Diferenţe divizate şi derivate

Abstract

 

Autori

T. Popoviciu
Institutul de Calcul

Cuvinte cheie

PDF

Citați articolul în forma

T. Popoviciu, Diferenţe divizate şi derivate, Stud. Cerc. Mat. (Cluj), 11 (1960) no. 1, pp. 119-145 (in Romanian).

Despre acest articol

Journal

Studii şi cercetări matematice

Publisher Name

Academia Republicii S.R.

Print ISSN

Not available yet.

Online ISSN

Not available yet.

Google Scholar Profile

??

Lucrare in format HTML

Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate

DIFERENȚE DIVIZATE ȘI DERIVATE


Tiberiu Popoviciu's father
  1. 1.
    • eu suntO[f.]=O[f.(x)]A[f]=A[f(x)]o funcțională liniară, deci aditivă și bonogenă, definită pe un spațiu vectorialS.Sde funcțiif.=f.(x)f=f(x), numere reale, din variabile realexx, definită și continuă pe un intervaliiVom desemna par a l'extreme gatche et parbbcapătul din dreapta al intervalului I. În cele ce urmează vom presupune întotdeauna că elementele luiS.Sverificăm toate proprietățile de diferențiabilitate necesare pentru ca funcționalele liniare considerate să aibă sens. Vom presupune întotdeauna căS.Sconține toate polinoamele. Presupunem întotdeauna căO<ba<b.

Toate funcționalele liniareO[f.]A[f]într-o oarecare măsurăddexactitate bine determinată. Ce grad de exactitate are întregul numărn.1n\geq-1, sau numărul impropriun.=n=\inftycaracterizat prin proprietatea:
1.n.=11^{\circ}.n=-1șiO[1]0A[1]\neq 02
.O[xi]=0,i=0,1,,n.,O[xn.+1]0A\left[x^{i}\right]=0,i=0,1,\ldots,n,A\left[x^{n+1}\right]\neq 0iO[1]=0A[1]=0și dacă cel puțin unul dintre numereO[xi],t=0,1,A\left[x^{i}\right],t=0,1,\ldotseste diferit de zero.
3.n.=3^{\circ}.n=\inftyiO[xi]=0,i=0,1,A\left[x^{i}\right]=0,i=0,1,\ldots
În casă11^{\circ}i22^{\circ}Gradul de precizie este finit. Acest caz apare dacă și numai dacăO[f.]A[f]este diferit de zero pe cel puțin un polinom. În cazul33^{\circ}, gradul de precizie este infinit și atunciO[f.]A[f]este nulă pe orice polinom.

Pentru o funcțională liniarăO[f.]A[f]fie nul pe orice polinom de gradn.n, este necesar și suficient ca gradul său de precizie să fie egal cun.ncel puțin (presupunem întotdeauna căn.<n<\inftyUn polinom de gradn.nla est de formularo0xn.+o1xn.1+on.\alpha_{0}x^{n}+\alpha_{1}x^{n-1}-\mid\ldots+\alpha_{n}, coeficiențiio0,o1,,on.\alpha_{0},\alpha_{1},\ldots,\alpha_{n}fiind: orice numere reale. Și au un coeficient mai mareo0\alpha_{0}Orientul0\neq 0Se spune că polinomul are grad efectivn.n9.
- Ne vom concentra, în special, pe funcționale liniareO[f.]A[f]care sunt egale cu o combinație liniară a valorilor, pe un număr finit de puncte, ale funcțieif.fși un număr finit de derivate ale sale de diferite ordine. O astfel de funcțională liniară este din formele
(1)

O[f.]=Σi=1p.Σi=0ki1Oi,acestaf.(acesta)(Cui)A[f]=\sum_{i=1}^{p}\sum_{i=0}^{k_{i-1}}a_{i,l}f^{(l)}\left(z_{i}\right)

ou,p.,k1,k2,,kp.p,k_{1},k_{2},\ldots,k_{p}li se dau numere naturale,Cui,i=1,2,,p.z_{i},i=1,2,\ldots,p,p.ppuncte distincte ale intervaluluiiiiOi,j,j=0,1,,ki1,i=1,2,a_{i,j},j=0,1,\ldots,k_{i}-1,i=1,2,\ldots,p.pnumere independente de funcțief.fPuncteleCutz_{t}sunt nodurile și numereleOi,ja_{i,j}sunt coeficienții funcționalei liniare (1).

În expresia (1) și relativ la nodCuiday}include valorile funcției și ale acesteiaki1k_{i}-1derivate prime, prin urmare din prima sakik_{i}derivate dacă suntem de acord că funcția însăși este propria sa derivată de ordinul 0, în acest punct. Din acest motiv, suntem de acord că înCuiday}sunt confuzikik_{i}noduri. Apoikik_{i}este ordinul de multiplicitate al noduluiCuiday}(este un nod simplu șiki=1k_{i}=1, dublu șiki=2k_{i}=2etc.). Putem spune, de asemenea, căCujz_{j}este un nod de ordinekik_{i}de multiplicitate. În acest fel, numărul total de noduri, distincte sau nu (deci fiecare nod contează cu ordinul său de multiplicitate), este egal cum.=k1+k2++km=k_{1}+k_{2}+\ldots+kNumerotează-lem.mOrientulp.\geqq pși este egal cup.pdacă și numai dacă toate nodurile sunt simple.

cadavrum.mNodurile, simple sau nu, pot fi desemnate prinx1,x2,,xm.x_{1},x_{2},\ldots,x_{m}Printre aceste puncte, exactkik_{i}coincident cuCuiday}Pentrui=1,2,,p.i=1,2,\ldots,pÎn acest fel, am numerotat o anumită permutare a nodurilor. În principiu, permutarea și, prin urmare, numerotarea nodurilor este arbitrară. Cu toate acestea, există anumite sisteme de numerotare privilegiate, pe care le vom numi sisteme de numerotare normale. Într-un sistem de numerotare normal, pentru toateii, THEkik_{i}nodurixjx_{j}care coincid cuCuiday}sunt numerotate cukik_{i}indici consecutivi. O numerotare normală este, de exemplu,xk1+k2++ki1+În==Cui,În=1,2,,kj,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)În special, și în continuarex1,x2,,xn.x_{1},x_{2},\ldots,x_{n}este monotonă (nedescrescătoare sau necrescătoare), numerotarea este normală.
3. - Funcționala zero (identică) peS.Sprovine din formele (1), unde toți coeficiențiiOi,ja_{i,j}sunt egale cu 0. Această funcțională liniară are un grad de precizie egal cu\infty

O funcție liniară de forma (1) determină pasul nostru pentru a completa sistemul de noduriCu1z_{1}cu multiplicitățile lor respective. În esență, putem adăuga orice număr finit de noduri fără a modifica funcționala liniară considerabilă. Este suficient să demonstrăm această proprietate pentru un singur nod.x0x_{0}adăugate la cele anterioare. Deci putem adăuga laO[f.]A[f]fără a-și schimba valorile, termenul0.f.(x0)0.f\left(x_{0}\right)ix0x_{0}coincide cu noi auctur de noeudsCuiday}și termenul 0.f.(ki)(Cui)f^{\left(k_{i}\right)}\left(z_{i}\right)ix0=Cuix_{0}=z_{i}.

Să luăm în considerare atunci o funcțională liniară (1) a cărei funcționalitate nu este egală cu zero. Putem presupune, fără a restricționa generalitatea, că
(2)

Oi,ki10,i=1,2,,p..a_{i},k_{i-1}\neq 0,i=1,2,\ldots,p.

