jagomart
digital resources
picture1_Solved Problems Pdf 175895 | 1103044245


 128x       Filetype PDF       File size 1.04 MB       Source: projecteuclid.org


File: Solved Problems Pdf 175895 | 1103044245
summable trigonometric series r d james l introduction one of the problems in the theory of trigono metric series in the form 1 1 od zyxwvutsrqponmlkjihgfedcbazyxwvutsrqponmlkjihgfedcba an cos nx b ...

icon picture PDF Filetype PDF | Posted on 28 Jan 2023 | 2 years ago
Partial capture of text on file.
                                  SUMMABLE TRIGONOMETRIC SERIES
                                                      R. D. JAMES
                        l Introduction. One of the problems in the theory of trigono-
                  metric series in the form
                  (1.1) -—OD + ΣzyxwvutsrqponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA {an cos nx + b  sin nx) = Σ «n(aθ
                                                                n
                  is that of suitably defining a process of integration such that, if the
                  series (1.1) converges to a function f(x), then f(x) is integrable and
                  the coefficients a  b  are given in Fourier form. The problem has been
                                      nf n
                  solved by Denjoy [3], Verblunsky [10], Marcinkiewicz and Zygmund [8],
                  Burkill [1], [2], and James [6]. In Verblunsky's paper and in BurkilΓs
                  first paper, additional hypotheses other than the convergence of (1.1)
                  were made, and in all the papers some modification of the form of the
                  Fourier formulas was necessary:
                       An extension of the problem is to consider series that are summable
                  (C, k), &2>1. This has been solved by Wolf [11] when the sum func-
                  tion is Perron integrable. The problem of defining a process of inte-
                  gration which may be applied to any series summable (C, k) may be
                  solved if an additional condition involving the conjugate series
                  (1.2) Σ (an sin nx - b cos nx) = -
                                                          n
                  is imposed. With this extra condition, it is proved, in § 2, that the
                  formal product of cos px or sin px and a series summable (C, k) to f(x)
                  is also summable (C, k) to f{x)c,o$px or /(a?) sin pa:.
                       In § 3, some properties of integrated series are discussed and then,
                  in § 4, it is shown that the generalized Pfc+^integral [7] integrates any
                  trigonometric series summable (C, k) and satisfying the extra condition.
                  In addition, the coefficients are given by a natural modification of the
                  Fourier formulas. These are the principal results of the paper. They
                  were described briefly for the special case k=2 in the author's invited
                  address at the 1954 Summer Meeting of the American Mathematical
                  Society.
                       It is also possible to improve the results slightly and only require
                  summability for all x in [0, 2π] with the possible exception of a count-
                  able set. This requires a minor modification in the definition of the
                    fc+2
                  P -integral and these changes are indicated in §§5 and 6.
                      Received December 20, 1954. Presented to the American Mathematical Society, June
                  19, 1954.
                                                            99
                           100 R. D. JAMES
                                   2 Formal multiplication of summable trigonometric series* Follow-
                           ing the notation of Hardy [4, § 5.4], let
                           (2.1)zyxwvutsrqponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA A° (x)=A (x)=Σ a (x), A*(x)=£ A^\x),
                                                           n          n                r
                                                                                r=o r=0
                           (2.2)
                           where
                                                                              an(x)=an cos nx + bn sin nx ,
                                                                          )=bcos nx — a smnx, n
                                                                                n                   n
                                           k
                           and let E n={n + k)\ln\k\. If A*(a?)/£7*->/(a?) as ^->CXD, the series (1.1)
                           is said to be summable (C, &) to /(#) and the notation is
                                  The formal product of g(x)=λ cos px-hì sin pa;, pl> 1, and the series
                           (1.1) is the series obtained by multiplying each term by g{x), replacing
                           the trigonometric products by sums of cosines and sines, and rearrang-
                           ing the terms in the form
                                                                   (un cos nx + v  sin nx) == Σ u (x),
                                                                                         n                         n
                           where
                           (2.3)
                           with the usual convention that a.(x)=a(x), b(x)=O, b-(x)=— b(x).
                                                                                             r          r           o                r               r
                           Similarly, the formal product of g(x) and the conjugate series (1.2) is
                                                                                                                 v
                                                              Σ (v  cos nx—u  sin nx) = — Σ n{%) >
                                                                      n               n
                                                              W = l W = l
                           where
                           (2.4) Vn{χ)
                                  Before proving the main result of this section, it is convenient to
                           find expressions for Uk (x) and V%(x). It will be seen later that it is suf-
                                                                    n
                                                           SUMMABLE TRIGONOMETRIC SERIES 101
                          ficient to consider the casezyxwvutsrqponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA x=0. The method is similar to that of Zyg-
                          mund [12], who proved the analogous result for Abel (or Poisson) sum-
