Coconvex Pointwise Approximation

Abstract

Assume that a function f ∈ C[−1, 1] changes its convexity at a finite collection Y := {y 1, ... y s} of s points yi ∈ (−1, 1). For each n > N(Y), we construct an algebraic polynomial Pn of degree ≤ n that is coconvex with f, i.e., it changes its convexity at the same points yi as f and |f(x)−Pn(x)| ≤ cω₂ (f, (√(1−x²))/n,x∈[−1,1], where c is an absolute constant, ω₂(f, t) is the second modulus of smoothness of f, and if s = 1, then N(Y) = 1. We also give some counterexamples showing that this estimate cannot be extended to the case of higher smoothness.

Нехай функція f ∈ C[−1,1] змінює свою опуклість у скінченному наборі Y := {y₁,...ys} точок yi ∈ (−1,1). Для кожного n > N(Y) будується алгебраїчний многочлен Pn степеня ≤n, який є коопуклим з f, тобто змінює свою опуклість в тих самих точках yi, що й f, а |f(x)−Pn(x)| ≤ cω₂ (f, (√(1−x²))/n,x∈[−1,1], де c — абсолютна стала, ω₂(f,t)—другий модуль неперервності f, і якщо s=1, то N(Y)=1. Наведено також контрприклади, що показують, зокрема, неможливість поширення цієї оцінки для більшої гладкості.