În acest caz, nodurile sunt reduse la cel mai mic număr al lor deoarece, pe de o parte, dacă condițiile (2) sunt adevărate, putem elimina un anumit număr de noduri fără a modifica funcționalitateaO[f.]A[f]În plus
, astfel de ștergeri de noduri nu sunt posibile dacă nu sunt îndeplinite toate condițiile (2). Este ușor de observat cum se poate obține numărul minim de noduri.

Luați în considerare polinoamele de gradm.m
(3)

acesta(x)=În=1m.(xxÎn).l(x)=\prod_{v=1}^{m}\left(x-x_{v}\right).

Apoi*)

O[acesta(x)xxi]=Oi,ki1[acesta(x)xxi]xxi(ki1)=Oi,ki1(ki1)!În=1p.(CuiCuÎn)kÎni=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}

care, conform ipotezei (2), sunt toate diferite de zero. Prin urmare, avem Lema
1. - Funcționala liniară (1), unde coeficiențiiOi,ja_{i,j}nu sunt toate zero, are un grad de precizie (finit și) cel mult egal cum.2m-2.

Rezultă că, dacă funcționala liniară (1) are un grad de precizie mai mare decâtm.2m-2este identic zero.
4. - Dacă funcționala liniară (1) are un grad de exactitate egal cum.2m-2, se reduce, în afară de un factor diferit de zero, independent de funcțief.f, la diferența împărțită la ordinm.1m-1pem.mnodurix1,x2,,xm.x_{1},x_{2},\ldots,x_{m}din funcțief.fAceastă diferență împărțită va fi notată cu
(4)

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

fără păr

Diferența împărțită este o funcțională liniară de forma (1) determinată complet de condițiile de anulare pe orice polinom de gradulm.2m-2și pentru a reduce la 1 peste polinomxn.1x^{n-1}.

Diferențele divizate posedă diverse proprietăți și satisfac formule bine cunoscute. Vom reaminti principalele formule care vor fi utilizate ulterior.

Diferența împărțită este simetrică față de nodurile pe unele dintre care este definită. Rezultatul este că în notația (4) numerotarea nodurilor este indiferentă.

Avem relația de recurență
(5)

[t1,t2,,tÎ+1;f.]=[t2,t1+,tÎ+1;f.][t1,t2,,tÎ;f.]tÎ+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_{1}}
0 0 text de subsol: *)ΣÎn=1p.i,p.|i|\sum_{v=1}^{p}i,\frac{p}{|i|}
înseamnă că în același timp le produc la valență și din indice este exclae.

care este relația dintre diferențele împărțite de ordinul 0 și diferențele împărțite de ordinulO1a-1Formula (5) este valabilă numai cu condiția ca nodurilet1,t0+1t_{1},t_{0+1}, sunt distincte, presupunând, desigur, că diferențele divizate arătate în acestea au semnificație.

Dacă toate nodurile unei diferențe divizate de ordinul a coincid cu același punctacestait, această diferență împărțită este egală cu1r!f.(f.)(f.)\frac{1}{\rho^{!}}f^{(\phi)}(\phi)Prin urmare, avem formula
(b)

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

Avem și formula pentru descompunere
(7)[t1,t2,,tÎ,t1,t2,,tÎ;f.]=[t1,t2,,tÎ;f.(x)(xt1)(xt2)(xtÎ)]+\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]

ceea ce este valid cu condiția ca niciunul dintre nodurit1,t2,,t6t_{1},t_{2},\ldots,t_{6}nu coincid cu unul dintre nodurii1,i2,,iÎi_{1},i_{2},\ldots,i_{Q^{\prime}}.

Avem și formula de traducere
(8)

[t1,t2,,tÎ,t1,t2,,tÎ;f.(x)(xt1)(xt2)(xtÎ)]==[t1,t2,,t0;f.]\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}

Formulele anterioare vă permit să găsiți coeficiențiic.i,jc_{i,j}din diferența împărțită (1),

[x1,x2,,xm.;f.]=Σi=1p.Σj=0it1c.i,jf.(h)(Cui)\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)

Dacă ne pozăm

hi(x)=tu(x)(xCui)ki=acestaiÎn=1(xCuÎn)kÎn,i=1,2,,p.h_{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

ouacesta(x)l(x)este polinomul (3), aplicând corespunzător, și de mai multe ori dacă este necesar, formulele (6), (7), 11011, deducem

[x1,x2,,xm.;f.]=Σi=1p.[Cu¯i,Cui,,Cui;acestahi]==Σi=1p.1(h1)![f.(x)hi(x)]xCui(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}

Am făcut

c.i,j=1(hi1)!(ki1)[1acestai(n.)]Cu=S.acesta(ki1j)j=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}

Noi avem, în special.

c.tt,k1=1(ht1)11p.|i|(CuCuÎn)hÎn,i=1,2,,p.c_{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

Vedem că, în cazul diferenței împărțite (4), condițiile (2) sunt îndeplinite. Rezultatul este că, în cazul diferenței împărțite, notația (4) stabilește cu precizie sistemul de noduri cu numărul minim.
5. - Notăm cuIT-ul(x1,x2,,xn.;f.x)L\left(x_{1},x_{2},\ldots,x_{n};f\mid x\right), polinoamele termite Lagrange relative la funcțief.fși pe nodurix1,x2,,xm.x_{1},x_{2},\ldots,x_{m}Acesta este polinomul (unic)IT-ul(x)L(x)prin gradm.1m-1cine verifică egalitatea

IT-ul(j)(Cui)=f.(j)(Cui),j=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)

Avem*)
(11)

=ΣÎn=0m.1(xx1)(xx2)(xxÎn)[x1,x2,,xÎn+1;f.].=\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].

Din (10) rezultă că
(12)

O[f.]=O[IT-ul(x1,x2,,xm.;f.x)]A[f]=A\left[L\left(x_{1},x_{2},\ldots,x_{m};f\mid x\right)\right]

ct, ținând cont de prima formulă (11),

O[f.]=ΣÎn=0m.1OÎn[x1,x2,,xÎn11;f.]A[f]=\sum_{v=0}^{m-1}a_{v}\left[x_{1},x_{2},\ldots,x_{v-1-1};f\right] (13)

ou

 (14) OÎn=O[(xx1)(xx2),(xxÎn)],În=0,1,,m.1.\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.

Dacă funcționala jineare considerată are un grad de precizie mai mic sau egal cun.n(0n.m.20\leq n\leq m-2) avemOÎn=0,În=0,1,,n.a_{v}=0,v=0,1,\ldots,nși reciprocitate. Dacă are un grad de precizie egal cun.(1n.m.2)n(-1\leqq n\leqq m-2)avem, în plus,On.1=O[x"+1]0a_{n-1}=A\left[x^{\prime\prime+1}\right]\neq 0și invers. Această proprietate poate fi enunțată sub forma

Același 2. - Pentru ca funcționala liniară (1) să aibă un grad de precizie cel puțin egal cun.n, este necesar și suficient ca în exprimarea sa în forma (13) Zon să aibăO0=O1==On.=0a_{0}=a_{1}=\ldots=a_{n}=0Pentru ca gradul de exactitate

0 0 text de subsol: 4. i În=0v=0, produsul(xx1)(xx2)(x1În)\left(x-x_{1}\right)\left(x-x_{2}\right)\ldots(x-1v)se înlocuiește cu 1. Această convenție se aplică și mai mult formulelor analoage

atitudinea este exact egală cun.nEste necesar și suficient ca, în plus, să existeOn.+10a_{n+1}\neq 06.
- Rezultatul anterior este valabil pentru orice numerotare a nodurilor.

