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一、引言
1885年,Weierstrass 首先证明了多项式逼近连续函数的逼近定理,这个定理被称为Weierstrass定理
定理1 若 ,则对于任意给定的正数,都有代数多项式 满足不等式
||||<
定理2 若,则对于任意给定的正数,都有三角多项式(cos,sin) 满足不等式
||||<
本文通过构造n维欧氏空间上Poisson算子,利用这个算子和文献的证明方法,证明了n维空间上的Weierstrass逼近定理。
定理3 若 ,则对于任意给定的正数,都有多元三角多项式(cos,sin…cos,sin) 满足不等式
||||<
定理4若 ,则对于任意给定的正数 ,都有多元三角多项式满足不等式
||||<
二、预备知识
如果一个n维空间上的连续函数 ,对上的所有点 ,都不小于零,则说 是正函数,并记以。
定义:假设是映到自身的映射,如果它将中每一个正的函数都映射为正函数,那么说是一个正算子.
对于一个正的线性算子,倘若, 即 ,则有单调性不等式 即.特别由-||||||,得到(||)()(||) ,即|( )|(||) .
定理A 设是中的正线性算子序列,如果对于, 在上一致收敛于,则对于每个函数, 在上一致收敛于 .
定理B 设是中的正线性算子序列,如果对于,cos和sin, 在全实轴上一致收敛于 ,,则对于每个函数 , 在全实轴上一致收敛于 .
文献利用定理A,定理B证明了一维空间上的Weierstrass 逼近定理即定理1和定理2.
三、定理3,4的证明
仿照定理1和定理2的 证明,我们构造 维空间上的Poisson算子: ,令
容易验证Poisson算子满足以下的性质:
性质:(1)为一个正线性算子
(2)若,在一致收敛到
(3) 对,一致收敛到
证明:(1)显然是一个正线性算子
(2)的证明如下:
对 ,有
=1
对于cos有
=cos cos …cos=
对于sin 有
=sin sin …sin=
(3)的证明如下:
记{()} 任取, 对>0, >0
由 一致连续,当
||<时 (* )
记max||+1 时(﹡﹡)
对 在其上定义函数 ,,则当|| 时由(﹡)式及 (﹡﹡)式有
根据正线性算子 的单调性,有
由假定它一致收敛于:→→0
∴>0 N当 时 在 上一致成立
(2)
由不等式(1)和(2)有 当 时有
由的任意性知,当n→+∞ 时, 在 上一致收敛到 。
综上有(1),(2)和(3)的证明定理得证。
定理4的证明类似定理3的证明。
1885年,Weierstrass 首先证明了多项式逼近连续函数的逼近定理,这个定理被称为Weierstrass定理
定理1 若 ,则对于任意给定的正数,都有代数多项式 满足不等式
||||<
定理2 若,则对于任意给定的正数,都有三角多项式(cos,sin) 满足不等式
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本文通过构造n维欧氏空间上Poisson算子,利用这个算子和文献的证明方法,证明了n维空间上的Weierstrass逼近定理。
定理3 若 ,则对于任意给定的正数,都有多元三角多项式(cos,sin…cos,sin) 满足不等式
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定理4若 ,则对于任意给定的正数 ,都有多元三角多项式满足不等式
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二、预备知识
如果一个n维空间上的连续函数 ,对上的所有点 ,都不小于零,则说 是正函数,并记以。
定义:假设是映到自身的映射,如果它将中每一个正的函数都映射为正函数,那么说是一个正算子.
对于一个正的线性算子,倘若, 即 ,则有单调性不等式 即.特别由-||||||,得到(||)()(||) ,即|( )|(||) .
定理A 设是中的正线性算子序列,如果对于, 在上一致收敛于,则对于每个函数, 在上一致收敛于 .
定理B 设是中的正线性算子序列,如果对于,cos和sin, 在全实轴上一致收敛于 ,,则对于每个函数 , 在全实轴上一致收敛于 .
文献利用定理A,定理B证明了一维空间上的Weierstrass 逼近定理即定理1和定理2.
三、定理3,4的证明
仿照定理1和定理2的 证明,我们构造 维空间上的Poisson算子: ,令
容易验证Poisson算子满足以下的性质:
性质:(1)为一个正线性算子
(2)若,在一致收敛到
(3) 对,一致收敛到
证明:(1)显然是一个正线性算子
(2)的证明如下:
对 ,有
=1
对于cos有
=cos cos …cos=
对于sin 有
=sin sin …sin=
(3)的证明如下:
记{()} 任取, 对>0, >0
由 一致连续,当
||<时 (* )
记max||+1 时(﹡﹡)
对 在其上定义函数 ,,则当|| 时由(﹡)式及 (﹡﹡)式有
根据正线性算子 的单调性,有
由假定它一致收敛于:→→0
∴>0 N当 时 在 上一致成立
(2)
由不等式(1)和(2)有 当 时有
由的任意性知,当n→+∞ 时, 在 上一致收敛到 。
综上有(1),(2)和(3)的证明定理得证。
定理4的证明类似定理3的证明。