, il fawt et il suffit que dans son expression sous la forme (13) Zon aitthe0=the1==then=0a_{0}=a_{1}=\ldots=a_{n}=0. In order for the degree of exac-

0 0 footnotetext: 4. Yes v=0v=0, the product(xx1)(xx2)(x1v)\left(x-x_{1}\right)\left(x-x_{2}\right)\ldots(x-1v)est reuplace par 1. De tellen conventions s'applique anssi plus doins a lans fles formulaes analogues

titude soit égal exactement ànnil est nécessaire et suffisante que, de plus, l'on aitthen+10a_{n+1}\neq 0.
6. - Le résultat précédent est vrai pour un numérotage quelconque des noeuds.

Supposons maintenant que la suitex1,x2,,xmx_{1},x_{2},\ldots,x_{m}(donc le numérotage respectif) des noeuds jousse de la propriété que siI,goodi,jsont denx quelconcons des indices1,2,,m1,2,\ldots,m,

goodIn+2xIxgood.j-i\geqq n+2\Rightarrow x_{i}\neq x_{j}. (15)

En appliquant la formula (6) aux différences visivees [x1,x2,,x4;m]\left[x_{1},x_{2},\ldots,x_{4};f\right], v=n+2,n+3,,m1v=n+2,n+3,\ldots,m-1(skimn3m\geq n-3), lorsqu'il est nécessaire, même plusieurs fois (sim>n3m>n-3), nous déduisons la formula (mn+3m\geq n+3),

THE[m]=v=0mthev[x1,x2,,xv+1;m]+\displaystyle A[f]=\sum_{v=0}^{m}a_{v}\left[x_{1},x_{2},\ldots,x_{v+1};f\right]+ (16)
+I=1m1μI[xI,xI+1,,xI+n+1;m]\displaystyle\quad+\sum_{i=1}^{m-1}\mu_{i}\left[x_{i},x_{i+1},\ldots,x_{i+n+1};f\right]

where the coefficientstheya_{y}, donnés par (14), et les coefficientsμI,I=1,2,mn1\mu_{i},i=1,2,\ldots m-n-1sont indépendants de la functionmf.

Nous pouvons énoncer alors le
Lemma 3. - Pour que la fonctionnelle lineare (1) ait le degré d'exactilade au moins égal ànmax(k1,k2,,kp)2n\geq\max\left(k_{1},k_{2},\ldots,k_{p}\right)-2(done pour qu'elle soit nulle sur tont polytome de degrénmax(k1,k2,,kp)2n\geqq\max\left(k_{1},k_{2},\ldots,k_{p}\right)-2)Itoilfaul et il suffil quelle soil de la forme

THE[m]=I=1mn1μI[xI,xI+1,,xI+n+1;m]A[f]=\sum_{i=1}^{m-n-1}\mu_{i}\left[x_{i},x_{i+1},\ldots,x_{i+n+1};f\right] (17)

look outμI,I=1,2,,mn1\mu_{i},i=1,2,\ldots,m-n-1sond des coefficients indépendants de la funclionmf.

Pour que, sous les mêmes conditions, le degré d'exachilude soit égal ànn, il est, de plus, nécessaive et suffisante que l'on aitI=1mn1μI0\sum_{i=1}^{m-n-1}\mu_{i}\neq 0.

The condition is necessary. En effet, d'une part, sous les hypothèses du lemme, nous pouvons trouver un numérotage des noeuds tel que les conditions (15) soient verfficiés. Un tel numérotage est, par ex., tout numérotage normal*). On the other hand, formula (16) results in formula (17).

0 0 footnote text: *). Ils peuvent exist des numérotages, differents d'un numérotage normal, pour les les conditions (15) soient verifiees. Si, par ex., nous avonsp=3,k1=3,h2=h3=2p=3,k_{1}=3,h_{2}=h_{3}=2(donut)m=7m=7),n=3n=3, the permutations (PP):z1,z1,z2,z2,z1,z3,z3,(P):z1,z2,z1,z1,z2,z3,z3z_{1},z_{1},z_{2},z_{2},z_{1},z_{3},z_{3},\left(P^{\prime}\right):z_{1},z_{2},z_{1},z_{1},z_{2},z_{3},z_{3}donnent des numérotage qui véfétfient les conditions (15). Ces deux numérotages diferent en ce qute la formule (17) correspondante à(P)(P)conduit aur memes differences divisees que la permato(P):z1,z1,z1,z2,z2,z3,z3,quI(P*):z_{1},z_{1},z_{1},z_{2},z_{2},z_{3},z_{3},quicorrespond à un numerotage nomai, taudis que la formula (17) correspondant à (PP) conduit à des différences divisees qui né sont pas les memes (datts lent ettsentile). Il en resultelle que le numérotage correspondent à la permutation (i) certane façon, védacibbe à un numérotage normal, tandis qu'il n'en est pas an claire.

I1theI_{1}acondition is sufficient. En effet, toute différence divisee d'ordren+1n+1is of degree of accuracynn, donc s'annule sur tout polynome de degrénn. Il est donc de même pour toute combinaison lineare de telles différences divisées.

Ia sufficiency de la deruière condition du lemme résultée de la formulaTHE[xn1]=I=1mn1μIA\left[x^{n-1}\right]=\sum_{i=1}^{m-n-1}\mu_{i}.
Irthe\mathrm{I}_{\mathrm{r}}\mathrm{a}conditionnmax(k1,k2,,kp)2n\geqq\max\left(k_{1},k_{2},\ldots,k_{p}\right)-2du lemme est essentielle. Si cette condition n'est pas vérifíe il peut ne pas exister une relation de la forme (17). This results easily from the fact that si les noetuds d'une fonetionnelle linéaire de la forme (17) sont réduits à leur nombre minimum, parmi ces noeuds il n'existe aucun qui ait un ordre de multiplicity>n+2>n+2. By the way, yesn<max(k1,k2,,kp)2n<\max\left(k_{1},k_{2},\ldots,k_{p}\right)-2, il n'existe aucun numérotage verificant la propriété (15).

II.

  1. 7.
    • Nous allons rappeler la notion de fonctionnelle linear de la forme simple. Ira fonctionnelle linearTHE[m]A[f], defined on spaceSSest dite de la forme simple s'il existe un nombre entiern1n\geqq-1as, for youmϵSf_{\epsilon}S, l'on ait

THE[m]=K.[ξ1,ξ2,,ξn+2;m]A[f]=K.\left[\xi_{1},\xi_{2},\ldots,\xi_{n+2};f\right] (18)

whereKKest un coefficient différent de 0 et indépendant de la functionmfand watchξ1,ξ2,,ξn+2\xi_{1},\xi_{2},\ldots,\xi_{n+2}laten+2n+2points distinct de l'intervaleII, yesn0n\geqq 0même de l'intérieur de l'intervaleIIet qui, en général, peuvent dépendre de la functionmfThe fact that, forn0n\geq 0, the pointsξI\xi_{i}peuvent être choisis à l'intérieur de l'intervaleIIit results from the properties of the medium of differences divided [6]. Dans ce cas le degré d'exactitude deTHE[m]A[f]is necessarily equal tonn. The result is that if une fonctionnelle linear est de la forme simple, elle est de cette forme pour une seule valeur denn. There is an important property that characterizes the functions of the simple form [4] and that can be expressed in the following form:

Lemme 4. - Pour que la fonctionnelle linearTHE[m]A[f]soit de la forme simple, il faut et il suffit qu'il existe un nombre entiern1n\geqq-1as they sayTHE[m]0A[f]\neq 0for everythingmSf_{\in}S, convex ordernn.

La propriété d'être de la forme simple est donc très intimément liée à la notion de fonction convexe d'ordre supérieur.

A function defined onIIis called convex in ordernnsi toutes ses différences divisees d'ordren+1n+1, surn+2n+2noeuds distinct (appartenant àII) sont positives. La fonction est dite non-concave d'ordrenn(surprise)II) si toutes ses differences divisees d'ordrén+1n+1sur des points distincts (ou non) sont non-negatives. Une fonction convexe d'ordrennest une fonction non-concave d'ordrennparticular.

The numbernndu lemme 4 est celui qui figure dans la formula (18) correspondante. Down coefficientKKof this formula is equal toTHE[x13+1]A\left[x^{13+1}\right]or
toTHE[m]A[f]wheremfest un polynome quelconque de degreen+1n+1with the plus haut coefficient equal to 1.

If the linear functionalTHE[m]A[f]est de la forme simple et si la fonctionmfhas a derivative of ordern+1n+1(pourn0n\geqq 0) sur l'intérieut de l'intervaleII, we have

THE[m]=K(n+1)!m(n+1)(ξ),A[f]=\frac{K}{(n+1)!}f^{(n+1)}(\xi), (19)

whereKKest un coefficient independent de la functionmf(d'ailleurs égal à celui qui figure dans la formula (18)) etξ\xia point ofII, yesn0n\geq 0, even from the interior ofII, et qui dépend, en général, de la fonctionmf.