Acum să presupunem că următoarelex1,x2,,xm.x_{1},x_{2},\ldots,x_{m}(deci numerotarea respectivă) a nodurilor are proprietatea că dacăi,ji,jsunt indici1,2,,m.1,2,\ldots,m,

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

Aplicarea formulelor (6) la diferențele împărțite [x1,x2,,x4;f.]\left[x_{1},x_{2},\ldots,x_{4};f\right], În=n.+2,n.+3,,m.1v=n+2,n+3,\ldots,m-1(şim.n.3m\geq n-3), atunci când este necesar, chiar și de mai multe ori (dacăm.>n.3m>n-3), deducem formulele (m.n.+3m\geq n+3),

O[f.]=ΣÎn=0m.OÎn[x1,x2,,xÎn+1;f.]+\displaystyle A[f]=\sum_{v=0}^{m}a_{v}\left[x_{1},x_{2},\ldots,x_{v+1};f\right]+ (16)
+Σi=1m.1m.i[xi,xi+1,,xi+n.+1;f.]\displaystyle\quad+\sum_{i=1}^{m-1}\mu_{i}\left[x_{i},x_{i+1},\ldots,x_{i+n+1};f\right]

unde coeficiențiiOşia_{y}, dată de (14), și coeficiențiim.i,i=1,2,m.n.1\mu_{i},i=1,2,\ldots m-n-1sunt independente de funcțief.f.

Putem apoi enunța
Lema 3. - Pentru ca funcționala liniară (1) să aibă un grad de exactitate cel puțin egal cun.MAXIM(k1,k2,,kp.)2n\geq\max\left(k_{1},k_{2},\ldots,k_{p}\right)-2(făcut astfel încât să fie zero pe politomul tău de grad)n.MAXIM(k1,k2,,kp.)2n\geqq\max\left(k_{1},k_{2},\ldots,k_{p}\right)-2)iacestailfals și este suficient care sol dintre forme

O[f.]=Σi=1m.n.1m.i[xi,xi+1,,xi+n.+1;f.]A[f]=\sum_{i=1}^{m-n-1}\mu_{i}\left[x_{i},x_{i+1},\ldots,x_{i+n+1};f\right] (17)

oh, Doamnem.i,i=1,2,,m.n.1\mu_{i},i=1,2,\ldots,m-n-1sonda coeficienților independenți de funcțief.f.

Astfel încât, în aceleași condiții, gradul de exachiludie este egal cun.nÎn plus, este necesar și suficient să existeΣi=1m.n.1m.i0\sum_{i=1}^{m-n-1}\mu_{i}\neq 0.

Condiția este necesară. Într-adevăr, pe de o parte, sub ipotezele lemei, putem găsi o numerotare a nodurilor astfel încât condițiile (15) să fie verificate. O astfel de numerotare este, de exemplu, orice numerotare normală*). Pe de altă parte, atunci din formulele (16) rezultă din formulele (17).

0 0 text de subsol: *). Pot exista sisteme de numerotare, diferite de numerotarea normală, pentru care sunt verificate condițiile (15). Și, de exemplu, avemp.=3,k1=3,h2=h3=2p=3,k_{1}=3,h_{2}=h_{3}=2(aşam.=7m=7),n.=3n=3, permutările (P.P):Cu1,Cu1,Cu2,Cu2,Cu1,Cu3,Cu3,(P.):Cu1,Cu2,Cu1,Cu1,Cu2,Cu3,Cu3z_{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}dați numerotări care verifică condițiile (15). Aceste două numerotări diferă prin faptul că formula (17) corespunde la(P.)(P)diferențele de meme-uri de aur sunt divizate decât permato(P.*):Cu1,Cu1,Cu1,Cu2,Cu2,Cu3,Cu3,qtui(P*):z_{1},z_{1},z_{1},z_{2},z_{2},z_{3},z_{3},quicorespunde doar unei numerotări, adică formulelor (17) corespunzătoare (P.P) duce la diferențe divizate care nu sunt identice (datts lent ettsentile). Se pare că numerotarea corespunzătoare permutării (i) într-un anumit fel, védacibbe la o numerotare normală, deși nu este clară.

i1OI_{1}aAceastă condiție este suficientă. Într-adevăr, orice diferență împărțită la ordinn.+1n+1este gradul de precizien.n, prin urmare se anulează pe orice polinom de graduln.nPrin urmare, același lucru este valabil și pentru orice combinație liniară a unor astfel de diferențe divizate.

Suficiența ultimei condiții a lemei rezultă din formuleleO[xn.1]=Σi=1m.n.1m.iA\left[x^{n-1}\right]=\sum_{i=1}^{m-n-1}\mu_{i}.
iRO\mathrm{I}_{\mathrm{r}}\mathrm{a}staren.MAXIM(k1,k2,,kp.)2n\geqq\max\left(k_{1},k_{2},\ldots,k_{p}\right)-2Lema este esențială. Dacă această condiție nu este îndeplinită, este posibil să nu existe o relație din formele (17). Acest lucru rezultă ușor din faptul că, dacă nodurile unei funcționale liniare de forma (17) sunt reduse la numărul lor minim, printre aceste noduri nu există niciunul care să aibă un ordin de multiplicitate.>n.+2>n+2Apropo, șin.<MAXIM(k1,k2,,kp.)2n<\max\left(k_{1},k_{2},\ldots,k_{p}\right)-2, nu există o numerotare care să verifice proprietatea (5).

II.

  1. 7.
    • Vom reaminti conceptul de funcționale liniare din forme simple. Funcționale liniareO[f.]A[f], definită în spațiuS.Sse spune din forme simple că există un număr întregn.1n\geqq-1ca, pentru proștif.eS.f_{\epsilon}S, am spus noi

O[f.]=K..[x1,x2,,xn.+2;f.]A[f]=K.\left[\xi_{1},\xi_{2},\ldots,\xi_{n+2};f\right] (18)

ouK.Keste un coeficient diferit de 0 și independent de funcțief.fși eix1,x2,,xn.+2\xi_{1},\xi_{2},\ldots,\xi_{n+2}Dragosten.+2n+2puncte distincte ale intervaluluiiIșin.0n\geqq 0chiar și din intervalul respectiviIși care, în general, poate depinde de funcțiaf.fFaptul că, pentrun.0n\geq 0, punctelexi\xi_{i}poate fi ales în intervaluliIrezultă din proprietățile mediei diferențelor împărțite [6]. În acest caz, gradul de precizie alO[f.]A[f]este în mod necesar egal cun.nRezultă că, dacă o funcțională liniară este de formă simplă, ea este de această formă pentru o singură valoare an.nExistă o proprietate importantă care caracterizează trăsăturile funcționale ale formelor simple [4] și care poate fi enunțată sub forma:

Lema 4. - Pentru funcționala liniarăO[f.]A[f]fie din forme simple, este necesar și suficient să existe un număr întregn.1n\geqq-1cum se spuneO[f.]0A[f]\neq 0pentru oricef.S.f_{\in}S, ordine convexăn.n.

Proprietatea formelor simple este, prin urmare, foarte intim legată de noțiunea de funcții convexe de ordin superior.

O funcție definită peiIse numește ordine convexăn.nși toate diferențele sale împărțite după ordinen.+1n+1grin.+2n+2noduri distincte (aparținândiI) sunt pozitive. Se spune că funcția este neconcavă de ordinn.n(surprinde)iI) și toate diferențele sale împărțite după ordinen.+1n+1în puncte distincte (sau nu) sunt nenegative. O funcție convexă de ordinn.neste o funcție de ordine neconcavăn.nspecial.

