Кіріспе

Көптамалар тізбегі

Чебышев көптамалары – косинус және синус функцияларымен байланысты көптамалардың екі тізбегі, олар және деп белгіленеді. Оларды бірнеше эквивалентті тәсілмен анықтауға болады, олардың бірі тригонометриялық функциялардан басталады:

Бірінші түрдегі Чебышев көптамалары былай анықталады:

Сонымен қатар, екінші түрдегі Чебышев көптамалары былай анықталады:

Бұл өрнектер көптамаларды анықтайтыны алғашқыда көрінбесе де, де Муавр формуласын қолдану немесе және үшін бұрыш қосындысы формулаларын қайталап жазу арқылы оны көрсетуге болады. Мысалы, бұрыш қосындысы формулаларынан тікелей шығатын екі есе бұрыш формулаларын, және алуға болады, бұл сәйкесінше x-тің полиномы және x-ке көбейтілген полином болып табылады. Осылайша және .

Tn(x) көптамаларының маңызды және ыңғайлы қасиеті – олар келесідей берілген ішкі көбейтуге қатысты ортогоналды:

және Un(x) басқа, ұқсас ішкі көбейтуге қатысты ортогоналды. Чебышев көптамалары Tn – аралықта абсолюттік мәні 1-ден аспайтын ең үлкен жетекші коэффициенті бар полиномдар. Олар сонымен қатар көптеген басқа қасиеттер үшін "шекті" полиномдар болып табылады. 1952 жылы Корнелиус Ланчос Чебышев көптамаларының сызықтық жүйелерді шешу үшін жуықтау теориясында маңызды екенін көрсетті; Tn(x) түбірлері, сонымен қатар Чебышев түйіндері деп аталады, полиномиалдық интерполяцияны оңтайландыру үшін сәйкес келетін нүктелер ретінде қолданылады. Нәтижесінде алынған интерполяциялық полином Рундж құбылысының мәселесін азайтады және максималды нормадағы үздіксіз функцияға ең жақсы полиномиалдық жуықтамаға жақын жуықтама береді, бұл "минимакс" критерийі деп те аталады. Бұл жуықтау тікелей Кленшоу-Куртис квадратурасы әдісіне әкеледі. Бұл көптамалар Пафнутий Чебышевтің құрметіне аталған. Әріп T, Чебышев есімінің Чебичефф, Чебышев (француз тілінде) немесе Чебышов (неміс тілінде) деген баламалы транслитерацияларына байланысты қолданылады.

Симметрия

Яғни, Чебышев полиномдарының жұп реттік саны жұп симметрияға ие және сондықтан x-тің тек жұп дәрежелерін ғана қамтиды. Чебышев полиномдарының тақ реттік саны тақ симметрияға ие және сондықтан x-тің тек тақ дәрежелерін ғана қамтиды.

Ескертпе

Эквиосцилляция теоремасы бойынша, ≤ n дәрежелі барлық полиномиалдардың арасында, f полиномиалы егер және тек қана егер -1 ≤ x0 < x1 < ⋯ < xn + 1 ≤ 1 болатын n + 2 нүкте болса, онда минималданады. Әрине, [интервал] аралығындағы нөлдік полиномиалды өзімен-өзі жуықтауға болады және ол ∞ нормасын минималдайды. Бірақ жоғарыда көрсетілгенде, оның максимумы тек n + 1 рет жетеді, себебі біз n ≥ 1 дәрежелі ең жақсы полиномиалды іздеп отырмыз (сондықтан бұрын айтылған теорема қолданылмайды).

Чебышев түріндегі көптік

N дәрежелі кез келген көпмүшелікті бірінші тектес Чебышев көпмүшеліктері арқылы өрнектеуге болады. Мұндай көпмүшелік p(x) мына түрде жазылады:

Чебышев пішіндес көпмүшеліктерді Кленшоу алгоритмімен есептеуге болады.