Nous retrouvons un cas classique bien connu siTHE[m]A[f]est le reste dans la formula de Taylor. The formula (19) is then the classic form given by Lagrange.
B. - Nous allons rappeler quelques properties des fonctions convexes d'ordre supérieur. Tonte fonction convexe d'ordren>0n>0surIIest continue sur l'intérieur deIIyes yesn>1n>1elle a une dérivée continute d'ordren1n-1on the inside ofIIIf the derivativem(n+1)(x)f^{(n+1)}(x), by ordern+1n+1, exists, the conditionm(n+1)(x)0f^{(n+1)}(x)\geq 0surIIest necessaire et suffisante pour que la fonction soit non-concave d'ordrennsurII. Cette condition est seulement necessaire et la conditionm(n+1)(x)>0f^{(n+1)}(x)>0surIIest seulement suffisante pour que la fonctionmfbe convex in ordernnsurIIYesm(n+1)(x)0f^{(n+1)}(x)\geq 0surIIet s'il n'existe aucun sons-intervale non-nul deIIon whichm(n+1)(x)f^{(n+1)}(x)soit zero,mfis convex in ordernnsur I. En particulier nous avons le

Lemma 5. - Pour qu'un polynomemfeffective degree>n>nconvex soil of ordernnsurII, il faut et il suffit que lon ailm(n+1)(x)0f^{(n+1)}(x)\geq 0surII.

La condition est suffisante puisque la derivativee d'ordren+1n+1d'un polynome de degré effectif>n>nn'est pas identiquement nulle, donc ne peut s'annuler que sur un nombre fini (0\geq 0) but points. Cette derivée ne peut donc s'annuler identiquement sur aucun sous-intervale de longueur positive. A polynomial of degree effectifnnis a degree polynomialnnqui ne se reduit pas (sur un intervalle de longueur positive) à un polynome de degrén1n-1.

Convexity of order -1 is equivalent to positivity and nonconcavity of order - 1 to non-negativity of function. La convexité d'ordre 0 est équivalente à la growth et la non-concavité d'ordre 0 à la non-décroissance de la fonction.
9. - Une fonction convexe d'ordrennjouit de la propriété que toute différence divisee d'ordren1n-1of this function onn12n-1-2noeuds qui ne sont pas tous confondus, est positive, à condition, bien entendu, que cette différence divisee existe*)

Consider a linear function of the form (17). Compte tenant du lemme 4, il resultelle que si tous les coefficientsμI,I=1,2,\mu_{i},i=1,2,\ldots,mn1m-n-1late0\geq 0, or all are0\leq 0and if there is at least one

0 0 footnotetext: *)J4\mathrm{J}_{4}existence an sem du nr 1 , donc an sens que la Fonction adnette effeciente less dérivées qui marvientent. dans l'expression (1) de la différence divisee congidéré.

coefficientμI\mu_{i}différence de zéro pour lequel les noeudsxI,xI+1,,xI+n+1x_{i},x_{i+1},\ldots,x_{i+n+1}de la différence divisée correspondente ne sont pas tous confondus, alors la fonctionnelle lineare (17) est du degré d'exactitudennand is of simple form.

La condition que les coefficientsμI\mu_{i}soient du même signe n'est pas, en général, necessaire pour que la fonctionnelle lineare (17) ait lé degree d'exactitudennand be of simple form.

Let us now suppose thatx1x2xmx_{1}\leqq x_{2}\leqq\ldots\leqq x_{m}et que les ordres de multiplicity des noeuds distinct soientn\leqq n-t 2 . D'après certains résultatées obtenuns déjà [5], il resultelle que sin=1,0n=-1,0ou 1 , la condition que tous Ies coefficientsμI\mu_{i}de la fonctionnelle linear soient du même signe et qu'il existe au moins unIifor whichμI0\mu_{i}\neq 0and the knotsxI,xI+1,,xI+n+1x_{i},x_{i+1},\ldots,x_{i+n+1}ne soient pas tous confondus, est nécessaive et suffisante pour que la fonctionnelle lineare considérable soit du degre d'exactitudennet de la forme simple. Bien, entendu, pourn=1n=-1, la dernière condition, donc que lesxI,xI+1,,xI+n+1x_{i},x_{i+1},\ldots,x_{i+n+1}ne soient pas confondus, ne se pose pas. Nous allons reprendre ici la demonstration que nous avons, d'ailleurs, donné, avec certaines modifications non essentielles, dans notre travail cité [b~\tilde{b}].

D'après ce qui précède, il suffit de montrer que si la fonctionnelle lineare (17) est du degré d'exacitudenn(pourn=1,0n=-1,0ou 1 ) et est de la forme simple, aucun des coefficientsμI\mu_{i}ne peut être différence de zéro et de signe contraire avec le nombreTHE[xn+1]=I=1mn1μIA\left[x^{n+1}\right]=\sum_{i=1}^{m-n-1}\mu_{i}(which is necessarily0\neq 0). AssumingI=1mIμI0\sum_{i=1}^{m-i}\mu_{i}\neq 0, la propriété est donc equivalente au fait que les inégalités(v=1m1μv)μI0,I=1,2,,nn1\left(\sum_{v=1}^{m-1}\mu_{v}\right)\mu_{i}\geq 0,i=1,2,\ldots,n-n-1sont verificieres. Pour la demonstration nous tenons compte du fait que simfest une fonction non-concave d'ordrenn, it is necessary thatTHE[m]A[f]ne change pas de signe (qu'il soit constantement0\geq 0or constantly0\leqq 0). Plus exactement que, sous 1'hypothèseI=1m1μI0\sum_{i=1}^{m-1}\mu_{i}\neq 0, 1'on ait(ν=1m1μν)THE[m]0\left(\sum_{\nu=1}^{m-1}\mu_{\nu}\right)A[f]\geq 0, for any functionmfnon-concave ordernn.
10. – Pour la demonstration nous alions distingue trois cas, stivant les valeurs1,0,1-1,0,1butnn.

Case 1.n=1n=-1We can suppose.x1<x2<<xmx_{1}<x_{2}<\ldots<x_{m} et la fonctionnelle linéaire (17) se réduite à A[f]=i=1ntμtf(xi)A[f]=\sum_{i=1}^{nt}\mu_{t}f\left(x_{i}\right). Si 0<ε<<min1=1,2,,m1(xi+1xi)0<\varepsilon<<\min_{1=1,2,\ldots,m-1}\left(x_{i+1}-x_{i}\right), la fonction continue

fi(x)=12ε(|xxi+ε|+|xxiε|2|xxi|)f_{i}(x)=\frac{1}{2\varepsilon}\left(\left|x-x_{i}+\varepsilon\right|+\left|x-x_{i}-\varepsilon\right|-2\left|x-x_{i}\right|\right)

est mon-négative, se réduit à 1 sur x1x_{1} et à 0 sur les autres noeuds. Nous avons done A[fi]=μi,i=1,2,,mA\left[f_{i}\right]=\mu_{i},i=1,2,\ldots,m. Il en resulte que (v=1mμv)μi0,i==1,2,,m\left(\sum_{v=1}^{m}\mu_{v}\right)\mu_{i}\geq 0,i==1,2,\ldots,m, ce qui démontre la propriété.

Cas 2. n=0n=0. Nous pouvons stpposer, sans restreindre la généralité, que tous les mouds soient doubles. Supposons donc que mm soit pair et x2i1=x2t,i=1,2,,12,x1<x9<<xij1x_{2i-1}=x_{2t},i=1,2,\ldots,\frac{1}{2},x_{1}<x_{9}<\ldots<x_{ij-1}. La fonctionnelle lineaire (17) se réduit à A[f]=f=1n1μf[xi,xi+1;f]A[f]=\sum_{f=1}^{n-1}\mu_{f}\left[x_{i},x_{i+1};f\right]. Ire cas on quelques wins on tous les noeuds sont simples est compris dans le précédent comme un cas particulier. Si, par ex., an liew du noeud double x2i1=x2ix_{2i-1}=x_{2i}, nous avons un noend simple qui coincide avec ce point, il suffit de prendre μ21=0\mu_{2-1}=0 dans a formule précédente. Alors la dérivée de la fonction ff sur ce point disparait dans l’expression de A[f]A[f].

Il faut maintenant distinguer denx cas, suivant la parité de l’indice ii du coefficient μ1\mu_{1}.
11^{\circ}. Soit ii pair. Alors les noends xi,xi+1x_{i},x_{i+1} sont distincts (xi<xi+1)\left(x_{i}<x_{i+1}\right) et la fonction continue

fi(x)=12(xi+1xi+|3x2xixi+1||3xxi2xi+1|)f_{i}(x)=\frac{1}{2}\left(x_{i+1}-x_{i}+\left|3x-2x_{i}-x_{i+1}\right|-\left|3x-x_{i}-2x_{i+1}\right|\right)
i=2,4,,m2i=2,4,\ldots,m-2

est non-décroissante et nous donne A[fl]=μlA\left[f_{l}\right]=\mu_{l}. Nous avons done

(v=1m1μv)μi0\displaystyle\left(\sum_{v=1}^{m-1}\mu_{v}\right)\mu_{i}\geqq 0 (20)
 pour i=2,4,,m2.\displaystyle\text{ pour }i=2,4,\ldots,m-2.