Le numerotez.n.ndin lema 4 este cel care apare în formula corespunzătoare (18). CoeficientulK.Kdin această formulă este egală cuO[x13+1]A\left[x^{13+1}\right]sau la
O[f.]A[f]ouf.feste un polinom de orice gradn.+1n+1cu coeficientul plus haut egal cu 1.

Dacă funcționala liniarăO[f.]A[f]provine din forme simple și funcțiaf.fare o derivată de ordinn.+1n+1(Pentru)n.0n\geqq 0) în interiorul intervaluluiiI, avem

O[f.]=K.(n.+1)!f.(n.+1)(x),A[f]=\frac{K}{(n+1)!}f^{(n+1)}(\xi), (19)

ouK.Keste un coeficient independent de funcțief.f(egală și cu cea care apare în formula (18)) șix\xiun punct deiIșin.0n\geq 0, chiar și din interioriI, și care depinde, în general, de funcțiaf.f.

Ne aflăm într-un caz clasic binecunoscut dacăO[f.]A[f]Ei continuă să danseze după formulele lui Taylor. Formula (19) este atunci forma clasică a restului dat de Lagrange.
B. - Vom reaminti câteva proprietăți ale funcțiilor convexe de ordin superior. Orice funcție convexă de ordinn.>0n>0griiIeste continuă în interioruliIși dan.>1n>1are un derivat de conținut al ordiniin.1n-1în interioruliIȘi la derivatăf.(n.+1)(x)f^{(n+1)}(x), prin ordinn.+1n+1, există, cu condițiaf.(n.+1)(x)0f^{(n+1)}(x)\geq 0griiIeste necesar și suficient pentru ca funcția să nu fie concavă de ordinen.ngriiIAceastă condiție este necesară doar și condițiaf.(n.+1)(x)>0f^{(n+1)}(x)>0griiIeste suficient doar pentru funcțiaf.fsă fie convexă în ordinen.ngriiIif.(n.+1)(x)0f^{(n+1)}(x)\geq 0griiIși dacă nu există un sunet de interval diferit de zeroiIpe caref.(n.+1)(x)f^{(n+1)}(x)nici o problemă,f.feste convexă în ordinean.npe I. În special avem

Lema 5. - Pentru un polinomf.fgrad efectiv>n.>nsol convex de ordinn.ngriiI, este necesar și suficient ca unulf.(n.+1)(x)0f^{(n+1)}(x)\geq 0griiI.

Condiția este suficientă deoarece derivata de ordinn.+1n+1unui polinom de grad efectiv>n.>nnu este identic zero, prin urmare poate fi zero doar peste un număr finit (0\geq 0) de puncte. Această derivată nu poate fi identică zero pe niciun subinterval de lungime pozitivă. Un polinom de grad efectivn.neste un polinom de gradn.ncare nu se reduce (pe un interval de lungime pozitivă) la un polinom de gradn.1n-1.

Convexitatea de ordinul -1 este echivalentă cu pozitivitatea, iar neconcavitatea de ordinul -1 cu nenegativitatea funcției. Convexitatea de ordinul 0 este echivalentă cu creșterea, iar neconcavitatea de ordinul 0 cu nedescreșterea funcției.
9. - O funcție convexă de ordinuln.nse bucură de proprietatea că orice diferență împărțită prin ordinen.1n-1a acestei funcții pen.12n-1-2noduri care nu sunt toate coincidente, este pozitiv, cu condiția, desigur, ca această diferență divizată să existe*)

Se consideră o funcție liniară din formele (17). Având în vedere lema 4, rezultă că dacă toți coeficiențiim.i,i=1,2,\mu_{i},i=1,2,\ldots,m.n.1m-n-1Dragoste0\geq 0, sau toate sunt0\leq 0și dacă există cel puțin unul

0 0 text de subsol: *)J4\mathrm{J}_{4}existența unui sem de nr 1 , prin urmare în sensul că funcția adversă eficientă minus derivatele care apar în expresia (1) a diferenței împărțite considerate.

coeficientm.i\mu_{i}diferit de zero pentru care nodurilexi,xi+1,,xi+n.+1x_{i},x_{i+1},\ldots,x_{i+n+1}a diferenței împărțite corespunzătoare nu sunt toate confundate, atunci funcționala liniară (17) este de gradul de precizien.nși are forma simplă.

Condiția ca coeficiențiim.i\mu_{i}Faptul că are același semn nu este, în general, necesar pentru ca funcționala liniară (17) să aibă gradul de precizien.nși să fie de formă simplă.

Să presupunem acum căx1x2xm.x_{1}\leqq x_{2}\leqq\ldots\leqq x_{m}și că ordinele de multiplicitate ale nodurilor distincte suntn.\leqq n-t 2. Conform unor rezultate deja obținute [5], rezultă că sin.=1,0n=-1,0sau 1, condiția ca toți coeficiențiim.i\mu_{i}din funcțiile liniare au același semn și există cel puțin unaiipentru carem.i0\mu_{i}\neq 0și nodurilexi,xi+1,,xi+n.+1x_{i},x_{i+1},\ldots,x_{i+n+1}că nu sunt toate confundate, este necesar și suficient pentru ca funcționala liniară considerabilă să aibă gradul de precizien.nși din forme simple. Desigur, pentrun.=1n=-1, ultima condiție, prin urmare, este caxi,xi+1,,xi+n.+1x_{i},x_{i+1},\ldots,x_{i+n+1}a nu se confunda cu a nu poseda. Vom repeta aici demonstrația pe care am dat-o, de altfel, cu anumite modificări neesențiale, în lucrarea noastră citată [b~\tilde{b}].

Din cele de mai sus, este suficient să se demonstreze că, dacă funcționala liniară (17) are gradul de exactitaten.n(Pentru)n.=1,0n=-1,0sau 1) și este din forme simple, niciunul dintre coeficiențim.i\mu_{i}nu poate fi diferența dintre zero și de semn opus cu numărulO[xn.+1]=Σi=1m.n.1m.iA\left[x^{n+1}\right]=\sum_{i=1}^{m-n-1}\mu_{i}(ceea ce este în mod necesar0\neq 0). PresupunândΣi=1m.im.i0\sum_{i=1}^{m-i}\mu_{i}\neq 0Prin urmare, proprietatea este echivalentă cu faptul că inegalitățile(ΣÎn=1m.1m.În)m.i0,i=1,2,,n.n.1\left(\sum_{v=1}^{m-1}\mu_{v}\right)\mu_{i}\geq 0,i=1,2,\ldots,n-n-1sunt verificate. Pentru demonstrație luăm în considerare faptul că dacăf.feste o funcție de ordine neconcavăn.n, este necesar caO[f.]A[f]nu își schimbă semnul (că este constant0\geq 0sau în mod constant0\leqq 0Mai precis, că, sub ipotezaΣi=1m.1m.i0\sum_{i=1}^{m-1}\mu_{i}\neq 0, am spus noi(Σn.=1m.1m.n.)O[f.]0\left(\sum_{\nu=1}^{m-1}\mu_{\nu}\right)A[f]\geq 0, pentru orice funcțief.fordine non-concavăn.n10.
– Pentru demonstrație vom distinge trei cazuri, în funcție de valorile1,0,1-1,0,1den.n.

