§ 3.5 函数的最佳平方逼近用简单函数 p(x)逼近一个给定区间 [a,b]上的连续函数 f(x),是函数逼近要研究的问题。度量逼近误差的标准有多种,本节只介绍最佳平方逼近。
最佳平方逼近的概念

上的权函数。为上的内积(定义有则生成空间性无关上线且在设函数组
],[)(
.)()()(),],[
).()(
,)(
].,[,,,.
],[],,[)(,),(),(
1
21n
21
bax
dxxgxfxgfbac
xcxp
Hxp
bacs pan
babacxxx
b
a
n
i
ii
n
n
n




的最佳平方逼近。中对于为子空间则称满足若定义:对于给定的函数
)()(
),(m i n
),(
)(],,[)(
*
**
2
2
*
*
xfHxp
pfpf
pfpfpf
Hxpbacxf
n
Hp
n
n



nj
dxxxfxdxxxxc
njdxxxpxfx
c
I
dxxpxfxpfpfI
b
a
j
n
i
b
a
jii
b
a
j
j
b
a
:1
)()()())()()((
.:1,0)())()()((2
m i n))()()((),
1
2






(?


nnnnnn
n
n
b
a
jjj
b
a
jijijiij
b
b
b
c
c
c
aaa
aaa
aaa
dxxxfxfb
dxxxxaa


2
1
2
1
21
22221
11211
)()()(),(
)()()(),(
则得到记




。有所谓正交,即。构成作为基
,,,的正交多项式组且选取
,逼近函数注:常用多项式空间
0),(,)()(,
)()()(,,,,1
).(,,,,1
1
10
2
2

ji
n
i
ii
n
n
n
n
jixcxp
xxxxxxs p a n
xfxxxs p a nH


正交多项式及其在最佳逼近中的应用
.
),(
),(
,
),(
),(
)()()()(
2
),(1)(1
)(
)(],[)(,),(),(
11
1
11
111
1
10





kk
kk
k
kk
kk
k
kk
k
kk
kk
k
k
k
k
kk
n
x
x
a
aa
xx
a
a
x
bakx
kax
xbaxxx






)相邻三项有关系内。在区间)个互异的零点,且均(有)
式。则有性质:
次多项不为零的是最高次数项系数多项式,其中的正交上带权是区间设?
下面介绍几种常用的正交多项式
,2,1,0),()1()(H
:H e r m i t e ),)(,4
,2,1,0),()( U
:L a g u e r r e ),)(,0[3
,2,1,0) ),a r c c o s (c os ()(T
:C h e b y s h e v ),
1
1
)(]1,1[2
,2,1
])1[(
!2
1
)(
1)(L
),1)(]1,1[1
22
2
n
n
n
2
22
0








ne
dx
d
ex
ex
nex
dx
d
ex
ex
nxnx
x
x
n
x
dx
d
n
xL
x
Le g e n d r ex
x
n
n
xn
x
xn
n
n
x
x
n
n
n
n
埃尔密特(的正交多项式)上带权、区间(
拉盖尔(的正交多项式)上带权、区间切比雪夫(的正交多项式上带权、区间多项式:勒让德(的正交多项式上带权、区间
函数按正交多项式展开
.,,2,1,0,
),(
),(
00
00
00
)()()(),(
.,0)()()(),(
1
0
1
0
22
11
ni
f
c
b
b
b
c
c
c
a
a
a
dxxxfxfb
jidxxxxaa
ii
i
i
nnnn
b
a
jjj
b
a
jijijiij








系数的正规方程为:的最佳平方逼近则确定的正交多项式上带权是区间设
)()()(
,)(],[,,,
0
10
xcxpxf
xba
n
i
ii
n


多项式。上的三次最佳平方逼近,在例一:求 ]10[)( xexf?
展开。对交多项式适合,因此解:显然利用勒让德正
)(?
]1,1[,)(?]1,0[,)( 5.05.0
2
1
2
1
tf
teetfxexf t
tx
x

) ),12(3)12(5(0 0 33.0
)1)12(3(0 6 98 5.0)12(8 3 01.07 1 83.1)(
)35(0 0 33.0)13(0 6 98 5.08 3 01.07 1 83.1)(
0 0 19.0),
(0 5 59.0),
(
5 6 34.0),
(,4 3 66.3),
(
7
2
,
5
2
,
3
2
,2
)35(5.0)(),13(5.0)(,)(,1)(
3
2
32
3322
1100
33221100
3
3
2
210







xx
xxxp
tttttp
LfbLfb
Lf bLfb
aaaa
tttLttLttLtL