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球多项式的渐近 Nikolskii 常数估计

经典分析与常微分方程 2019-07-10 v1

摘要

Πnd\Pi_n^d 表示单位球面 SdRd+1\mathbb{S}^d\subset \mathbb{R}^{d+1} 上次数不超过 n 的球多项式空间,该球面配备表面积 Lebesgue 测度 dσd\sigma,并已归一化使得 Sddσ(x)=1\int_{\mathbb{S}^d} \, d\sigma(x)=1。本文建立了渐近 Nikolskii 常数 L(d):=limn1dimΠndsupfΠndfL(Sd)fL1(Sd), \mathcal{L}^\ast(d):=\lim_{n\to \infty} \frac 1 {\dim \Pi_n^d} \sup_{f\in \Pi_n^d} \frac { \|f\|_{L^\infty(\mathbb{S}^d)}}{\|f\|_{L^1(\mathbb{S}^d)}}, 与如下极值问题之间的紧密联系: Iα:=infakjα+1(t)k=1akjα(qα+1,kt/qα+1,1)L(R+) \mathcal{I}_\alpha:=\inf_{a_k} \Bigl\| j_{\alpha+1} (t)- \sum_{k=1}^\infty a_k j_{\alpha} \bigl( q_{\alpha+1,k}t/q_{\alpha+1,1}\bigr)\Bigr\|_{L^\infty(\mathbb{R}_+)} 其中下确界取遍所有满足该无穷级数在 R+\mathbb{R}_+ 上几乎处处绝对收敛的序列 {ak}k=1R\{a_k\}_{k=1}^\infty\subset \mathbb{R}。这里 jαj_\alpha 表示第一类 Bessel 函数,已归一化使得 jα(0)=1j_\alpha(0)=1,而 {qα+1,k}k=1\{q_{\alpha+1,k}\}_{k=1}^\infty 表示 jα+1j_{\alpha+1} 的所有正零点构成的严格递增序列。我们证明了对 α0.272\alpha\ge -0.272Iα=0qα+1,1jα+1(t)t2α+1dt0qα+1,1t2α+1dt=1F2(α+1;α+2,α+2;qα+1,124).\mathcal{I}_\alpha= \frac{\int_{0}^{q_{\alpha+1,1}}j_{\alpha+1}(t)t^{2\alpha+1}\,dt}{\int_{0}^{q_{\alpha+1,1}}t^{2\alpha+1}\,dt}= {}_{1}F_{2}\Bigl(\alpha+1;\alpha+2,\alpha+2;-\frac{q_{\alpha+1,1}^{2}}{4}\Bigr). 由此我们推得常数 L(d)\mathcal{L}^\ast(d)dd\to\infty 指数级快速趋于零:0.5dL(d)(0.857)d(1+εd)     with εd=O(d2/3). 0.5^d\le \mathcal{L}^{*}(d)\le (0.857\cdots)^{d\,(1+\varepsilon_d)} \ \ \ \ \ \text{with $\varepsilon_d =O(d^{-2/3})$.}

关键词

引用

@article{arxiv.1907.03832,
  title  = {Estimates of the asymptotic Nikolskii constants for spherical polynomials},
  author = {Feng Dai and Dmitry Gorbachev and Sergey Tikhonov},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1907.03832},
  year   = {2019}
}

备注

27 pages