• Nem Talált Eredményt

L 1 -konvergencia oszt´ alyok

4.3. Er˝ os approxim´ aci´ o

L2[0,1), ez´ert a jobb oldali els˝o t´enyez˝o n → ∞ eset´en 0-hoz tart. (4.21)-et figyelembe v´eve ebb˝ol

lim sup

n→∞

1 2n

2n

X

k=1

ψ(|SΦkf(x) −f(x)|) =∞

k¨ovetkezik. Ezzel a bizony´ıt´ast befejezt¨uk.

Megjegyezz¨uk, hogy a 4.2. T´etelben megfogalmazott ekvivalenci´at ebben a pontban v´egig csak az egyik ir´anyban haszn´altuk, azaz er˝os szumm´aci´os eredm´enyeket igazoltunk Sidon-t´ıpus´u egyenl˝otlens´egekb˝ol kiindulva. A ford´ıtott ir´anyra Kuznetsova a [Kuz12] cikkben, illetve a Motornij, Bab-enko, Dovgosej ´es Kuznetsova a [MoBaDoKu11] monogr´afi´aban tal´alhat´o p´elda t¨obbdimenzi´os trigonometrikus sorokkal kapcsolatos vizsg´alatokban.

4.3. Er˝ os approxim´ aci´ o

A k¨ovetkez˝okben Fourier-sorok er˝os approxim´aci´os tulajdons´agaival foglalko-zunk. Az el˝oz˝o ponthoz hasonl´oan itt is l´enyeges szerepet j´atszik egy dualit´asi rel´aci´o. Ebben az esetben ez a rendszer er˝os approxim´aci´os tulajdons´againak

´

es az eltolt index˝u Sidon-t´ıpus´u egyenl˝otlens´egeknek az ekvivalenci´aj´at fejezi ki.

A Φ rendszerre ´es az X, Y terekre ugyanazok a felt´etelek vonatkoznak, mint az el˝oz˝o pontban. Vizsg´alataink k¨oz´eppontj´aban a Fourier-r´eszlet¨ ossze-gek er˝os Y-oszcill´aci´oj´anak a konvergencia sebess´ege ´all, mert ebb˝ol sz´amos ismert eredm´eny, k¨ozt¨uk az er˝os de la Vall´ee Poussin-k¨ozepek konvergencia tulajdons´agai m´ar k¨ovetkezik. Az ´altal´anos´ıtott de la Vall´ee Poussin-k¨ozepet adott indexintervallumra vonatkoz´oan a Fourier-r´eszlet¨osszegek ´atlagak´ent defini´aljuk:

Vr,nΦ f= 1 r

Xr k=1

SΦk+nf (r, n∈N, f∈ CΦ).

Ennek a seg´ıts´eg´evel vezethetj¨uk be az f ∈ CΦ f¨uggv´eny Fourier-sor´anak

´

altal´anos´ıtott er˝os Y-oszcill´aci´oj´at:

Γ SΦ1+nf(x) −Vr,nΦ f(x), . . . , SΦr+nf(x) −Vr,nΦ f(x)

Y (r, n∈N, 0≤x < 1). Az Y =Lp (1≤p <∞) esetet p´eldak´ent v´eve az

1 r

Xr k=1

SΦk+nf(x) −Vr,nΦ f(x)

p1/p

¨

osszeget kapjuk.

Az er˝os approxim´aci´os tulajdons´agokat t¨obbnyire a Φ-polinomokkal val´o leg-jobb k¨ozel´ıthet˝os´eget m´er˝o EΦn mennyis´eggel fejezz¨uk ki. Ezt az

EΦnf= inf

p∈PnΦkf−pk (f∈ CΦ, n∈P)

106 Er˝os szumm´aci´o, er˝os approxim´aci´o

inf´ımummal ´ertelmezz¨uk.

Az al´abbi t´etel az eml´ıtett dualit´asi kapcsolatot fejezi ki az er˝os oszcill´aci´o

´es az eltolt index˝u Sidon-t´ıpus´u egyenl˝otlens´egek k¨oz¨ott.

4.6. T´etel ([FriSch98]). Legyen 0 ≤ x < 1 . Az al´abbi k´et tulajdons´ag ekvivalens:

i) van olyan C konstans, hogy tetsz˝oleges j, n ∈ N indexek ´es ck ∈ R (k=1, . . . , 2n) egy¨utthat´ok eset´en

1 2n

Z1

0

2n

X

k=1

ckDΦk+j2n(x, t)

dt ≤CkΓ(c1, . . . , c2n)kX, felt´eve, hogy P2n

k=1ck=0;

ii) van olyan C konstans, hogy tetsz˝oleges j, n ∈ N indexek ´es f ∈ CΦ f¨uggv´eny eset´en

Γ SΦj2n+1f(x) −V2Φn,j2nf(x), . . . , SΦ(j+1)2nf(x) −V2Φn,j2nf(x)

Y ≤CEΦj2nf . (A t´etel ´erv´enyben marad akkor is, ha mind i)-ben, mind pedig ii)-ben j2n-et tetsz˝oleges ` term´eszetes sz´ammal helyettes´ıtj¨uk.)