                         mability.
                                 The definitions (2.1), with x=0, are equivalent to the identity
                          (2.5)
                          When the formulas (2.3), (2.4), with #=0, are substituted in the right
                          side of (2.5), the coefficient of λ\2 may be written in the form
                          (2.6)
                         and the coefficient of ìj2,
                         (2.7) (l-z)-*-*[(l-*
                                                                                  72 = 1 7^ = l
                                 The first series in (2.6) becomes
                                        22? —2 W /I oo \ \ (2J9-2 W oo Λ
                                      1
                                        W = 0 ) I \ 2 71 = 1 /) ( 71 = 0 j (τi = 0 j
                         where
                                                                                  \
                                                                         then
                                                                         (2.14) Σ K(^o)-^o)M^o)} =0 (C,
                                                                                                                                                                                            2
                                                                         (2.15) Ut(xo)=o(n«), Vl-\x)=o{n«).
                                                                                                                                                                                                                                                                                         Q
                                                                                             Proof. Since
                                                                                                                                                                           ()(xQ) cos w#-f &(#) sin
                                                                                                                                                                                                                                                                                              w           0
                                                                         with similar expressions for b (x  + x) and g(x  + x), formula (2.11) is
                                                                                                                                                                                                                                      n           0                                                                    o
                                                                         valid with Ul, λ, Al, replaced respectively by Un(x ), g(x ), Al(x ), and
                                                                         with similar replacements on the right side. Thus, 0                                                                                                                                                                                                                                              Q                                Q
                                                                         and this is equivalent to (2.14).
                                                                                              Similarly, since (2.13) imply
                                                                         for τ<^ky the other conclusions of the theorem follow from (2.11) and (2.12)
                                                                         with k replaced by k—2 and k — 1, respectively.
                                                                                              3. Integrated trigonometric series* In the work of Riemann there
                                                                         are two fundamental results for series (1.1) with coefficients a  and b
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      n                                   n
                                                                         tending to zero [13, §11.2]. These results have been generalized for
                                                                                                                                                                                          k                                                k
                                                                          series in which a =o(n ), b =o(n ). They involve generalized (symmet-
                                                                                                                                                               n                                                n
                                                                          ric) derivatives [13, §10.41] defined successively by
                                                                                                                                                                                                                                             x, h)= \imθ (F; x, h),
                                                                                                                                                                                                                                                                                                     p
                                                                         where, for p=2m,
The words contained in this file might help you see if this file matches what you are looking for:

...Summable trigonometric series r d james l introduction one of the problems in theory trigono metric form od zyxwvutsrqponmlkjihgfedcbazyxwvutsrqponmlkjihgfedcba an cos nx b sin n a is that suitably defining process integration such if converges to function f x then integrable and coefficients are given fourier problem has been nf solved by denjoy verblunsky marcinkiewicz zygmund burkill s paper burkil first additional hypotheses other than convergence were made all papers some modification formulas was necessary extension consider c k this wolf when sum func tion perron inte gration which may be applied any condition involving conjugate imposed with extra it proved formal product px or also o pa properties integrated discussed shown generalized pfc integral integrates satisfying addition natural these principal results they described briefly for special case author invited address at summer meeting american mathematical society possible improve slightly only require summability excepti...

no reviews yet
Please Login to review.