Cazul 1.n.=1n=-1Putem presupune.x1<x2<<xm.x_{1}<x_{2}<\ldots<x_{m}iar funcționala liniară (17) se reduce laO[f.]=Σi=1n.tm.tf.(xi)A[f]=\sum_{i=1}^{nt}\mu_{t}f\left(x_{i}\right)i0<e<<min1=1,2,,m.1(xi+1xi)0<\varepsilon<<\min_{1=1,2,\ldots,m-1}\left(x_{i+1}-x_{i}\right), funcția continuă

f.i(x)=12e(|xxi+e|+|xxie|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)

este mon-negativ, se reduce la 1 dinx1x_{1}și 0 pe celelalte noduri. Prin urmare, avemO[f.i]=m.i,i=1,2,,m.A\left[f_{i}\right]=\mu_{i},i=1,2,\ldots,mRezultă că(ΣÎn=1m.m.În)m.i0,i==1,2,,m.\left(\sum_{v=1}^{m}\mu_{v}\right)\mu_{i}\geq 0,i==1,2,\ldots,m, ceea ce demonstrează proprietatea.

Cazul 2.n.=0n=0Putem stipula, fără a restricționa generalitatea, că toate stările de spirit sunt duble. Să presupunem, așadar, căm.mfie chiar șix2i1=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}Funcțiile liniare (17) se reduc laO[f.]=Σf.=1n.1m.f.[xi,xi+1;f.]A[f]=\sum_{f=1}^{n-1}\mu_{f}\left[x_{i},x_{i+1};f\right]Primul caz, în care apar unele victorii și toate nodurile sunt simple, este inclus în cazul precedent ca un caz special. Și, de exemplu, un nod dublux2i1=x2ix_{2i-1}=x_{2i}, avem un nod simplu care coincide cu acest punct, trebuie doar să luămm.21=0\mu_{2-1}=0dansul formulei anterioare. Apoi derivata funcțieif.fîn acest punct dispare în exprimareaO[f.]A[f].

Trebuie acum să distingem între două cazuri, în funcție de paritatea indiceluiiicoeficientulm.1\mu_{1}.
11^{\circ}Eu suntiipereche. Apoi nodurilexi,xi+1x_{i},x_{i+1}sunt distincte(xi<xi+1)\left(x_{i}<x_{i+1}\right)și funcția continuă

f.i(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,,m.2i=2,4,\ldots,m-2

nu descrește și ne oferăO[f.acesta]=m.acestaA\left[f_{l}\right]=\mu_{l}Am făcut.

(ΣÎn=1m.1m.În)m.i0\displaystyle\left(\sum_{v=1}^{m-1}\mu_{v}\right)\mu_{i}\geqq 0 (20)
 Pentru i=2,4,,m.2.\displaystyle\text{ pour }i=2,4,\ldots,m-2.

22^{\circ}Eu suntiiciudat. Apoixi1<xi=xi+1<xi+2x_{i-1}<x_{i}=x_{i+1}<x_{i+2}i0<e<<min(xixi1,xi+2xi+1)0<\varepsilon<<\min\left(x_{i}-x_{i-1},x_{i+2}-x_{i+1}\right), funcția continuă

f.i(x)=12(2e+|xxi+e||xxie|)i=1,3,,m.1\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}

nu este descrescător și avemO[f.i]=e(m.i1xixi1+m.i+1xi+2xi+1)+m.iA\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}im.i0\mu_{i}\neq 0, pentrue\varepsilonsuficient de mic,O[f.i]A\left[f_{i}\right]este, de asemenea0\neq 0și de același semn cum.i\mu_{i}Deducem că inegalitatea (20) este valabilă și pentrui=1i=1.3,,m.13,\ldots,m-1.

Prin urmare, inegalitatea (20) este adevărată pentrui=1,2,,m.1i=1,2,\ldots,m-1și proprietatea este demonstrată.

Cazul 3.n.=1n=1Putem presupune, fără a restricționa generalitatea, că toate nodurile sunt triple. Vinm.mun multiplu de 3 și sîntx3i2=x3i1=x3i,i=1,2,,m.3,x1<x4<x7<<xm.2x_{3i-2}=x_{3i-1}=x_{3i},i=1,2,\ldots,\frac{m}{3},x_{1}<x_{4}<x_{7}<\ldots<x_{m-2}Funcționala liniară (17) se reduce laO[f.]=Σi=1m.2m.i[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]Cazul în care unele sau toate nodurile sunt duble sau simple este inclus în cazul precedent ca un caz special. Și, de exemplu, în loc de nodul triplux3i2=x3i1=x3ix_{3i-2}=x_{3i-1}=x_{3i}avem un nod dublu care coincide cu acest punct, luați pur și simplum.3i2=0\mu_{3i-2}=0dansează la formula anterioară. Apoi
derivata a doua a funcțieif.fîn acest punct dispare în exprimareaOf.A\lceil fDacă în loc de un nod dublu avem un nod simplu în acest moment, luăm pur și simplum.3i2=0\mu_{3i-2}=0im.3i1,m.3i3\mu_{3i-1},\mu_{3i-3}în felul în care am spus(x3i+1x3)m.3i3=(x3i2x3i3)m.3i1\left(x_{3i+1}-x_{3}\right)\mu_{3i-3}=\left(x_{3i-2}-x_{3i-3}\right)\mu_{3i-1}, astfel încât în ​​exprimareaO[f.]A[f]dispariția anssi prima derivată dinf.fasupra acestui punct.

Și aici vom distinge între două cazuri, în funcție de valorile indicelui.iidem.i\mu_{i}comparativ cu divizorul 3.
11^{\circ}Luați în considerare perechea de coeficiențim.i,m.i+1\mu_{i},\mu_{i+1}oui+1i+1este un multiplu de 3. Avemxi+1<xi+2x_{i+1}<x_{i+2}și funcția continuă

f.i(x)=(xi+2xi+1)xl+|xl|2i=2,5,8,,m.4\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}

ouxi+1<l<xi+2x_{i+1}<\lambda<x_{i+2}este neconcavă de ordinul 1 și avem

O[f.i]=m.i(xi+2l)+m.i+1(lxi+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}}

Vedem că dacăm.i0\mu_{i}\neq 0il\lambdaeste suficient de aproape dexi+1,O[f.i]x_{i+1},A\left[f_{i}\right]Orientul0\neq 0și în același timp semnează căm.1\mu_{1}și dam.i+10\mu_{i+1}\neq 0il\lambdaeste suficient de aproape dexi+2,O[f.i]x_{i+2},A\left[f_{i}\right]Orientul0\neq 0și are același semn cam.i+1\mu_{i+1}Rezultă că

(ΣÎn=1m.2m.În)m.În0\left(\sum_{v=1}^{m-2}\mu_{v}\right)\mu_{v}\geqq 0 (21)

Pentrui=2,3,5,6,8,9,,m.4,m.3i=2,3,5,6,8,9,\ldots,m-4,m-3.
22^{\circ}Să presupunem acum căiifie congruent cu 1 modulo 3. Atuncixi==xi+1=xi+2x_{i}==x_{i+1}=x_{i+2}i0<e<min(xixi1,xi+3xi+2)0<\varepsilon<\min\left(x_{i}-x_{i-1},x_{i+3}-x_{i+2}\right), funcția continuă

f.i(x)=12[4e(xxi)+(xxi+e)|xxi+e|(xxie)|xxie|]i=1,1,7,,m.2\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}

este neconcavă de ordinul 1 și avem

O[f.i]=e2[m.i2m.i1(xixi1)2+m.i+2m.i+1(xi+3xi+2)2]+2e[m.i1xixi1+m.i+1xi+1xi+2]+m.i.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}.