22^{\circ}. Soit ii impair. Alors xi1<xi=xi+1<xi+2x_{i-1}<x_{i}=x_{i+1}<x_{i+2} Si 0<ε<<min(xixi1,xi+2xi+1)0<\varepsilon<<\min\left(x_{i}-x_{i-1},x_{i+2}-x_{i+1}\right), la fonction continue

fi(x)=12(2ε+|xxi+ε||xxiε|)i=1,3,,m1\begin{gathered}f_{i}(x)=\frac{1}{2}\left(2\varepsilon+\left|x-x_{i}+\varepsilon\right|-\left|x-x_{i}-\varepsilon\right|\right)\\ i=1,3,\ldots,m-1\end{gathered}

est non-décroissante et nous avons A[fi]=ε(μi1xixi1+μi+1xi+2xi+1)+μiA\left[f_{i}\right]=\varepsilon\left(\frac{\mu_{i-1}}{x_{i}-x_{i-1}}+\frac{\mu_{i+1}}{x_{i+2}-x_{i+1}}\right)+\mu_{i}. Si μi0\mu_{i}\neq 0, pour ε\varepsilon suffisamment petit, A[fi]A\left[f_{i}\right] est aussi 0\neq 0 et du même signe avec μi\mu_{i}. On en déduit que l’inégalité (20) est vraie aussi pour i=1i=1. 3,,m13,\ldots,m-1.

L’inégalité (20) est donc vraie pour i=1,2,,m1i=1,2,\ldots,m-1 et la propriété est démontrée.

Cas 3. n=1n=1. Nons potvons supposer, sans restreindre la généralité, que tous les noeuds soient triples. Soit donc mm un multiple de 3 et soient x3i2=x3i1=x3i,i=1,2,,m3,x1<x4<x7<<xm2x_{3i-2}=x_{3i-1}=x_{3i},i=1,2,\ldots,\frac{m}{3},x_{1}<x_{4}<x_{7}<\ldots<x_{m-2}. La fonctionnelle linéaire (17) se réduit à A[f]=i=1m2μi[xi,xi+1,xi+2;f]A[f]=\sum_{i=1}^{m-2}\mu_{i}\left[x_{i},x_{i+1},x_{i+2};f\right]. I.e cas où quelques uns ou tous les noeuds sont doubles ou simples est compris dans le précédent comme un cas particulier. Si par ex., au lieu du noeud triple x3i2=x3i1=x3ix_{3i-2}=x_{3i-1}=x_{3i} nous avons un noeud double coincidant avec ce point, il suffit de prendre μ3i2=0\mu_{3i-2}=0 dans la formule précédente. Alors la
dérivée seconde de la fonction ff sur ce point disparait dans l’expression de AfA\lceil f. Si au lieu d’un noend double, nous avons un noeud simple en ce point, il suffit de prendre μ3i2=0\mu_{3i-2}=0 et μ3i1,μ3i3\mu_{3i-1},\mu_{3i-3} de manière que 1 on ait (x3i+1x3)μ3i3=(x3i2x3i3)μ3i1\left(x_{3i+1}-x_{3}\right)\mu_{3i-3}=\left(x_{3i-2}-x_{3i-3}\right)\mu_{3i-1}, pour que dans l’expression de A[f]A[f] disparesse anssi la première dérivée de ff sur ce point.

Nous allons ici encore distinguer deux cas, suivant les valeurs de l’indice ii de μi\mu_{i} par rapport au diviseur 3.
11^{\circ}. Considérons le pair de cocfficients μi,μi+1\mu_{i},\mu_{i+1}i+1i+1 est un multiple de 3. Nons avons xi+1<xi+2x_{i+1}<x_{i+2} et la fonction continute

fi(x)=(xi+2xi+1)xλ+|xλ|2i=2,5,8,,m4\begin{gathered}f_{i}(x)=\left(x_{i+2}-x_{i+1}\right)\frac{x-\lambda+|x-\lambda|}{2}\\ i=2,5,8,\ldots,m-4\end{gathered}

xi+1<λ<xi+2x_{i+1}<\lambda<x_{i+2} est non-concave d’ordre 1 et nous avons

A[fi]=μi(xi+2λ)+μi+1(λxi+1)xi+2xi+1A\left[f_{i}\right]=\frac{\mu_{i}\left(x_{i+2}-\lambda\right)+\mu_{i+1}\left(\lambda-x_{i+1}\right)}{x_{i+2}-x_{i+1}}

On voit que si μi0\mu_{i}\neq 0 et λ\lambda est sulfisamment proche de xi+1,A[fi]x_{i+1},A\left[f_{i}\right] est 0\neq 0 et a le mêne signe que μ1\mu_{1} et si μi+10\mu_{i+1}\neq 0 et λ\lambda est suffisamment proché de xi+2,A[fi]x_{i+2},A\left[f_{i}\right] est 0\neq 0 et a le même signe que μi+1\mu_{i+1}. Il en résulte que

(v=1m2μv)μv0\left(\sum_{v=1}^{m-2}\mu_{v}\right)\mu_{v}\geqq 0 (21)

pour i=2,3,5,6,8,9,,m4,m3i=2,3,5,6,8,9,\ldots,m-4,m-3.
22^{\circ}. Supposons maintenant que ii soit congru à 1 modulo 3. Alors xi==xi+1=xi+2x_{i}==x_{i+1}=x_{i+2}. Si 0<ε<min(xixi1,xi+3xi+2)0<\varepsilon<\min\left(x_{i}-x_{i-1},x_{i+3}-x_{i+2}\right), la fonction continue

fi(x)=12[4ε(xxi)+(xxi+ε)|xxi+ε|(xxiε)|xxiε|]i=1,1,7,,m2\begin{gathered}f_{i}(x)=\frac{1}{2}\left[4\varepsilon\left(x-x_{i}\right)+\left(x-x_{i}+\varepsilon\right)\left|x-x_{i}+\varepsilon\right|-\right.\\ \left.-\left(x-x_{i}-\varepsilon\right)\cdot\left|x-x_{i}-\varepsilon\right|\right]\\ i=1,1,7,\ldots,m-2\end{gathered}

est non concave d’ordre 1 et nous avons

A[fi]=ε2[μi2μi1(xixi1)2+μi+2μi+1(xi+3xi+2)2]+2ε[μi1xixi1+μi+1xi+1xi+2]+μi.A\left[f_{i}\right]=\varepsilon^{2}\left[\frac{\mu_{i-2}-\mu_{i-1}}{\left(x_{i}-x_{i-1}\right)^{2}}+\frac{\mu_{i+2}-\mu_{i+1}}{\left(x_{i+3}-x_{i+2}\right)^{2}}\right]+2\varepsilon\left[\frac{\mu_{i-1}}{x_{i}-x_{i-1}}+\frac{\mu_{i+1}}{x_{i+1}-x_{i+2}}\right]+\mu_{i}.

Si μi0\mu_{i}\neq 0, pour suffisamment petit, A[fi]A\left[f_{i}\right] est 0\neq 0 et est de même signe avec μi\mu_{i}. Il en résulte que l’inégalité (21.) est vraie aussi pour i=1,4,7i=1,4,7, ,m2\ldots,m-2. I’inégalité (21) est donc vraie pour i=1,2,,m2i=1,2,\ldots,m-2 et la propriété est démontrée.
11. - La propriété mise en évidence pour n=1,0n=-1,0 et 1 n’est plus vraie pour n>1n>1. Pour dénoutrer cette propriété il suffit de montrer que si n>1,x1<x2<<xn+4n>1,x_{1}<x_{2}<\ldots<x_{n+4} et si μ,μ′′\mu^{\prime},\mu^{\prime\prime} sont deux nombres positifs suffisamment grands ( μ+μ′′>1\mu^{\prime}+\mu^{\prime\prime}>1 ), la fonctionnelle linéaire
(22) μ[x1,x2,,xn+2;f][x2,x3,,xn+3;f]+μ′′[x3,x1,,xn+4;f]\mu^{\prime}\left[x_{1},x_{2},\ldots,x_{n+2};f\right]-\left[x_{2},x_{3},\ldots,x_{n+3};f\right]+\mu^{\prime\prime}\left[x_{3},x_{1},\ldots,x_{n+4};f\right]
est (de degré d’exactitude nnet) de la forme simple. En effet, introductions entre les noendsxIx_{i}encoren+3n+3noends, en formant ainsi la suite de noeudsx1<x2<<x2n+7,x2I1=xI,I=1,2,,n+4x_{1}<x_{2}<\ldots<x_{2n+7},x_{2i-1}=x_{i},i=1,2,\ldots,n+4. Des formules de moyenne des différences divisées [3] il resultelle que