A 4.6. T´etelt felhaszn´alhatjuk a

Γ SΦj2n+1f(x) −f(x), . . . , SΦ(j+1)2nf(x) −f(x)

Y (n∈N)

er˝os Y-k¨ozepek approxim´aci´os tulajdons´againak vizsg´alat´ara is. Ehhez a t´etelbeli eredm´enyen t´ul el´eg csup´an a V2n,j2nf ´altal´anos´ıtott de la Vall´ee Poussin-k¨ozepek konvergencia sebess´eg´et ismerni. K¨onny˝u megmutatni, hogy a 4.6. T´etelhez hasonl´oan kapcsolat van |f(x) −V2n,j2nf(x)| konver-gencia sebess´ege ´es az ´altal´anos´ıtott de la Vall´ee Poussin magf¨uggv´enyek L1-norm´aj´ara vonatkoz´o becsl´esek k¨oz¨ott. Ez ut´obbi ´eppen a fenti t´etel i) pontj´ab´ol hi´anyz´o esetnek, azaz a ck = 1 (k =1, . . . , 2n) v´alaszt´ashoz tar-toz´o eltolt index˝u Sidon-t´ıpus´u egyenl˝otlens´egnek felel meg. K´et ok miatt tekintj¨uk k¨ul¨on ezt az esetet. Egyr´eszt az´ert, mert ez ¨onmag´aban is fon-tos approxim´aci´os eredm´enyeket gener´al, m´asr´eszt ´ıgy a konjug´alt trigono-metrikus sorokat is kezelni tudjuk. Az esetsz´etv´alaszt´asban term´eszetesen a Hardy-t´er atomos strukt´ur´aja is megjelenik.

A fent megfogalmazottakra adott p´eldak´ent tekints¨uk az 4.6. T´etel al´abbi k¨ovetkezm´eny´et.

4.1. K¨ovetkezm´eny. Legyen 1≤p <∞, ´es tegy¨uk fel, hogy a Φ rend-szerre az x pontban teljes¨ul az

1 n

Z1

0

Xn k=1

ckDΦk(x, t)

dt≤C1 n

Xn k=1

|ck|q1/q

(1 q + 1

p =1, k, n∈P)

4.3 Er˝os approxim´aci´o 107

Sidon-t´ıpus´u egyenl˝otlens´eg. Ekkor az er˝os Y-k¨ozepek konvergencia se-bess´eg´ere ´erv´enyes az

1 n

Xn k=1

SΦk+nf(x) −f(x)

p1/p

≤CEΦnf (n∈P, f∈ CΦ) becsl´es.

Az el˝oz˝o ponthoz hasonl´oan k¨ul¨on megvizsg´aljuk azt az esetet, amikor a Φ rendszerre teljes¨ul az S-tulajdons´ag. Ez vezetett ugyanis a trigonometri-kus ´es a Walsh-sorok exponenci´alis er˝os szumm´alhat´os´ag´ahoz, ami ezekre a rendszerekre a lehet˝o legjobb eredm´enynek bizonyult. Az eredm´eny¨unk azt fejezi ki, hogy az S-tulajdons´ag megfeleltethet˝o Fourier-sorok egy olyan egyszer˝u approxim´aci´os tulajdons´ag´anak, ami sz´amos k¨ovetkezm´ennyel j´ar.

Eml´ekeztetve a Hardy- ´es a BMO-terek k¨oz¨otti dualit´asi kapcsolatra a 4.6.

T´etel felhaszn´al´as´aval az al´abbi ekvivalenci´at fogalmazhatjuk meg.

4.7. T´etel ([FriSch98]). Az al´abbi h´arom tulajdons´ag egym´assal ekviva-lens:

i) a Φ rendszerre teljes¨ul az egyenletes S-tulajdons´ag;

ii) van olyan C konstans, amelyre 1

r Xr

k=1

SΦk+`f(x) −Vr,`Φf(x)

≤CEΦ`f (0≤x < 1, `, r∈N, f ∈ CΦ) ; iii) van olyan C konstans, amelyre

Γ SΦ`+1f(x) −Vr,`Φf(x), . . . , SΦ`+rf(x) −Vr,`Φf(x) BMO

[0,1) ≤C EΦ`f (0≤x < 1, `, r∈N, f∈ CΦ).