im.i0\mu_{i}\neq 0, pentru suficient de mici,O[f.i]A\left[f_{i}\right]Orientul0\neq 0și este de același semn cum.i\mu_{i}Rezultă că inegalitatea (21.) este adevărată și pentrui=1,4,7i=1,4,7,,m.2\ldots,m-2Prin urmare, inegalitatea (21) este adevărată pentrui=1,2,,m.2i=1,2,\ldots,m-2și proprietatea este demonstrată.
11. - Proprietatea demonstrată pentrun.=1,0n=-1,0și 1 nu mai este adevărat pentrun.>1n>1Pentru a descifra această proprietate, este suficient să demonstrăm că dacăn.>1,x1<x2<<xn.+4n>1,x_{1}<x_{2}<\ldots<x_{n+4}și dam.,m."\mu^{\prime},\mu^{\prime\prime}sunt două numere pozitive suficient de mari (m.+m.">1\mu^{\prime}+\mu^{\prime\prime}>1), la funcții liniare
(22)m.[x1,x2,,xn.+2;f.][x2,x3,,xn.+3;f.]+m."[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]
este (de gradul de precizie)n.nși) din forme simple. Într-adevăr, să introducem între nodurixix_{i}Din noun.+3n+3noduri, formând astfel secvența de nodurix1<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 formulaes de moyenne des différences divisees [3] il resultet que

[x1,x2,,xn+2;f]=i=1n+2αi[xi,xi+1,,xi+n+1;f]\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;f]=i=3n+4βi[xi,xi+1,,xi+n+1;f]\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;f]=i=5n+6γi[xi,xi+1,,xi+n+1;f]\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]

eggαi,βi,γi\alpha_{i},\beta_{i},\gamma_{i}there are positive coefficients, independent of the functionff(andi=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). La fonctionnelle lineare (22) peut donc s'écrire sous la forme

i=1n+6(μαi+μ"γiβi)[xi,xi+1,,xi+n+1;f]\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]

eggαn+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=0egg=1=1).

Enfin rappelons que pour qu'une fonctionnelle linear de la forme (1) ait un degré d'exactitudennet pour qu'elle soit from simple forms, 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 lineareA[f]A[f]. Ces formules peuvent être considerés conme des généralisations de la formulae d'interpolation de Lagrange, qui a comme cas particulier la formulae de Taylor.

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

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

distinguished on non. We consider a section
(24)

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

de cette suite et le polynome de Lagrange-HermiteIT(y0,y1,,yS;fx)L\left(y_{0},y_{1},\ldots,y_{s};f\mid x\right)sur ces points et relative à la fonctionff. For everythingxix\in Iwhat polynomial is a linear function from the forms (1). Plus exactement, ce polynome pent être mis sous la forme (1), où lesAi,ja_{i,j}are polynomials independent of the functionff, le nombre total des noeuds, distincts ou non, étant égal àS+1s+1^{*}).

Nous avons alors la formulas d'approximation

A[f]=A[IT(y0,y1,,yS;fx)]+RS[f]A[f]=A\left[L\left(y_{0},y_{1},\ldots,y_{s};f\mid x\right)\right]+R_{s}[f] (25)

eggRS[f]R_{s}[f]est le reste de cette formulas.
In formulas (11) nous donne
*) Il existe des valeurs dexx(in nombre fini), pour les que le nowbre minimum des noeuds est plus petit queS+1s+1.
where

A[f]\displaystyle A[f] =V=0ScV[y0,y1,,yV;f]+RS[f]\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} =A[i=0V1(xyi)],V=0,1,,S\displaystyle=A\left[\prod_{i=0}^{v-1}\left(x-y_{i}\right)\right],v=0,1,\ldots,s (27)

Formula (25) is completely characterized by the fact that it is from form (26), with a remainderRS[f]R_{s}[f]fonctionnelle linéaire de degré d'exactitude au moins égal à s. En effet, pour tout polynomeffby degreeSs, the polynomialsIT(y0,y1,,yS;fx)L\left(y_{0},y_{1},\ldots,y_{s};f\mid x\right)reduces toff, thereforeRS[f]R_{s}[f]is null. So the coefficientscVc_{v}, donnés par la formulas (26) sont bien déterminés et, pourVvgiven,cVc_{v}is independent ofSs.

Nous supposons, bien entendu, que les conditions d'existence, données au ur. 1, soient verificieres pour la fonctionnelle lineareRS[f]R_{s}[f]. Ainsi, les points (24), ou bien les points (23) sils interviennent tous, appartienten à l’intervaleiI. The divided differences[y0,y1,,yV;f],V=0\left[y_{0},y_{1},\ldots,y_{v};f\right],v=0,1,,S1,\ldots,s, existing have explained meaning have no. 4, etc.

It is clear that if the restRS[f]R_{s}[f]is defined, tous les restes précédentsR0[f],R1[f],,RS1[f]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 resteRS[f]R_{s}[f]from approximation formulas (25) is from simple forms.
13. - Consider a linear functionA[f]A[f]from forms (1). Unless avis contraire, nous nous occuperons exclusively de fonctionnelles linéaires de cette forme. They have it leftRS[f]R_{s}[f]from formulas (25) est alors de la même forme. Les ordres de multiplicity des noeuds peuvent être pris tousMAX(k1,k2,,kp,S+1)\leqq\max\left(k_{1},k_{2},\ldots,k_{p},s+1\right), so ifS+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 linearRS[f]R_{s}[f]est une combinaison lineare de différences divisees d'ordreS+1s+1To putRS[f]R_{s}[f]effectively sous a forme (17), il suffit d'abord to realize a convenient numétotage 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 functionalA[f]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}. I amz1z_{1}what a mess, dont l'ordre de multiplicity estk1k_{1}and suppose thatx1,x2,,xmx_{1},x_{2},\ldots,x_{m}soit un numérotage normal des noeuds deA[f]A[f], wherex1=x2==xh1=z1x_{1}=x_{2}=\ldots=x_{h_{1}}=z_{1}. Then (andp>1p>1) aucun terme de la suite (24) does not coincide pas avec l'un des pointsxk1+1,xk1+2,,xinx_{k_{1}+1},x_{k_{1}+2},\ldots,x_{in}.

I amk(0kk1)k\left(0\leqq k\leqq k_{1}\right)the smallest among the numberk1k_{1}et le nombre des terms de la suite (24) égaux àz1z_{1}Equalityk=0k=0signifie qu'aucun des termes de la suite (24) ne coincident avec un neudziz_{i}ik>0k>0, parmi les points (24) il y en a au moinskkwhich coincide withz1z_{1}Let's designate bySRs^{r}le plus petit index tel que la suitey0,y1,,yS1y_{0},y_{1},\ldots,y_{s^{\prime}-1}(havingSs^{\prime}terms) contains at leastkkequal terms toz1z_{1}We haveSks^{\prime}\equiv kand yesk=0k=0we can takeS=0s^{\prime}=0.