[x1,x2,,xn+2;m]=I=1n+2αI[xI,xI+1,,xI+n+1;m]\displaystyle{\left[x_{1},x_{2},\ldots,x_{n+2};f\right]=\sum_{i=1}^{n+2}\alpha_{i}\left[x_{i},x_{i+1}^{\prime},\ldots,x_{i+n+1};f\right]}
[x2,x2,,xn+3;m]=I=3n+4βI[xI,xI+1,,xI+n+1;m]\displaystyle{\left[x_{2},x_{2},\ldots,x_{n+3};f\right]=\sum_{i=3}^{n+4}\beta_{i}\left[x_{i}^{\prime},x_{i+1}^{\prime},\ldots,x_{i+n+1}^{\prime};f\right]}
[x3,x4,,xn+4;m]=I=5n+6γI[xI,xI+1,,xI+n+1;m]\left[x_{3},x_{4},\ldots,x_{n+4};f\right]=\sum_{i=5}^{n+6}\gamma_{i}\left[x_{i}^{\prime},x_{i+1}^{\prime},\ldots,x_{i+n+1}^{\prime};f\right]

whereαI,βI,γI\alpha_{i},\beta_{i},\gamma_{i}sont des coefficients positifs, indépendants de la fonctionmf(itI=1n+2αI=I=3n+4βI=I=5n+6γI=1\sum_{i=1}^{n+2}\alpha_{i}=\sum_{i=3}^{n+4}\beta_{i}=\sum_{i=5}^{n+6}\gamma_{i}=1). The linear function (22) can therefore be written sous la forme

I=1n+6(μαI+μ′′γIβI)[xI,xI+1,,xI+n+1;m]\sum_{i=1}^{n+6}\left(\mu^{\prime}\alpha_{i}+\mu^{\prime\prime}\gamma_{i}-\beta_{i}\right)\left[x_{i}^{\prime},x_{i+1}^{\prime},\ldots,x_{i+n+1}^{\prime};f\right]

ohαn+3=αn+4=αn+5=αn+6=β1=β2=βn+5=βn+6=γ1=γ2=γ3==γ4=0\alpha_{n+3}=\alpha_{n+4}=\alpha_{n+5}=\alpha_{n+6}=\beta_{1}=\beta_{2}=\beta_{n+5}=\beta_{n+6}=\gamma_{1}=\gamma_{2}=\gamma_{3}==\gamma_{4}=0. The property results from the fact that there is no indexIifor which the coefficientsαI,γI\alpha_{i},\gamma_{i}soient nuls à la fois (on voit facilement que ceci n'est plus vrai pourn=0n=0where=1=1).

Enfin rappelons que pour qu'une fonctionnelle linear de la forme (1) ait un degré d'exactitudennet pour qu'elle soit de la forme simple, il faut que les ordres de multiplicityk1,k2,,k0k_{1},k_{2},\ldots,k_{0}des noeuds, supposés réduits à leur nombre minimum, soient tousn+2[5]\leqq n+2[5].

III.

  1. 12.
    • Nous allons nous occuper du reste de certaines formulaes drapproximation pour la fonctionnelle linéaireTHE[m]A[f]. Ces formulas peuvent être considéraires conme des généralisations de la formule d'interpolation de Lagrange, qui a comme cas particulier la formula de Taylor.

SoitTHE[m]A[f]une fonctionnelle lineare defined sur l'espaceSS(voir Mr. 1). Nous considerons une suite finie ou infinie de points
(23)

y0,y1,y_{0},y_{1},\ldots

distinct on non. We consider a section
(24)

y0,y1,,yandy_{0},y_{1},\ldots,y_{s}

de cette suite et le polynome de Lagrange-HermiteL(y0,y1,,yand;mx)L\left(y_{0},y_{1},\ldots,y_{s};f\mid x\right)sur ces points et relativet à la fonctionmf. For everythingxIx\in IThis polynomial is a linear function of the form (1). Plus exactly, ce polynome pent être mis sous la forme (1), où lestheI,gooda_{i,j}sont des polynomes indépendants de la functionmf, le nombre total des noeuds, distincts ou non, étant égal àand+1s+1^{*}).

Nous avons alors la formula d'approximation

THE[m]=THE[L(y0,y1,,yand;mx)]+Rand[m]A[f]=A\left[L\left(y_{0},y_{1},\ldots,y_{s};f\mid x\right)\right]+R_{s}[f] (25)

whereRand[m]R_{s}[f]est le reste de cette formula.
La formula (11) nous donne
*) Il existe des valeurs dexx(en nombre fini), pour lesques le nowbre minimum des noeuds est plus petit queand+1s+1.
where

THE[m]\displaystyle A[f] =v=0andcv[y0,y1,,yv;m]+Rand[m]\displaystyle=\sum_{v=0}^{s}c_{v}\left[y_{0},y_{1},\ldots,y_{v};f\right]+R_{s}[f] (26)
cv\displaystyle c_{v} =THE[I=0v1(xyI)],v=0,1,,and\displaystyle=A\left[\prod_{i=0}^{v-1}\left(x-y_{i}\right)\right],v=0,1,\ldots,s (27)

The formula (25) is completely characterized by the fact that it is from the form (26), with a restRand[m]R_{s}[f]fonctionnelle linear de degree d'exactitude au moins égal à s. En effet, pour tout polynomemfbut degreeands, polynomialL(y0,y1,,yand;mx)L\left(y_{0},y_{1},\ldots,y_{s};f\mid x\right)does not reduce tomf, soRand[m]R_{s}[f]evening zero. Alors les coefficientscvc_{v}, donnés par la formula (26) sont bien déterminés et, pourvvgave,cvc_{v}is independent ofands.

Nous supposons, bien entendu, que les conditions d'existence, données au ur. 1, soient verificieres pour la fonctionnelle lineareRand[m]R_{s}[f]. Ainsi, les points (24), ou bien les points (23) sils interviennent tous, appartiennent à l'intervaleII. The divided differences[y0,y1,,yv;m],v=0\left[y_{0},y_{1},\ldots,y_{v};f\right],v=0,1,,and1,\ldots,s, existent au sens explicable au nr. 4, etc.

It is clear that if the restRand[m]R_{s}[f]est defined, tous les restes précédentsR0[m],R1[m],,Rand1[m]R_{0}[f],R_{1}[f],\ldots,R_{s-1}[f]sont également des fonctionnelles linéaires defined surSS.

Dans ce qui suit nous allons étudier quelques cas où le resteRand[m]R_{s}[f]de la formule d'approximation (25) est de la forme simple.
13. - Consider a linear functionTHE[m]A[f]de la forme (1). Except avis contraire, nous nous occuperons exclusively de fonctionnelles linéaires de cette forme. Le resteRand[m]R_{s}[f]de la formula (25) est alors de la même forme. Les ordres de multiplicity des noeuds peuvent être pris tousmax(k1,k2,,kp,and+1)\leqq\max\left(k_{1},k_{2},\ldots,k_{p},s+1\right), so yesand+2max(k1,k2,,kp)s+2\Longrightarrow\max\left(k_{1},k_{2},\ldots,k_{p}\right)on peut appliquer le lemme 3 et la fonctionnelle linearRand[m]R_{s}[f]est une combinaison lineare de différences divisees d'ordreand+1s+1To putRand[m]R_{s}[f]effectively sous a forme (17), il suffit d'abord de realizes un numétotage convenable des noeuds de manière que la condition (15) correspondente soit verified.

Pour aller plus loin nous allons distingter les cas où la suite (24) et la suite des noeudsz1,z2,,zpz_{1},z_{2},\ldots,z_{p}of the linear functionalTHE[m]A[f]ont on nondes termes commons. Dans a suite nous examinerons senlement les cas où la coincidence a lietu aup plus avec un seuldes nocudszIz_{i}. Soitz1z_{1}ce noeud, dont l'ordre de multiplicity estk1k_{1}and suppose thatx1,x2,,xmx_{1},x_{2},\ldots,x_{m}soit un numérotage normal des noeuds deTHE[m]A[f], wherex1=x2==xh1=z1x_{1}=x_{2}=\ldots=x_{h_{1}}=z_{1}. Then (ifp>1p>1) aucun terme de la suite (24) ne coincide pas avec l'un des pointsxk1+1,xk1+2,,xInx_{k_{1}+1},x_{k_{1}+2},\ldots,x_{in}.

Soitk(0kk1)k\left(0\leqq k\leqq k_{1}\right)the smallest among the numberk1k_{1}et le nombre des termes de la suite (24) égaux àz1z_{1}. Equalityk=0k=0signifie qu'aucun des termes de la suite (24) ne coincide avec un noeudzIz_{i}Yesk>0k>0, parmi les points (24) il y en a au moinskkwhich coincide withz1z_{1}Let's designate byandrs^{r}le plus petit index tel que la suitey0,y1,,yand1y_{0},y_{1},\ldots,y_{s^{\prime}-1}(yes)ands^{\prime}terms) contains at leastkkequal terms toz1z_{1}We haveandks^{\prime}\equiv kyes yesk=0k=0we can takeand=0s^{\prime}=0.

Les noeuds de la fonctionalle linéareRand[m]R_{s}[f]peuvent être écrits dans 1a suite*)yand,yand1,,y0,xk+1,xk+2,,xmy_{s},y_{s-1},\ldots,y_{0},x_{k+1},x_{k+2},\ldots,x_{m}Their number is equal toand+1+mks+1+m-ket le numerotage correspondent à cette suite verific la condition (15) (avecn=andn=s) yesandand+mk1(m1)s\geq s^{\prime}+m-k-1(\geq m-1)It follows that ifmkm\leqq kthe linear functionRand[m]R_{s}[f]est null identicalnent**). But inequalitymkm\leq ka lieu si et seulement si tous les noeudsxIx_{i}sont confondus avec le meme pointz1z_{1}et la sutte (24) contient aut moinsmmequal terms toz1z_{1}.