(Az egyenletes diadikus S-tulajdons´agnak az ii) ´es iii)-beli ` =j2n (j, n∈ N) indexv´alaszt´as felel meg.)

Az ii)-beli egyenl˝otlens´eg bal oldal´an szerepl˝o kifejez´est ´altal´anos´ıtott Fej´ er-oszcill´aci´onak nevezhetj¨uk. A t´etel ii) ´es iii) r´esz´enek ekvivalenci´aja azt jelenti, hogy az ´altal´anos´ıtott Fej´er-oszcill´aci´o ii)-beli approxim´aci´os tulaj-dons´aga maga ut´an vonja azt a l´atsz´olag er˝osebb eredm´enyt, hogy a BMO oszcill´aci´ok szint´en a legjobb k¨ozel´ıt´es sebess´eg´evel konverg´alnak.

Megjegyezz¨uk, hogy a 4.7. T´etelb˝ol sz´amos, a Fourier-sorok er˝os app-roxim´aci´oj´ara vonatkoz´o olyan eredm´eny ad´odik k¨ovetkezm´enyk´ent, ame-lyek t¨obbs´ege a trigonometrikus rendszer eset´en ismert ´es klasszikusnak sz´am´ıt. Az al´abbiakban n´eh´any ilyen p´eld´at mutatunk. Ezekben fel-haszn´aljuk a BMO-norm´ak ´es az Orlicz-norm´ak kapcsolat´ara vonatkoz´o kor´abbi meg´allap´ıt´asainkat.

108 Er˝os szumm´aci´o, er˝os approxim´aci´o

4.2. K¨ovetkezm´eny. Tegy¨uk fel, hogy a Φ rendszerre ´erv´enyes az egyen-letes S-tulajdons´ag. Ekkor az al´abbi egyenl˝otlens´egek x-ben egyenletesen teljes¨ulnek:

i) tetsz˝oleges 1≤p < ∞ eset´en 1

r Xr

k=1

SΦk+`f(x) −Vr,`Φf(x)

p1/p

≤CEΦ` f (0≤x < 1, r, `∈N, f∈ CΦ);

ii) legyen ϕ : [0,∞) 7→ R olyan monoton n¨oveked˝o f¨uggv´eny, amelyre limu0+ϕ(u) =0,´es amelyre alkalmas A sz´ammal ϕ(u)≤exp(Au) (u≥0) teljes¨ul. Ekkor

1 r

Xr k=1

ϕ

SΦk+`f(x) −Vr,`Φf(x)

≤CEΦ` f

(0≤x < 1, r, `∈N, f∈ CΦ, kfk≤1).

(DiadikusS-tulajdons´ag eset´en a fenti becsl´esek ´erv´enyben maradnak az `= j2n ´es r=2n (j, n∈N) indexek v´alaszt´asa mellett.)

Az 2. fejezetben t¨obb p´eld´at is eml´ıtett¨unk olyan ortonorm´alt rend-szererre, amelyre teljes¨ul az S-tulajdons´ag, ´es ´ıgy a fenti t´etelben, va-lamint a k¨ovetkezm´eny´eben megfogalmazott approxim´aci´os tulajdons´agok is. Egy m´as jelleg˝u, a konjug´alt trigonometrikus Fourier-sorokra vo-natkoz´o p´eld´at is szeretn´enk bemutatni. Ez kapcsol´odik Schipp Ferenc-nek [Sch92] azon eredm´eny´ehez, miszerint a konjug´alt trigonometrikus Dirichlet-magf¨uggv´enyekre is teljes¨ul az S-tulajdons´agot defini´al´o (4.14) egyenl˝otlens´eg. Ebb˝ol ad´od´oan minden olyan approxim´aci´os tulajdons´ag, ami az S-tulajdons´ag k¨ovetkezm´enye, a trigonometrikus Fourier-sorok mellett egyar´ant ´erv´enyes a konjug´alt trigonometrikus Fourier-sorokra is.

Speci´alisan mind a 4.6. T´etel, mind pedig a 4.2. K¨ovetkezm´eny ´all´ıt´asai fenn´alnak a konjug´alt trigonometrikus esetre is. Megjegyezz¨uk, hogy az F-tulajdons´ag nem teljes¨ul a konjug´alt magokra. Vizsg´alatainkban ez okozza a trigonometrikus Fourier-sorok ´es a konjug´alt Fourier-sorok approxim´aci´os viselked´ese k¨oz¨otti k¨ul¨onbs´eget.