Les noeuds de la fonctionalle linéeareRS[f]R_{s}[f]peuvent être écrits dans 1a suite*)yS,yS1,,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 toS+1+mks+1+m-ket le numerotage correspondent à cette suite check condition (15) (avecn=Sn=s) andSS+mk1(m1)s\geq s^{\prime}+m-k-1(\geq m-1)It follows that ifmkm\leqq kthe linear functionRS[f]R_{s}[f]is null identical**). Mais l'inégalitémkm\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

RS[f]=i=k+1mμi(S)[y0,y1,,yS+1+ki,xk+1,xk+2,,xi;f]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)}they are independent of functionff.
Nous pouvons calculer le coefficientμμ(S)\mu_{\mu}^{(s)}in the following manner. Eitherxm=zμx_{m}=z_{\mu}. Alors, compte tenant de la formulas (1), le coefficient def(kμ1)(zμ)f^{\left(k_{\mu}-1\right)}\left(z_{\mu}\right)dans le premier membre de (28) est égal àAμ,kμ1a_{\mu,k_{\mu}-1}et le même coefficient dans le second member est ègal àμn(S)\mu_{n}^{(s)}multiplied by

1(kμ1)!1P(zμ)V=k+1mkμ(zμxV), and p>1( then μ1)1(k11)!k!P(k)(z1), and 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(S)={(kμ1)!P(zμ)V=k+1mkμ(zμxn)Aμ,kμ1 and p>1.(h11)!k!P(k)(z1)A1,k11 and 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(S)0\mu_{n}^{(s)}\neq 0.
The result is that the previous hypotheses are verified and the coefficients are verifiedμi(S),i=k+1,k+2,,m\mu_{i}^{(s)},i=k+1,k+2,\ldots,msont tous du meme signe, le resteRS[f]R_{s}[f]est de degré d'exactitude s et est from simple forms. Le coefficientKKfrom the corresponding formulas (18) est égal àRS[xS+1]=A[V=0S(xyV)]R_{s}\left[x^{s+1}\right]=A\left[\prod_{v=0}^{s}\left(x-y_{v}\right)\right].

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

Dans la suite nous supposerous toujours, sauf avis contraire, que pour la fonctionnelle lineareA[f]A[f]condition (2) is verified.
14. - On obtains an interesting case particulier en prenant pourA[f]A[f]la différence divisee (4). Pour énoncer la propriété respective, nous allons poserA=min(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)So[A,b]i\left[a^{\prime},b^{\prime}\right]\subseteq Iest le plus petit intervalle fermé qui contient les noends de la fonctionnelleA[f]A[f]. We then have the

THSORHME 1. - And soms les hypothèses et les notations prédédentes:11^{\circ}les points (24) sond on bien lowsA\leq a^{\prime}, or lowsb,2\geq b^{\prime},2^{\circ}. nows avonsp>1p>1egg beaterp=1p=1ofk<k1,3k<k_{1},3^{\circ}.s=k,Sm1=k,s\geq m-1, the restRS[f]R_{s}[f]from approximation formulas
(29)

[x1,x2,,xm;f]==y=1S[x1,x2,,xm;i=1V1(xyi)][y0,y1,,yV;f]+RS[f]\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 from simple forms.
Pour la demonstration il suffira de verifier que les coefficients[ti()\left[t_{i}^{(*)}\right.from the corresponding formulas (28) sont tous du méme signe. Nous allons calculator ces coefficients.

Nons allons calculer, en général, les coefficientsμ4(S)\mu_{4}^{(s)}from formula (28) forA[f]A[f]from forms (1), en supposant que les conditions22^{\circ}i33^{\circ}du théorème 1 soient verificês. Pour faire le calcul remarquons que nous avons*)

A[/(x)(xz1)k]=i=k+1mμi(5)[xk+1,xk+2,,xi;f(x)S+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)

ik<k1k<k_{1}cette formulae results, en appliquant les formulaes (7), (8), par l'identification des parties des expressions deR5[f]R_{5}[f]derived from (26) and (28) and which contain seulement the terms corresponding to the nodeszi{z_{i}}ih=kjh=k_{j}the formulas result from the same manner, identifying the terms that come from the noendszz,zA,,zpz_{z},z_{a},\ldots,z_{p}.

Frenons naintenant comme fonctionffthe polynomials
(xiyS+1+ki)V=kS+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+kiV=kS+km(xyR)\prod_{v=k}^{s+k-m}\left(x-y_{r}\right)pours=m1=m-1sont replaced by 1. Then the second member of (30) is reduced toμi[S]\mu_{i}^{[s]}and we get

k(S)=(xiyS+1+ki)A[V=1i1(xxV)V=kS+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,A[f(x)(xz1)h]h=0,A\left[f(x)\left(x-z_{1}\right)^{h}\right]it comes down tod[f]d[f].

En revenant au théorème 1, nous avons dans ce casA[f]==[x1,x2,,xm;f]A[f]==\left[x_{1},x_{2},\ldots,x_{m};f\right]et en tenant compte from formulas (8),

μi(S)=(xiyS+1+ki)[xi,xi+1,,xm;V=kS+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=kS+ki(xyV)\prod_{v=k}^{s+k-i}\left(x-y_{v}\right)has a derivative of ordermim--inegative on the interval(A,b)\left(a^{\prime},b^{\prime}\right)and the points (24) are to the right ofbb^{\prime}iSn+1s-n+1is odd Dans les autres cas, compatibles avec les hypothèses du thèorème 1 , cette derivée est positive sur (A,ba^{\prime},b^{\prime}). The result is that the coefficientsμ(S)\mu^{(s)}they are positive and the points (24) are ou bien à gauche deAa^{\prime}or to the right ofbb^{\prime}iSm+1s-m+1est odd et ils sont négatives si les points ( 24 ) sont à droite debb^{\prime}iSm+1s-m+1is even. It is supposedA<ba^{\prime}<b^{\prime}WhenA=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 therefore proven.
Dans le cas du théorème 1, dans les formules (27) nous avonsc0=c1===cm2=0c_{0}=c_{1}==\ldots=c_{m-2}=0, yes andS<m1s<m-1, we haveRS[f]=[x1,x2,,xm;f]R_{s}[f]=\left[x_{1},x_{2},\ldots,x_{m};f\right].

Theorem 1 generalizes certain properties of H. D. Kloostermann [1]. On obtainen ces properties pour

xi=x+(i1)h,i=1,2,,m(h0),yi=x,i=0,1,,S\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,,S(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 fonctionffadmits une dérivée continuous d'ordreS+1s+1à l'intérieur du plus petit intervalle contenant les pointsxi,yix_{i},y_{i}.
15. - Reprenons la formulae (28) et tenons compte des conditions sous lesquences cette formulae a été established. We can then find a simple relationship between the coefficientsμi(S),μi(S+1)\mu_{i}^{(s)},\mu_{i}^{(s+1)}We have

RS[f]cS+1[y0,y1,,yS+1;f]=RS+1[f]==i=k+1mμi(S+1)xiyS+2+ki{[y0,y1,,yS+1+ki,xk+1,xk+2,,xi;f][y0,y1,,yS+2+ki,xk+1,xk+2,,xi1;f]}\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,,yS+t;f]\left[y_{0},y_{1},\ldots,y_{s+t};f\right]pouri=k+1i=k+1. In formulas of one meaning, puisque sous les hypothès signalées,xiyS+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 formulae (28), nous déduisons,

μi(S+1)=(xiyS+2+ki)(μi(S)+μi+1(S)++μm(S))\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 formules permettent d'énoncer le

THEOREM 2. - Sous les hypothèses sous lesquences on a établi la formulas (28) he also:11^{\circ}Let's see the points (24)A\leqq a^{\prime}how are you all?b2\geq b^{\prime}2^{\circ}there is a valueS0s_{0}de s pow laquelle tous les coefficientsμ(S)\mu_{-}^{(s)}are the main sign.
the restRS[f]R_{s}[f]from formulae d'approximation (25) est du degré d'exactitudeSset est from simple forms pourSS0s\geq s_{0}.