Dans le cas contraire, doic si out bienp>1p>1or wellp=1,k<k1p=1,k<k_{1}(in both cases we havem>km>k), we have the formula

Rand[m]=I=k+1mμI(and)[y0,y1,,yand+1+kI,xk+1,xk+2,,xI;m]R_{s}[f]=\sum_{i=k+1}^{m}\mu_{i}^{(s)}\left[y_{0},y_{1},\ldots,y_{s+1+k-i},x_{k+1},x_{k+2},\ldots,x_{i};f\right] (28)

where the coefficientsμI(I)\mu_{i}^{(i)}sont indépendants de la functionmf.
We can calculate the coefficientμμ(and)\mu_{\mu}^{(s)}in the following way. Eitherxm=zμx_{m}=z_{\mu}. Alors, compte tenant de la formula (1), le coefficient dem(kμ1)(zμ)f^{\left(k_{\mu}-1\right)}\left(z_{\mu}\right)dans le premier membre de (28) est égal àtheμ,kμ1a_{\mu,k_{\mu}-1}et le même coefficient dans le second membre est ègal àμn(and)\mu_{n}^{(s)}multiplied by

1(kμ1)!1P(zμ)v=k+1mkμ(zμxv), yes p>1( low μ1)1(k11)!k!P(k)(z1), ski p=1,k<k1,\begin{gathered}\frac{1}{\left(k_{\mu}-1\right)!}\cdot\frac{1}{P^{\prime}\left(z_{\mu}\right)\prod_{v=k+1}^{m-k_{\mu}}\left(z_{\mu}-x_{v}\right)}\text{, si }p>1(\text{ alors }\mu\neq 1)\\ \frac{1}{\left(k_{1}-1\right)!}\cdot\frac{k!}{P^{(k)\left(z_{1}\right)}},\text{ si }p=1,k<k_{1},\end{gathered}

outP(x)=v=03+1+km(xyv)P(x)=\prod_{v=0}^{3+1+k-m}\left(x-y_{v}\right)
It follows that

μn(and)={(kμ1)!P(zμ)v=k+1mkμ(zμxν)theμ,kμ1 ski p>1.(h11)!k!P(k)(z1)the1,k11 ski p=1,k<k1.\mu_{n}^{(s)}=\left\{\begin{array}[]{l}\left(k_{\mu}-1\right)!P\left(z_{\mu}\right)_{v=k+1}^{m-k}\prod_{\mu}\left(z_{\mu}-x_{\nu}\right)a_{\mu,k_{\mu}-1}\text{ si }p>1.\\ \frac{\left(h_{1}-1\right)!}{k!}P^{(k)}\left(z_{1}\right)a_{1,k_{1}-1}\text{ si }p=1,k<k_{1}.\end{array}\right.

En supposani donc que la condition (2) soit verifiée, nous avonsμn(and)0\mu_{n}^{(s)}\neq 0.
Il en resultelle que si les hypotheses précédentes sont verificées et si les coefficientsμI(and),I=k+1,k+2,,m\mu_{i}^{(s)},i=k+1,k+2,\ldots,msont tous du meme signe, le resteRand[m]R_{s}[f]est de degré d'exactitude s et est de la forme simple. Down coefficientKKde la formula (18) correspondante est égal àRand[xand+1]=THE[v=0and(xyv)]R_{s}\left[x^{s+1}\right]=A\left[\prod_{v=0}^{s}\left(x-y_{v}\right)\right].

0 0 footnotetext: *) Ce ne sont pas tuéccesairement les noeuds réduits à leur monubre minimum.
*) Ira propriété pent ne pas subsister siand<and+mk1s<s^{\prime}+m-k-1.

Dans la suite nous supposerous toujours, sauf avis contraire, que pour la fonctionnelle lineareTHE[m]A[f]condition (2) is verified.
14. - On obteijn un interessant cas particulier en prenant pourTHE[m]A[f]la différence divisiee (4). Pour énoncer la propriété respective, nous allons poserthe=what(z1,z2,,zp),b=max(z1,z2,,zp)a^{\prime}=\min\left(z_{1},z_{2},\ldots,z_{p}\right),b^{\prime}=\max\left(z_{1},z_{2},\ldots,z_{p}\right). Donc[the,b]I\left[a^{\prime},b^{\prime}\right]\subseteq Iest le plus petit intervalle fermé qui contient les noends de la fonctionnelleTHE[m]A[f]. We then have the

THSORHME 1. - Si soms les hypothèses et les notations prédédentes:11^{\circ}les points (24) sond on bien lowsthe\leq a^{\prime}, or lowsb,2\geq b^{\prime},2^{\circ}. nows avonsp>1p>1you are welcomep=1p=1ofk<k1,3k<k_{1},3^{\circ}. s=k,andm1=k,s\geq m-1, the restRand[m]R_{s}[f]from the approximation formula
(29)

[x1,x2,,xm;m]==y=1and[x1,x2,,xm;I=1v1(xyI)][y0,y1,,yv;m]+Rand[m]\begin{gathered}{\left[x_{1},x_{2},\ldots,x_{m};f\right]=}\\ =\sum_{y=1}^{s}\left[x_{1},x_{2},\ldots,x_{m};\prod_{i=1}^{v-1}\left(x-y_{i}\right)\right]\cdot\left[y_{0},y_{1},\ldots,y_{v};f\right]+R_{s}[f]\end{gathered}

a le degré d'exactilude s ob ost de la forme simple.
Pour la demonstration il suffira de verifier que les coefficients[tI()\left[t_{i}^{(*)}\right.de la formula (28) correspondante sont tous du méme signe. Nous allons calculer ces coefficients.

Nons allons calculer, en général, les coefficientsμ4(and)\mu_{4}^{(s)}of formula (28) forTHE[m]A[f]de la forme (1), en supposant que les conditions22^{\circ}this33^{\circ}du théorème 1 soient verifićes. Pour faire le calcul remarks que nous avons*)

THE[/(x)(xz1)k]=I=k+1mμI(5)[xk+1,xk+2,,xI;m(x)and+1+kI(xyv)]A\left[/(x)\left(x-z_{1}\right)^{k}\right]=\sum_{i=k+1}^{m}\mu_{i}^{(5)}\left[x_{k+1},x_{k+2},\ldots,x_{i};\frac{f(x)}{s+1+k-i}\left(x-y_{v}\right)\right] (30)

Skik<k1k<k_{1}cette formule results, en appliquant les formulas (7), (8), par l'identification des parties des expressions deR5[m]R_{5}[f]tirées de (26) et de (28) et qui contenant seulement les termes correspondents aux noeudszI{z_{i}}Yesh=kgoodh=k_{j}la formulae results de la même manière, en identifying les termes qui proviennent des noendszz,zthe,,zpz_{z},z_{a},\ldots,z_{p}.

Frenons naintenant comme fonctionmfpolynomial
(xIyand+1+kI)v=kand+kI(xyv)v=k+1I1(xxv)\left(x_{i}-y_{s+1+k-i}\right)\prod_{v=k}^{s+k-i}\left(x-y_{v}\right)\prod_{v=k+1}^{i-1}\left(x-x_{v}\right), wherev=k+1I1(xxv)\prod_{v=k+1}^{i-1}\left(x-x_{v}\right)pourI=+ki=\ldots+kthisv=kand+km(xyr)\prod_{v=k}^{s+k-m}\left(x-y_{r}\right)pours=m1=m-1sont replaced by 1. Alors le second membre de (30) se réduit àμI[and]\mu_{i}^{[s]}and we get

k(and)=(xIyand+1+kI)THE[v=1I1(xxv)v=kand+kI(xyv)]\displaystyle k^{(s)}=\left(x_{i}-y_{s+1+k-i}\right)A\left[\prod_{v=1}^{i-1}\left(x-x_{v}\right)\prod_{v=k}^{s+k-i}\left(x-y_{v}\right)\right] (31)
I=k+1,k+2,,m.\displaystyle i=k+1,k+2,\ldots,m.

*) Yesh=0,THE[m(x)(xz1)h]h=0,A\left[f(x)\left(x-z_{1}\right)^{h}\right]it is reduced tod[m]d[f].

En revenant au théorème 1, nous avons dans ce casTHE[m]==[x1,x2,,xm;m]A[f]==\left[x_{1},x_{2},\ldots,x_{m};f\right]et en tenant account de la formula (8),

μI(and)=(xIyand+1+kI)[xI,xI+1,,xm;v=kand+kI(xyv)],\displaystyle\mu_{i}^{(s)}=\left(x_{i}-y_{s+1+k-i}\right)\cdot\left[x_{i},x_{i+1},\ldots,x_{m};\prod_{v=k}^{s+k-i}\left(x-y_{v}\right)\right], (32)
I=k+1,k+2,,m.\displaystyle i=k+1,k+2,\ldots,m.