4.8. P´elda. K¨ul¨onb¨oztess¨uk meg a konjug´alt trigonometrikus fogalmak jel¨ol´es´et az eredeti fogalmak´et´ol egy fel¨ul´ırt ”∼” jellel. Legyen f ∈ C[0,1), amelyre kfk≤1. Ekkor minden A > 0 eset´en van olyan C > 0, hogy

1 n

Xn k=1

exp(A|fSTk+nf(x) −VfTnf(x)|) −1≤C Enf (0≤x < 1, n∈P).

4.3 Er˝os approxim´aci´o 109

Speci´alisan, ha f Lipschitz-tulajdons´ag´u valamilyen 0 < α < 1 kitev˝ovel, akkor minden 1≤p <∞ eset´en l´etezik olyan C > 0, hogy

1 n

Xn

k=1

fSTkf(x) −ef(x)

p1/p

≤Cn−α (0≤x < 1, n∈P, f∈C[0, 1)). Hasonl´oan, minden A > 0 eset´en megadhat´o olyan C > 0, hogy

1 n

Xn k=1

exp(A|fSTkf(x) −f(x)e |) −1≤Cn−α (0≤x < 1, n∈P, kfk≤1).

Tekints¨uk most azt az esetet, amikor a Φ rendszerre az egyenletes F-tulajdons´ag is teljes¨ul. Ekkor a Φ-Fourier-sor de la Vall´ee Poussin-k¨ oze-pei konverg´alnak az adott f¨uggv´enyhez. Ezt figyelembe v´eve az er˝os de la Vall´ee Poussin-k¨ozepek konvergencia sebess´eg´ere vonatkoz´o becsl´est kapha-tunk a 4.6. T´etel ´es a 4.2. K¨ovetkezm´eny alkalmaz´as´aval ´ugy, hogy az r

´

es ` indexeket azonosaknak v´alasztjuk. Az al´abiakban egy olyan eredm´enyt mutatunk be, ami az er˝os de la Vall´ee Poussin-k¨ozepekre vonatkoz´o becsl´est speci´alis esetk´ent tartalmazza, ´es ami az F- ´es az S-tulajdons´agokb´ol ve-zethet˝o le. A trigonometrikus esetre az eredm´eny m´ar ismert volt, az itteni t´argyal´ast´ol elt´er˝o m´odonTotik Vilmos [Tot80] igazolta.

4.9. T´etel ([FriSch98]). Tegy¨uk fel, hogy a Φ rendszerre teljes¨ulnek az egyenletes F- ´es diadikus S-tulajdons´agok. Ekkor van olyan C > 0 kons-tans, amelyre

i) minden 1≤p <∞ eset´en 1

r Xr

j=1

SΦkjf(x) −f(x)

p1/p

≤C

log2n r

EΦk1f (0≤x < 1, r, n∈P, f∈ CΦ, 0 < k1<· · ·< kr ≤n);

ii) ha az N Young-f¨uggv´enyre el´eg nagy u eset´en N(u) = expu−1, akkor

Γ SΦk

jf(x) −f(x), . . . , SΦk

jf(x) −f(x) L

N ≤C

log 2n r

EΦk

1f (0≤x < 1, r, n∈P, f∈ CΦ, kfk≤1, 0 < k1 <· · ·< kr ≤n).

V´egezet¨ul megeml´ıtj¨uk ennek a t´etelnek egy, az er˝os de la Vall´ee-k¨ozepekre vonatkoz´o k¨ovetkezm´eny´et.

4.3. K¨ovetkezm´eny. Tegy¨uk fel, hogy a Φ rendszerre ´erv´enyes az egyen-letes S-tulajdons´ag. Legyen ϕ : [0,∞) 7→ R olyan monoton n¨oveked˝o f¨uggv´eny, amelyre limu0+ϕ(u) =0,´es amelyre van olyan A hogy

ϕ(u)≤exp(Au) (u≥0),

110 Er˝os szumm´aci´o, er˝os approxim´aci´o

valamint

ϕ(2u)≤Aϕ(u) (0 < u < 1). Ekkor

1 n

X2n k=n+1

ϕ

SΦkf(x) −f(x)

)≤Cϕ(EΦnf) (0≤x < 1, n∈P, f ∈ CΦ). Ezt az eredm´enyt a fenti t´etel ii) r´esz´eb˝ol kiindulva a trigonometrikus esetre vonatkoz´o, Totik Vilmos [Tot85] ´altal adott bizony´ıt´as adapt´al´as´aval igazol-hatjuk.

5. fejezet