Очевидно, что решение задачи .
Пусть
– линейное множество плотное в со
скалярным произведением
Доказать, что решение задачи удовлетворяет тождеству
.
Доказать,
что билинейная форма определяет на
множестве функций
скалярное произведение
и норму
.
Пополним по норме
, в результате получим гильбертово
пространство
.
Доказать, что , т.е.
.
Доказать, что функционал
– линейный и непрерывный в
.
Доказать: решение задачи совпадает с решением задачи .
Известно$, что в системы
функций
и
образуют ортонормированные базисы, т.е. :
,
где ;
,
где .
Доказать, что
– ортонормированный базис в со скалярным произведением
.
Доказательство.
1)
Очевидно, что и легко проверить, что
т.е.
система функций ортонормальна в
.
2)
Просуммируем проекции функции на
:
и
нам нужно доказать, что .
3)
Так как и
–
ортонормированный базис в
, то
и так как
(проверьте это равенство), то ряды и .
Доказать:
если и
, то для ее проекции на
:
, где
справедлива оценка
Доказательство.
Из и разложения в ряд имеем
что и требовалось доказать.
Найти .
Построить систему уравнений для определения коэффициентов разложения
.
Ответ: .
Доказать: (следствие
).
Построим на интервале сетку
и по
значениям
построим непрерывное, кусочно-линейное
приближение
функции
:
Доказать оценки:
,
.
Доказательство.
Для
доказательства используем разложения в ряд Тейлора в точке :
Тогда
Так
как и
, то
,
т.е. получили оценку .
Аналогично получим оценку :
Доказать оценку:
.
Доказательство.
Оценим квадрат ошибки приближения, используя элементарные тождества и неравенство Коши:
Интегрируя
левую и правую части этой оценки по интервалу ,
получим
.
Суммируя полученное неравенство по всем интервалам, получим
,
т.е. оценку .
Обозначим через подпространство непрерывных, линейных на
каждом интервале
сетки
функций,
равных нулю в концах интервала
, и назовем его подпространством
кусочно-линейных восполнений.
Определить размерность и построить базис в .
Ответ: размерность равна (количество
произвольных параметров
, определяющих
восполнение);
самый простой базис соответствует
классическому базису , с базисными функциями (
):
Найти .
Доказать: (следствие
оценки ).
Построить систему уравнений для определения коэффициентов разложения
и предложить метод ее решения.
Ответ: система с трехдиагональной матрицей имеет вид
.
и для ее решения применим метод прогонки (докажите).
Оцените объем вычислений приближенного решения задачи в подпространстве с тригонометрическим базисом и в подпространстве кусочно-линейных восполнений.
Ответ (будем считать, что при
вычислении интегралов заменяется непрерывным, кусочно-линейным
интерполянтом
):
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.