En effet, sous les conditions du théorène, on voit que si les coefficientsμi(S)\mu_{i}^{(s)}sont tous du même signe, les coefficientsμi(S+1)\mu_{i}^{(s+1)}sont également tous du mème signe.
16. - On peut se demander s'ils existent toujours, pour une fonctionnelle lineareA[f]A[f], from forms (1) e.g., des valeurs deSsfor which the restRS[f]R_{s}[f]soit de la forme simple, on bien si ce reste soit de la forme simple pour un s assez grand? Nous donnerons un exemple pour montrer que la réponse est negative.

I amA[f]=f(0)+f(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 (S0s\geq 0),

RS[f]=(1)SS!(S+1)!{[0,0,y0,y1,,yS1;f](S+2)[0,y0,y1,,yS;f]}\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}

Accounting for previous results,RS[f]R_{s}[f], qui est du degree d'exactitudeSs, n'est pas de la forme simple pour aucune valeur deS3s\geq 3.
17. - The previous example makes the following property present a certain interest,

THEOREM 3. - Sous les hypothèses sous lesquences a dée double la formulas (28) et si tous les points (23) sont confondus en un même point n'appertenant pas à lintervalle owver (A,ba^{\prime},b^{\prime}),
I leave themRS[f]R_{s}[f]est du degré d'exactitude s et est de la forme simple pourSslarge enough.

In this case we havek=0k=0(and the points (24) are outside of[A,b]\left[a^{\prime},b^{\prime}\right]) eggh=h1h=h_{1}(and les points (24) coincident tous avecAa^{\prime}or all withbb^{\prime}). Il suffira de donner la demonstration dans le cask=0k=0.

So be it.k=0k=0. The formulas (33) become (Sm1s\geq m-1)

μi(S+1)=(xiy0)(μi(S)+μi+1(S)++μm(S)),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<Ay_{0}<a^{\prime}respectively.y0>by_{0}>b^{\prime}. So the numbersxiy0x_{i}-y_{0}they are different from zero, du même sign 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 absolute est non-décroissante.

From (34) we deduce

μi(S)=i=imtMi,j(ξ)μj(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,j(S))\left(M_{i,j}^{(s)}\right)is at(Sn1)th (s-n-1)^{\text{ème }}puissance de la matrix triangulaire
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 functionz1A1z2A2ztAR\sum z_{1}^{a_{1}}z_{2}^{a_{2}}\ldots z_{t^{\prime}}^{a_{r}}, la somme étant étendue aux solutions en entiets non-négatifs 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,j(a)(xiy0)WSm(xiy0,xi+1y0,,xjy0),\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)
j=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 establiar un lemme qui présente un interêtre, regardless of the application que nons lui donnons ici,

Lemme 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 are not talking about 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 and he senlement and ou bieni=0i=0, ori>0i>0dows les wombresz1,z2,,zRz_{1},z_{2},\ldots,z_{r}sound equal.

La propriété est innádiate pouri=0i=0and fori>0i>0iz1=z2===RR1=0z_{1}=z_{2}==\ldots=r_{r-1}=0.

Let's suppose thatz1,z2,,zR1z_{1},z_{2},\ldots,z_{r-1}ne soient pas tous nuls. Alors on a nécessairementzR>0z_{r}>0We 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}

of 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 the polynomialxR2+i[(R1i)zRix]x^{r-2+i}\left[(r-\cdots 1-\mid-i)z_{r}-ix\right]is equal(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 is convexe d'ordreψ2\psi-2. I'inégalité (37) follows immediately.

Le cas de l'égalité est facile à étudier.
Jit is\mathrm{J}_{\mathrm{e}}e lenume a est donc demonstrated.
Je nombre (R1+ir-1+i) est precisely le nombre des termes de la fonction symetriqueWi(z1,z2,,zR)1)\left.W_{i}\left(z_{1},z_{2},\ldots,z_{r}\right)^{1}\right)

i0<z1z2zR0<z_{1}\leqq z_{2}\leqq\ldots\leqq z_{r}qui est le cas qui nous interesse tout particulierement 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 (38), nous déduisons

Mi,m(S)j=im1Mi,j(S)Sm1miSm+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 formulas (36) nous obtenous

μi(S)={Mi,m(S)j=1m1Mi,j(S)1,1,j=in1μj(m1)Mi,j(S)j=1n1Mi,j(S)}j=im1Mi,j(S)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 sumsj=im1Mi,j(j),i=1,2,\sum_{j=i}^{m-1}M_{i,j}^{(j)},i=1,2,\ldots….mm- 1 are different from zero and of the same sign,22^{\circ}the quotientj=1m1μj(m1)Mi,j(S)/j=1m1Mi,j(S)\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 resten compris entre deux nombres fixedes, indépendant deS(s\left(\right.enterμi(m1)i=1,2,,m1{}_{i=1,2,\ldots,m-1}^{\mu_{i}^{(m-1)}}iMAXi=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)}is different from zero, sous les hypothèses du théorème 3 (voir no. 13). From (39) it results donc que, pour

S>(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(S),i=1,2,,m\mu^{(s)},i=1,2,\ldots,msont différents de zéro et du même signe (their sign is that of[sg(xiy0)]Smsgμm(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 démantée pourk=0k=0. Pourk=k1k=k_{1}(dance in what house)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}.

Le théorème 3 is therefore proven.
20. - Pont domer nut examples prenous la fonctionnelle lineare

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

qui est le reste from Hardy's quadrature formulas [2]

06f(x)𝑑x=0,28[f(0)+f(6)]+1,62[f(1)+f(5)]+2,2×f(3)+R[f]\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 functionf(x)(R[f]=A[f])f^{\prime}(x)\left(R^{*}\left[f^{\prime}\right]=A[f]\right).
A[f]A[f]est du degré d'exactitude 6, mais n'est pas de la simple forms [7]. And nous considerons le développement Taylorien

A[f]=V=1SA[xV]f(V)(0)V+RS[f]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, they remainRS[f]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=S=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(S)=A[xS],μ7(S)=5A[xS4(x1)2(x3)2]μ4(S)=A[xS)(x1)],μ8(S)=5A[xS5(x1)2(x3)2(x5)]μ5(S)=3A[xS2(x1)2],μ9(S)=6A[xS6(x1)2(x3)2(x5)2]μ6(S)=3A[xS3(x1)2(x3)],μ10(S)=6A[xS7(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)}, doingS=9s=9, en tenant compte du fait queA[f]A[f]a le degree d'exactitude 6 et en calculant les nombres

A[x7]=64,8A[x8]=1555,2A[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 calculator les coefficientsμi(S)\mu_{i}^{(s)}pourS>9s>9, on applique les formules de réccurence (33) qui deviennent ici

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

Il suffit de faire les calculus jusqu'à la valeur 13 deSset 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 pourS13s\geq 13.

BIBLIOGRAPHY:

[1] Kloostermann, HD Derivatives and finite differences. Duke Math, Journal, 17, 109-186 (1950).
[3] Popovieiu, T., Introduction to the theory of divided differences, Bull. Math, from Soc. Roumaine des sc., 42, 65-78 (1940).
[4] - Formed above the rest where are the approximation formulas of the analyzer. Lacr. session Gen, stiittifice, Acad. RPR, 183-185, 1950.
[5] - On restudui an whele forwale deriouse numericala. Studies and Circle. Mat., III, 53-122 (1952).
[6] - Folylonos figguényes hözépérpéklélétéröl. Magic. Tud. Akad., II öst. közlem., IV, 353-356 (1954).
[7] - Sw le reste dans cerlaines formales lindaires d'approximation de l'anadyse. Mathematica, 1 (24), 95-142 (1959).
Received 1e 28. XI. 1959.

  1. 4.
1960

Related Posts