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.