به محفل ریاضی ایرانیان خوش آمدید! لطفا برای استفاده از تمامی امکانات عضو شوید
سایت پرسش و پاسخ ریاضی
Visanil
+2 امتیاز
1,234 بازدید
در دانشگاه توسط رها (1,177 امتیاز)
ویرایش شده توسط رها

فرض کنید \bigtriangleup = \big\{a=x_0 < x_1 < ,..., < x_n=b\big\} افرازی از بازه ی [a,b] باشد و y_0,y_1,...,y_n اعداد حقیقی مفروضی باشند.همچنین برای f \epsilon k^2[a,b] دلخواه داشته باشیم f(x_i)=y_i ,i=0,1,...,n.اگر S_ \bigtriangleup (x) یک اسپلاین مکعبی مقید (متناوب) باشد بطوریکه S_ \bigtriangleup (x_i)=y_i ,i=0,1,...,n ,دراینصورت | S_ \bigtriangleup | \leq | f | یعنی:

\int_a^b ( S''_ \bigtriangleup (x))^2dx \leq \int_a^b (f''(x))^2dx

(لازم به ذکر است:

مجموعه همه توابع حقیقی f:[a,b] \longrightarrow R که f^{(m-1)}(x) بر بازه [a,b] مطلقا پیوسته باشد و f^{(m)} \epsilon L^2[a,b] را با K^m[a,b] نشان می دهیم.

همچنین مجموعه همه توابع حقیقی f:[a,b] \longrightarrow R که مربع آن ها بر بازه [a,b] انتگرال پذیر باشد,یعنی \int_a^b f^2(x) dx < \propto را با L^2[a,b] نمایش می دهیم.)

2 پاسخ

+2 امتیاز
توسط رها (1,177 امتیاز)
 
بهترین پاسخ

(اثبات برای حالت اسپلاین متناوب )

می دانیم که شرط اسپلاین متناوب به صورت زیر است:

ُS_ \triangle ^{(k)}(a)=S_ \triangle ^{(k)}(b)

پس:

\begin{cases}S(a)=S(b) & \\S'(a)=S'(b) & \\S''(a)=S''(b) &\end{cases}

\ \begin{cases}f(a)=f(b) & \\f'(a)=f'(b) & \end{cases}
از قضیه Holladay داریم:

\| f-S \| ^2= \| f \| ^2- \| S \| ^2-2[(f'-S')S'']_a^b+2 \sum_i^n [(f-S)S''']_x^{x_i}

بنا بر فرض قضیه خاصیت مینیمم نرم که f(x_i)=y_i=S(x_i) داریم:

\sum_i^n [(f-S)S''']_x^{x_i}= \sum_i^n [(f(x_i)-S(x_i))S'''(x_i)]- \sum_i^n [(f(x_{i-1})-S(x_{i-1}))S'''(x_{i-1})]=0

همچنین:

[(f'-S')S'']_a^b=(f'(b)-S'(b))S''(b)-(f'(a)-S'(a))S''(a)=0

پس از قضیه Holladay داریم:

0 \leq \| f-S \| ^2= \| f \| ^2- \| S \| ^2
\Longrightarrow \| S \| ^2 \leq \| f \| ^2 \ \Longrightarrow \ \| S \| \leq \| f \|

(برای حالت اسپلاین مقید)

شرط اسپلاین مقید:

\begin{cases}f'(a)=S'(a) & \\f'(b)=S'(b) &\end{cases}

طبق بالا داریم:

\sum_i^n [(f-S)S''']_x^{x_i}= \sum_i^n [(f(x_i)-S(x_i))S'''(x_i)]- \sum_i^n [(f(x_{i-1})-S(x_{i-1}))S'''(x_{i-1})]=0

همچنین با توجه به شرط اسپلاین مقید داریم:

[(f'-S')S'']_a^b=(f'(b)-S'(b))S''(b)-(f'(a)-S'(a))S''(a)=0

در نتیجه همانند قسمت قبل:

0 \leq \| f-S \| ^2= \| f \| ^2- \| S \| ^2
\Longrightarrow \| S \| ^2 \leq \| f \| ^2 \ \Longrightarrow \ \| S \| \leq \| f \|

و حکم ثابت می شود.

0 امتیاز
توسط behruz (1,420 امتیاز)
نمایش از نو توسط admin

اثبات در حالت اسپلاین مکعبی مقید:

می دانیم در اسپلاین مکعبی مقید در [a,b] داریم: S_ \bigtriangleup ^/(a)= \alpha , S_ \triangle ^/(b)= \beta

پس

S_ \bigtriangleup ^{//}(a)= 0 , S_ \triangle ^{//}(b)= 0 *

از طرفی بنا بر فرض سوال یعنی f(x)=S_\bigtriangleup (x) = y_i داریم : \sum_a^b (f(x) - S_\bigtriangleup (x)) S^{///}(x) \mid _{x_i-1^+}^{x_i^-}=0 **

از طرفی میدانیم: 0 \leq \parallel f-S_ \bigtriangleup \parallel ^2 = \parallel f \parallel ^2 - \parallel S_ \bigtriangleup \parallel ^2 - 2 [(f^/(x) - S_ \bigtriangleup ^/(x)).S_\bigtriangleup ^{//}(x)]_{x=a}^{x=b} + 2 \sum_a^b (f(x) - S_\bigtriangleup (x)) S^{///}(x) \mid _{x_i-1^+}^{x_i^-}

با جایگذاری * و ** در رابطه فوق خواهیم داشت:

0 \leq \parallel f-S_ \bigtriangleup \parallel ^2 = \parallel f \parallel ^2 - \parallel S_ \bigtriangleup \parallel ^2 در نتیجه خواهیم داشت:

\parallel S_ \bigtriangleup \parallel \leq \parallel f(x) \parallel
توسط behruz (1,420 امتیاز)
نمایش از نو توسط admin
+1
@رها
وقتی شما <math>f^{(n)}(x)</math> یعنی مشتق <math>n</math> ام تابع <math>f</math> را در <math>x \in D_f</math> حساب میکنید یعنی از هر <math>x</math> دلخواه متعلق به دامنه مشتق میگیرید پس در این حالت هم جواب میدهد.
توسط رها (1,177 امتیاز)
+1
@behtash
باز هم تاکید میکنم که شما دارین از مقدار تابع که ثابت هست مشتق میگیرین نه خود تابع!
منظورم اینه که برای مثال شما بازه ی [0,1] رو برای تابع f(x)=x^2در نظر بگیرین.f'=2x و f'(0)=0 ولی f''(0)=2
توسط behruz (1,420 امتیاز)
نمایش از نو توسط admin
+1
شما تابعی سراغ دارید که مشتق اول آن عددی ثابت و مشتق دوم آن صفر نشود!!!!!!!!!!
توسط رها (1,177 امتیاز)
+1
@behtash
چرا دیدگاه ها رو مخفی کردین؟!؟
دوستان دیگه با خوندن این دیدگاه ها بهتر میتونن ما رو به جواب درست راهنمایی کنن.
توسط رها (1,177 امتیاز)
+1
"مقدار" مشتق دوم در نقاط aوb عددی ثابت شده و این به این معنا نیست که مشتق دوم,لزوما تابعی ثابت باشه!
در اسپلاین مکعبی ما در مشتق دوم,تابعی خطی(درجه یک) بدست میاریم و نه لزوما تابعی ثابت!
اینطور نیست؟؟؟
...