But the polynomialv=kand+kI(xyv)\prod_{v=k}^{s+k-i}\left(x-y_{v}\right)has a derivative of ordermIm--inegative on the interval(the,b)\left(a^{\prime},b^{\prime}\right)si les points (24) sont à droite debb^{\prime}thisandn+1s-n+1est impaired Dans les autres cas, compatibles avec les hypothèses du thèorème 1 , cette derivée est positive sur (the,ba^{\prime},b^{\prime}). It results in the coefficientsμ(and)\mu^{(s)}sont positifs si les points (24) sont ou bien à gauche dethea^{\prime}or to the right ofbb^{\prime}thisandm+1s-m+1est impair et ils sont négatives si les points ( 24 ) sont à droite debb^{\prime}thisandm+1s-m+1is pair. On a supposedthe<ba^{\prime}<b^{\prime}. Lorsquethe=ba^{\prime}=b^{\prime}we are in the casep=1,k<k1p=1,k<k_{1}et on voit facilement que la propriété est encore vraie.

Theorem 1 is proven.
Dans le cas du théorème 1, dans les formulas (27) nous avonsc0=c1===cm2=0c_{0}=c_{1}==\ldots=c_{m-2}=0, done siand<m1s<m-1, on theRand[m]=[x1,x2,,xm;m]R_{s}[f]=\left[x_{1},x_{2},\ldots,x_{m};f\right].

Le théorème 1 generalise some properties of H . D. Kloostermann [1]. On obtienen ces properties pour

xI=x+(I1)h,I=1,2,,m(h0),yI=x,I=0,1,,and\displaystyle x_{i}=x+(i-1)h,i=1,2,\ldots,m(h\neq 0),y_{i}=x,i=0,1,\ldots,s
xI=x,I=1,2,,m,yI=x+Ih,I=0,1,,and(h0)\displaystyle x_{i}=x,i=1,2,\ldots,m,y_{i}=x+ih,i=0,1,\ldots,s(h\neq 0)

respectively et si, de plus, nous supposons que la fonctionmfadmete une dérivée continue d'ordreand+1s+1à l'intérieur du plus petit intervalle contenant les pointsxI,yIx_{i},y_{i}.
15. - Reprenons la formula (28) et tenons compte des conditions sous lesquences cette formula a été established. Nous pouvons alors trouver une relation simple entre les coefficientsμI(and),μI(and+1)\mu_{i}^{(s)},\mu_{i}^{(s+1)}We have

Rand[m]cand+1[y0,y1,,yand+1;m]=Rand+1[m]==I=k+1mμI(and+1)xIyand+2+kI{[y0,y1,,yand+1+kI,xk+1,xk+2,,xI;m][y0,y1,,yand+2+kI,xk+1,xk+2,,xI1;m]}\begin{gathered}R_{s}[f]-c_{s+1}\left[y_{0},y_{1},\ldots,y_{s+1};f\right]=R_{s+1}[f]=\\ =\prod_{i=k+1}^{m}\frac{\mu_{i}^{(s+1)}}{x_{i}-y_{s+2+k-i}}\left\{\left[y_{0},y_{1},\ldots,y_{s+1+k-i},x_{k+1},x_{k+2},\ldots,x_{i};f\right]-\right.\\ \left.-\left[y_{0},y_{1},\ldots,y_{s+2+k-i},x_{k+1},x_{k+2},\ldots,x_{i-1};f\right]\right\}\end{gathered}

où la seconde différence divisée se réduit à[y0,y1,,yand+t;m]\left[y_{0},y_{1},\ldots,y_{s+t};f\right]pourI=k+1i=k+1. La formula a un sens, puisque sous les hypotheses signéles,xIyand+2+kI,I=k+1,k+2,,mx_{i}\neq y_{s+2+k-i},i=k+1,k+2,\ldots,m.

En comparant avec la formula (28), nous deduisons,

μI(and+1)=(xIyand+2+kI)(μI(and)+μI+1(and)++μm(and))\displaystyle\mu_{i}^{(s+1)}=\left(x_{i}-y_{s+2+k-i}\right)\left(\mu_{i}^{(s)}+\mu_{i+1}^{(s)}+\cdots+\mu_{m}^{(s)}\right) (33)
I=k+1,k+2,,m.\displaystyle i=k+1,k+2,\ldots,m.

Ces formulas permettent d'énoncer le

THEOREM 2. - Sous les hypothèses sous leslénces on a établi la formula (28) el si:11^{\circ}Let's see the points (24)the\leqq a^{\prime}how are you all?b2\geq b^{\prime}2^{\circ}there is a valueand0s_{0}de s pow laquelle tous les coefficientsμ(and)\mu_{-}^{(s)}are the main signs.
the restRand[m]R_{s}[f]de la formula d'approximation (25) est du degré d'exactitudeandset est de la forme simple pourandand0s\geq s_{0}.

En effet, sous les conditions du théorène, on voit que si les coefficientsμI(and)\mu_{i}^{(s)}sont tous du même signe, les coefficientsμI(and+1)\mu_{i}^{(s+1)}sont également tous du mème signe.
16. - On peut se demander s'ils existent toujours, pour une fonctionnelle lineareTHE[m]A[f], de la forme (1) par ex., des valeurs deandsfor which the restRand[m]R_{s}[f]soit de la forme simple, on bien si ce reste soit de la forme simple pour un s assez grand? We will give an example to show that the answer is negative.

SoitTHE[m]=m(0)+m(0)A[f]=f(0)+f^{\prime}(0)and let's take the pointsyv=(v+1)(v+2)y_{v}=(v+1)(v+2),v=0,1,v=0,1,\ldotsIn this case we have (and0s\geq 0),

Rand[m]=(1)andand!(and+1)!{[0,0,y0,y1,,yand1;m](and+2)[0,y0,y1,,yand;m]}\begin{gathered}R_{s}[f]=(-1)^{s}s!(s+1)!\left\{\left[0,0,y_{0},y_{1},\ldots,y_{s-1};f\right]-\right.\\ \left.-(s+2)\left[0,y_{0},y_{1},\ldots,y_{s};f\right]\right\}\end{gathered}

Compte tenant des results antérieurs,Rand[m]R_{s}[f], qui est du degré d'exactitudeands, n'est pas de la forme simple pour aucune valeur deand3s\geq 3.
17. - The previous example makes the following property present a certain interest,

THEOREM 3. - Sous les hypotheses sous lesquences a dee dabli la formula (28) et si tous les points (23) sont confondus en un même point n'appartenant pas à lintervale owver (the,ba^{\prime},b^{\prime}),
down gridRand[m]R_{s}[f]est du degré d'exactitude s et est de la forme simple pourandssufficiently large.

In this case we havek=0k=0(si les points (24) sont à l'extérieur de[the,b]\left[a^{\prime},b^{\prime}\right]) youh=h1h=h_{1}(si les points (24) coincident tous avecthea^{\prime}or all withbb^{\prime}). Il suffira de donner la demonstration dans le cask=0k=0.

So thenk=0k=0. Les formulas (33) deviennent (andm1s\geq m-1)

μI(and+1)=(xIy0)(μI(and)+μI+1(and)++μm(and)),I=1,2,,n\mu_{i}^{(s+1)}=\left(x_{i}-y_{0}\right)\left(\mu_{i}^{(s)}+\mu_{i+1}^{(s)}+\ldots+\mu_{m}^{(s)}\right),i=1,2,\ldots,n (31)

Nous allons maintenant choisir les notations de manière que la suitex1,x2,,xn2x_{1},x_{2},\ldots,x_{n2}soit non-décroissante resp. non-croissante suivant quey0<they_{0}<a^{\prime}respectivelyy0>by_{0}>b^{\prime}. So the numbersxIy0x_{i}-y_{0}sont différents de zéro, du même signe et la suite|x1y0|,|x2y0||xmy0|\left|x_{1}-y_{0}\right|,\left|x_{2}-y_{0}\right|\ldots\ldots\left|x_{m}-y_{0}\right|, de leurs valeurs absolutes est non-décroissante.

From (34) we deduce

μI(and)=I=ImtMI,good(ξ)μgood(m1),I=1,2,,m.\mu_{i}^{(s)}=\sum_{i=i}^{mt}M_{i,j}^{(\xi)}\mu_{j}^{(m-1)},i=1,2,\ldots,m. (35)

where the triangular matrix(MI,good(and))\left(M_{i,j}^{(s)}\right)evening(andn1)ème (s-n-1)^{\text{ème }}power of the triangular matrix
u)(x1y0x1y00x1y0000\left(\begin{array}[]{ccc}x_{1}-y_{0}&x_{1}-y_{0}&\ldots\\ 0&x_{1}-y_{0}&\ldots\\ 0&\ldots&\ldots\\ 0&0&\ldots\end{array}\right.

