О тригонометрической сумме по модулю разбиения вещественной оси
А. А. Артемов,
В. Н. Чубариков Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова (г. Москва)
Аннотация:
Найдена оценка тригонометрической суммы вида
$$ S=\sum_{a<t_s\leq b}e^{2\pi if(t_s)}, $$
где
$a\geq 0,a\leq b$ — вещественные числа,
$t_s$ — возрастающая к бесконечности последовательность неотрицательных чисел,
$f(t)$ — гладкая вещественная функция.
Здесь также доказываются аналоги формул Эйлера, Сонина, Пуассона и ван дер Корпута для рассматриваемой суммы.
Пусть задана последовательность
$\Delta$ точек
$$ 0=t_0<t_1<t_2<\dots<t_s<\dots, \lim\limits_{n\to\infty}t_n=+\infty, $$
на положительной полуоси вещественной прямой.
Для неотрицательного числа
$x$ определим аналог целой части
$[x]_{\Delta},$ отвечающий последовательности
$\Delta: [x]_{\Delta}=t_s,$ если
$t_s\leq x<t_{s+1}, s\geq 0.$ Дробная часть
$\{x\}_{\Delta}$ определяется равенством
$$
\{x\}_{\Delta}=\frac{x-t_s}{t_{s+1}-t_s}, $$
если
$t_s\leq x<t_{s+1}, s\geq 0,$ причём
$0\leq\{x\}_{\Delta}<1.$
Определим аналог функции Бернулли, отвечающий последовательности
$\Delta: \rho_\Delta(x)=$ $=0,5-\{x\}_\Delta$.
Тогда справедлив следующий аналог теоремы ван дер Корпута для разбиений.
Пусть $\Delta=\{t_s\}, 0=t_0<t_1<\dots<t_s<\dots, $ —
разбиение полуоси $t\geq 0$ вещественной прямой, $\delta_s=t_{s+1}-t_s\geq 1, \delta(a,b)=\max\limits_{a\leq x\leq b}{\rho'_{\Delta}(x)}$
и пусть задана последовательность $\Delta_0=\{\mu_s\}, \mu_s=0,5(t_s+t_{s+1}), s\geq 0,$
и точки $a,b\in\Delta_0,$ пусть, также,
$f'(x)$ является непрерывной, монотонной и знакопостоянной функцией в промежутке $a< x\leq b,$ причём найдётся постоянная $\delta$ такая, что $0<2\delta\delta^{-1}(a,b)<1$ и что для всех $x$ из этого промежутка справедливо неравенство $|f'(x)|\leq\delta.$ Тогда имеем $$ \sum_{a<t_s\leq b}e^{2\pi if(t_s)}=\int\limits_{a}^{b}\rho'_\Delta(x)e^{2\pi if(x)} dx+10\theta\frac{\delta}{1-\delta\delta^{-1}(a,b)}, |\theta|\leq 1. $$
Ключевые слова:
разбиение вещественной оси, тригонометрические суммы по модулю разбиения, теорема Ван дер Корпута о замене тригонометрической суммы по модулю разбиения на интеграл, формулы Эйлера, Сонина, Пуассона суммирования по точкам разбиения.
УДК:
511.3
Поступила в редакцию: 23.06.2020
Принята в печать: 22.10.2020
DOI:
10.22405/2226-8383-2018-21-3-18-28