Let's designate byWI(z1,z2,,zr)W_{i}\left(z_{1},z_{2},\ldots,z_{r}\right)the symmetrical functionz1the1z2the2ztther\sum z_{1}^{a_{1}}z_{2}^{a_{2}}\ldots z_{t^{\prime}}^{a_{r}}, la somme étant étendue aux solutions en entiets non-negatifs de l'équation enαI,α1+α2++αr=I(W0(z1,z2,,zr)=1)\alpha_{i},\alpha_{1}+\alpha_{2}+\ldots+\alpha_{r}=i\quad\left(W_{0}\left(z_{1},z_{2},\ldots,z_{r}\right)=1\right), We have

ΔII,good(he)(xIy0)Wandm(xIy0,xI+1y0,,xgoody0),\displaystyle\Delta I_{i,j}^{(o)}-\left(x_{i}-y_{0}\right)W_{s-m}\left(x_{i}-y_{0},x_{i+1}-y_{0},\ldots,x_{j}-y_{0}\right), (36)
good=I,I+1,,mI=1,2,,m.\displaystyle j=i,i+1,\ldots,mi=1,2,\ldots,m.
  1. 18.
    • Avant d'aller plus loin nous allons establisher un lemme qui présente un intérêt, independent of the application que nons lui donnons ici,

Lemma 6. - Si tes nombres non-néganifsz1,z2,,zr1(r>1)z_{1},z_{2},\ldots,z_{r-1}(r>1)sond compris dans l'iniervalle[0,zr]\left[0,z_{r}\right], we do not tolerate inequality

F1(ε1,ε2,,εr)(r1+I)WI(ε1,ε2,,zr1)(r2+I)\frac{F_{1}\left(\varepsilon_{1},\varepsilon_{2},\ldots,\varepsilon_{r}\right)}{(r-1+i)}\geq\frac{W_{i}\left(\varepsilon_{1},\varepsilon_{2},\ldots,z_{r-1}\right)}{(r-2+i)} (37)

l'gählé dani waie si el senlement si ou bienI=0i=0, orI>0i>0dows les wombresz1,z2,,zrz_{1},z_{2},\ldots,z_{r}sone éganex.

La propriété est innádiate pourI=0i=0and forI>0i>0thisz1=z2===rr1=0z_{1}=z_{2}==\ldots=r_{r-1}=0.

Suppose thatz1,z2,,zr1z_{1},z_{2},\ldots,z_{r-1}ne soient pas tous nuls. Alors on a nécessairementzr>0z_{r}>0. We have

WI(z1,z2,,zr)=[z1,z2,,zr;xr1+I]WI(z1,z2,,zr1)=[z1,z2,,zr1;xr2+I]==[z1,z2,,zr;xr2+I(tzr)]\begin{gathered}W_{i}\left(z_{1},z_{2},\ldots,z_{r}\right)=\left[z_{1},z_{2},\ldots,z_{r};x^{r-1+i}\right]\\ W_{i}\left(z_{1},z_{2},\ldots,z_{r-1}\right)=\left[z_{1},z_{2},\ldots,z_{r-1};x^{r-2+i}\right]=\\ =\left[z_{1},z_{2},\ldots,z_{r};x^{r-2+i}\left(t-z_{r}\right)\right]\end{gathered}

oil
(r1+I)[wI(r1,r2,,rr)(r11+I)wI(r1,r2,,rr1)(r2I+I)]=WI(r1,w^2,,rr)(r-1+i)\left[\frac{w_{i}\left(r_{1},r_{2},\ldots,r_{r}\right)}{\left(r-\frac{1}{1}+i\right)}-\frac{w_{i}\left(r_{1},r_{2},\ldots,r_{r-1}\right)}{\left(r-\frac{2}{i}+i\right)}\right]=W_{i}\left(r_{1},\hat{w}_{2},\ldots,r_{r}\right)-
y1+Iy1WI(z1,z2,,z11)1y1[z1,z2,,zr;xr2+I((r11)zrI,1)]-\frac{y-1+i}{y-1}W_{i}\left(z_{1},z_{2},\ldots,z_{1-1}\right)-\frac{1}{y-1}\left[z_{1},z_{2},\ldots,z_{r};x^{r-2+i}\left((r-1-1)z_{r}\cdots i,1\right)\right].
But the derivative(r1)good (r-1)^{\text{bine }}of polynomialxr2+I[(r1I)zrIx]x^{r-2+i}\left[(r-\cdots 1-\mid-i)z_{r}-ix\right]good evening(v11)!(I1)!x1(zrx)\frac{(v-1-1)!}{(i-1)!}x^{-1}\left(z_{r}-x\right), qui cst positive sur lindervalle(0,zr)\left(0,z_{r}\right). The result is that the poíynome considered est convexe d'ordreψ2\psi-2. I'inégalité (37) results immediately.

The case of equality is easy to study.
Jthis\mathrm{J}_{\mathrm{e}}e lenume a est donc démantado.
Je nombre (r1+Ir-1+i) is precisely the name of the terms of the symmetric functionWI(z1,z2,,zr)1)\left.W_{i}\left(z_{1},z_{2},\ldots,z_{r}\right)^{1}\right)

Ski0<z1z2zr0<z_{1}\leqq z_{2}\leqq\ldots\leqq z_{r}qui est le cas qui nous interesse tout particuliérement dans la demonstration du théorem 3, nous powvons déduiré concore une inégalité remarquable. Dans ce cas nots avons
(v1)WI(z1,z2,,zv)(v11)WI(z1,z2,,zv1)0,v2,3,,,v.(v-1)W_{i}\left(z_{1},z_{2},\ldots,z_{v}\right)-(v-1-1)W_{i}\left(z_{1},z_{2},\ldots,z_{v}-1\right)\geq 0,v-2,3,,,v_{.}.
Si nous ajoutons membre à membre ces inégalités, nous déduisons(r>1)(r>1),

WI(z1,z2,,zI)v=1TWI(z1,z2,,zv)I1r1\frac{W_{i}\left(z_{1},z_{2},\ldots,z_{i}\right)}{\sum_{v=1}^{T}W_{i}\left(z_{1},z_{2},\ldots,z_{v}\right)}\geq\frac{i-1}{r-1} (38)
  1. 19.
    • Revenons à la dénonstration du théorème 3. Compte tenant de (36) et de de (38), nous déduisons

MI,m(and)good=Im1MI,good(and)andm1mIandm+1m1,I=1,2,,m1\frac{M_{i,m}^{(s)}}{\sum_{j=i}^{m-1}M_{i,j}^{(s)}}\geq\frac{s-m-1}{m-i}\geq\frac{s-m+1}{m-1},i=1,2,\ldots,m-1 (39)

et de 1a formule (36) nous obtenous

μI(and)={MI,m(and)good=1m1MI,good(and)1,1,good=In1μgood(m1)MI,good(and)good=1n1MI,good(and)}good=Im1MI,good(and)I=1,2,,mI1.\begin{gathered}\mu_{i}^{(s)}=\left\{\begin{array}[]{c}M_{i,m}^{(s)}\\ \sum_{j=1}^{m-1}M_{i,j}^{(s)}-1,-1,-\frac{\sum_{j=i}^{n-1}\mu_{j}^{(m-1)}M_{i,j}^{(s)}}{\sum_{j=1}^{n-1}M_{i,j}^{(s)}}\end{array}\right\}\sum_{j=i}^{m-1}M_{i,j}^{(s)}\\ i=1,2,\ldots,mi-1.\end{gathered}

Nous remarquons maintenant que :11^{\circ}the sumsgood=Im1MI,good(good),I=1,2,\sum_{j=i}^{m-1}M_{i,j}^{(j)},i=1,2,\ldots….mm- 1 are different from zero and from the same sign,22^{\circ}down quotientgood=1m1μgood(m1)MI,good(and)/good=1m1MI,good(and)\sum_{j=1}^{m-1}\mu_{j}^{(m-1)}M_{i,j}^{(s)}/\sum_{j=1}^{m-1}M_{i,j}^{(s)}est nne moyenne arithmetic ponderée des nombresμI(m1),μI+1(m1),,μn1(m1)\mu_{i}^{(m-1)},\mu_{i+1}^{(m-1)},\ldots,\mu_{n-1}^{(m-1)}. Ces nombres restent compris entre deux nombres fixed, indépendants deand(s\left(\right.betweenμI(m1)I=1,2,,m1{}_{i=1,2,\ldots,m-1}^{\mu_{i}^{(m-1)}}thismaxI=1,2,,m1μI(m1))\left.\max_{i=1,2,\ldots,m-1}^{\mu_{i}^{(m-1)}}\right),
*) L'inégalité (07) peut aussi s'éctire sons la forme d'une fnégalité entre deux valeurs noyemes.

WI(z1,z2,,zr)(r1+I)IFI(z1,z2,,z11)(r2+I)I\sqrt[i]{\frac{W_{i}\left(z_{1},z_{2},\ldots,z_{r}\right)}{(r-1+i)}}\geq\sqrt[i]{\frac{F_{i}\left(z_{1},z_{2},\ldots,z_{1}-1\right)}{(r-2+i)}}

3μm(m1)3^{\circ}\mu_{m}^{(m-1)}est différence de zéro, sous les hypothèses du théorème 3 (voir nr. 13). But (39) il resultetre donc que, pour

and>(m1)(1+maxI1,2m1|μI(m1)μm(m1)|),s>(m-1)\left(1+\max_{i-1,2\ldots\ldots m-1}\left|\frac{\mu_{i}^{(m-1)}}{\mu_{m}^{(m-1)}}\right|\right),

all the numbersμ(and),I=1,2,,m\mu^{(s)},i=1,2,\ldots,msont différents de zéro et du même signe (leur signe est celui de[sg(xIy0)]andmsgμm(m1)\left[\operatorname{sg}\left(x_{\mathrm{i}}-y_{0}\right)\right]^{s-m}\cdot\operatorname{sg}\mu_{m}^{(m-1)}).

Le théorème 3 est ainsi démantante pourk=0k=0. Pourk=k1k=k_{1}(in this case)p>1p>1), the demonstration se fait d'une façon tout à fait anaiogue, en nous basant sur les formules ( 33 ) pourk=k1k=k_{1}.

Theorem 3 is proven.
20. - Pont domer nut exemple prenous la fonctionnelle linéaire

THE[m]=m(0)m(0)0,28[m(0)m(0)]\displaystyle A[f]=f(0)-f(0)-0,8\left[f^{\prime}(0)-\mid f^{\prime}(0)\right]
1,62[m(1)m(5)]2,2×m(3)\displaystyle\quad-1,2\left[f^{\prime}(1)-\mid-f^{\prime}(5)\right]-2,2\times f^{\prime}(3)

qui est le reste de la formula de quadrature de Hardy [2]

06m(x)𝑑x=0,28[m(0)+m(6)]+1,62[m(1)+m(5)]+2,2×m(3)+R[m]\int_{0}^{6}f(x)dx=0,28[f(0)+f(6)]+1,62[f(1)+f(5)]+2,2\times f(3)+R^{*}[f]

applied to the functionm(x)(R[m]=THE[m])f^{\prime}(x)\left(R^{*}\left[f^{\prime}\right]=A[f]\right).
THE[m]A[f]est du degré d'exactitude 6 , mais n'est pas de la forme simple [7]. Si nous considerons le développement taylorien

THE[m]=v=1andTHE[xv]m(v)(0)v+Rand[m]A[f]=\sum_{v=1}^{s}A\left[x^{v}\right]\frac{f^{(v)}(0)}{v\mid}+R_{s}[f]

en vertu du théorème 3 , le resteRand[m]R_{s}[f]est clu degré d'exactitude s et est de la forme simple pour s assez grand.

We have in this casep=5,k1=k2=k3=k1=k0=2,m=10p=5,k_{1}=k_{2}=k_{3}=k_{1}=k_{0}=2,m=10,h=and=2,x1=x2=0,x3=x4=1,x5=x6=3,x7=x8=5,x9=x10==6,y0=y1==0h=s^{\prime}=2,x_{1}=x_{2}=0,x_{3}=x_{4}=1,x_{5}=x_{6}=3,x_{7}=x_{8}=5,x_{9}=x_{10}==6,y_{0}=y_{1}=\ldots=0. Nous pouvons appliquer les formulas (31) et nous trouvons

μ3(and)=THE[xand],μ7(and)=5THE[xand4(x1)2(x3)2]μ4(and)=THE[xand)(x1)],μ8(and)=5THE[xand5(x1)2(x3)2(x5)]μ5(and)=3THE[xand2(x1)2],μ9(and)=6THE[xand6(x1)2(x3)2(x5)2]μ6(and)=3THE[xand3(x1)2(x3)],μ10(and)=6THE[xand7(x1)2(x3)2(x5)2(x6)]\begin{array}[]{ll}\mu_{3}^{(s)}=A\left[x^{s}\right],&\mu_{7}^{(s)}=5A\left[x^{s-4}(x-1)^{2}(x-3)^{2}\right]\\ \mu_{4}^{(s)}=A\left[x^{s)}(x-1)\right],&\mu_{8}^{(s)}=5A\left[x^{s-5}(x-1)^{2}(x-3)^{2}(x-5)\right]\\ \mu_{5}^{(s)}=3A\left[x^{s-2}(x-1)^{2}\right],&\mu_{9}^{(s)}=6A\left[x^{s-6}(x-1)^{2}(x-3)^{2}(x-5)^{2}\right]\\ \mu_{6}^{(s)}=3A\left[x^{s-3}(x-1)^{2}(x-3)\right],&\mu_{10}^{(s)}=6A\left[x^{s-7}(x-1)^{2}(x-3)^{2}(x-5)^{2}(x-6)\right]\end{array}

A l'aide de ces formulas on peut calculer les coefficientsμI(9)\mu_{i}^{(9)}, doingand=9s=9, en tenant compte du fait queTHE[m]A[f]a le degré d'exactitude 6 et en calculant les nombres

THE[x7]=64,8THE[x8]=1555,2THE[x9]=19828,8A\left[x^{7}\right]=64,8\quad A\left[x^{8}\right]=1555,2\quad A\left[x^{9}\right]=19828,8

Pour calculer les coefficientsμI(and)\mu_{i}^{(s)}pourand>9s>9, on applique les formulas de récurrence (33) qui deviennent ici

μ3(and+1)=μ3(and)+μ4(and)+μ5(and)+μ6(and)+μ7(and)+μ8(and)+μ9(and)+μ10(and)\displaystyle\mu_{3}^{(s+1)}=\mu_{3}^{(s)}+\mu_{4}^{(s)}+\mu_{5}^{(s)}+\mu_{6}^{(s)}+\mu_{7}^{(s)}+\mu_{8}^{(s)}+\mu_{9}^{(s)}+\mu_{10}^{(s)}
μ4(and+1)=μ4(and)+μ5(and)+μ6(and)+μ9(and)+μ8(and)+μ9(and)+μ10(and)\displaystyle\mu_{4}^{(s+1)}=\mu_{4}^{(s)}+\mu_{5}^{(s)}+\mu_{6}^{(s)}+\mu_{9}^{(s)}+\mu_{8}^{(s)}+\mu_{9}^{(s)}+\mu_{10}^{(s)}
μ5(and+1)=3(μ5(and)+μ6(and)+μ7(and)+μ8(and)+μ9(and)+μ10(and))\displaystyle\mu_{5}^{(s+1)}=3\left(\mu_{5}^{(s)}+\mu_{6}^{(s)}+\mu_{7}^{(s)}+\mu_{8}^{(s)}+\mu_{9}^{(s)}+\mu_{10}^{(s)}\right)
μ6(and)=3(μ6(and)+μ7(and)+μ8(and)+μ9(and)+μ10(and))\displaystyle\mu_{6}^{(s)}=3\left(\mu_{6}^{(s)}+\mu_{7}^{(s)}+\mu_{8}^{(s)}+\mu_{9}^{(s)}+\mu_{10}^{(s)}\right)
μ7(and+1)=5(μ7(and)+μ8(and)+μ9(and)+μ10(and))\displaystyle\mu_{7}^{(s+1)}=5\left(\mu_{7}^{(s)}+\mu_{8}^{(s)}+\mu_{9}^{(s)}+\mu_{10}^{(s)}\right)
μ8(and+1)=5(μ8(and)+μ9(and)+μ10(and))\displaystyle\mu_{8}^{(s+1)}=5\left(\mu_{8}^{(s)}+\mu_{9}^{(s)}+\mu_{10}^{(s)}\right)
μ9(and+1)=6(μ9(and)+μ10(and)),μ10(and+1)=6μ10(and)\displaystyle\mu_{9}^{(s+1)}=6\left(\mu_{9}^{(s)}+\mu_{10}^{(s)}\right),\quad\mu_{10}^{(s+1)}=6\mu_{10}^{(s)}
and=9,10,\displaystyle\quad s=9,0,\ldots

Il suffit de faire les calculus jusqu'à la valeur 13 deandset nous trouvons les valeurs des coefficientsμI(I)\mu_{i}^{(i)}included in the table

I\8i\backslash 8 9 10 11 12 13
3 19828.8 174960 1108792.8 3888777.6 -19594484.2
4 18273.6 155131.2 933832.8 2779984.8 -23483260.8
5 50349.6 4111572.8 2336104.8 5538456 -78789736.8
6 37519.2 259524 1104386.4 -1469858.4 -95405104.8
7 44064 244944 543024 -7971696 -151659216
8 18144 24624 -681696 -10686816 -111800736
9 988.8 -79315.2 -965770.2 -8734003.2 -70439987.2
10 -13608 -81648 -489888 -2939328 -17635988

On voit que le reste est de la forme simple pourand13s\geq 13.

BIBLIOGRAPHY:

[1] Kloostermann, HD Derivatives and finite differences. Duke Math, Journat, 17, 109-186 (1950).
[3] Popovieiu, T., Introduction à la théorie des différences divisees, Bull. Math, de la Soc. Roumaine des sc., 42, 65-78 (1940).
[4] - Asupra formed restului in ande formula de aprotimare ale analizer. Lacr. Ses. Gen, ştiittifice, Acad. RPR, 183-185, 1950.
[5] - Asupra restudui an whele forwale de deriouse numerica. Studii si Cerc. Mat., III, 53-122 (1952).
[6] - On continuous figural home appliance life. Honey. Can. Acad., II dept. Commun., IV, 353-356 (1954).
[7] - Sw le reste dans cerlaines formales lindaires d'approximation de l'anadyse. Mathematica, 1 (24), 95-142 (1959).
Reçu 1e 28. XI. 1959

  1. 4.
1959

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