О скалярных подходах к изучению предельного распределения нулей многочленов Эрмита–Паде для системы Никишина
- Авторы: Суетин С.П.1
-
Учреждения:
- Математический институт им. В. А. Стеклова Российской академии наук
- Выпуск: Том 80, № 1 (2025)
- Страницы: 85-152
- Раздел: Статьи
- URL: https://bakhtiniada.ru/0042-1316/article/view/306735
- DOI: https://doi.org/10.4213/rm10194
- ID: 306735
Цитировать
Аннотация
Обсуждается задача о существовании предельного распределения нулей многочленов Эрмита–Паде для пары функций, образующих систему Никишина. Предлагаются два новых скалярных метода исследования этой задачи. Первый метод основан на теоретико-потенциальной задаче равновесия, поставленной на двулистной римановой поверхности, и дальнейшем использовании метода Гончара–Рахманова–Шталя ($\operatorname{GRS}$-метод). Второй метод основан на существовании трехлистной римановой поверхности с наттолловским разбиением на листы, ассоциированной с заданной парой функций $f$, $f^2$, и использует только принцип максимума для субгармонических функций. Обсуждается связь предложенных методов и полученных результатов с методами и результатами Г. Шталя 1987–1988 гг. Представлены результаты численных экспериментов. Библиография: 109 названий.
Ключевые слова
Об авторах
Сергей Павлович Суетин
Математический институт им. В. А. Стеклова Российской академии наук
Автор, ответственный за переписку.
Email: suetin@mi-ras.ru
доктор физико-математических наук, без звания
Список литературы
- P. Amore, J. P. Boyd, F. M. Fernandez, “High order analysis of the limit cycle of the van der Pol oscillator”, J. Math. Phys., 59:1 (2018), 012702, 11 pp.
- C. M. Andersen, J. F. Geer, “Power series expansions for the frequency and period of the limit cycle of the van der Pol equation”, SIAM J. Appl. Math., 42:3 (1982), 678–693
- I. V. Andrianov, J. Awrejcewicz, Asymptotic methods for engineers, CRC Press, Boca Raton, 2024, 264 pp.
- А. И. Аптекарев, “Асимптотика аппроксимаций Эрмита–Паде для пары функций с точками ветвления”, Докл. РАН, 422:4 (2008), 443–445
- А. И. Аптекарев, В. И. Буслаев, А. Мартинес-Финкельштейн, С. П. Суетин, “Аппроксимации Паде, непрерывные дроби и ортогональные многочлены”, УМН, 66:6(402) (2011), 37–122
- A. I. Aptekarev, S. A. Denisov, M. L. Yattselev, Strong asymptotics of multiple orthogonal polynomials for Angelesco systems. Part I: Non-marginal directions, 2024, 48 pp.
- А. И. Аптекарев, С. Ю. Доброхотов, Д. Н. Туляков, А. В. Цветкова, “Асимптотики типа Планшереля–Ротаха для совместно ортогональных многочленов Эрмита и рекуррентные соотношения”, Изв. РАН. Сер. матем., 86:1 (2022), 36–97
- А. И. Аптекарев, В. А. Калягин, “Асимптотика корня $n$-й степени из полиномов совместной ортогональности и алгебраические функции”, Препринты ИПМ им. М. В. Келдыша, 1986, 60, 18 с.
- А. И. Аптекарев, Г. Лопес Лагомасино, А. Мартинес-Финкельштейн, “О системах Никишина с дискретными компонентами и слабой асимптотике многочленов совместной ортогональности”, УМН, 72:3(435) (2017), 3–64
- А. И. Аптекарев, В. Г. Лысов, “Системы марковских функций, генерируемые графами, и асимптотика их аппроксимаций Эрмита–Паде”, Матем. сб., 201:2 (2010), 29–78
- А. И. Аптекарев, В. Г. Лысов, “Многоуровневая интерполяция системы Никишина и ограниченность матриц Якоби на бинарном дереве”, УМН, 76:4(460) (2021), 179–180
- А. И. Аптекарев, Д. Н. Туляков, “Абелев интеграл Наттолла на римановой поверхности кубического корня многочлена третьей степени”, Изв. РАН. Сер. матем., 80:6 (2016), 5–42
- A. I. Aptekarev, M. L. Yattselev, “Pade approximants for functions with branch points – strong asymptotics of Nuttall–Stahl polynomials”, Acta Math., 215:2 (2015), 217–280
- Н. У. Аракелян, “Об эффективном аналитическом продолжении степенных рядов”, Матем. сб., 124(166):1(5) (1984), 24–44
- Ф. Г. Авхадиев, И. Р. Каюмов, С. Р. Насыров, “Экстремальные проблемы в геометрической теории функций”, УМН, 78:2(470) (2023), 3–70
- G. A. Baker, Jr., “Singularity structure of the perturbation series for the ground-state energy of a many-fermion system”, Rev. Modern Phys., 43:4 (1971), 479–531
- Дж. Бейкер мл., П. Грейвс-Моррис, Аппроксимации Паде, Мир, М., 1986, 504 с.
- Д. Барриос Роланиа, Дж. С. Джеронимо, Г. Лопес Лагомасино, “Рекуррентные соотношения высших порядков, аппроксимации Эрмита–Паде и системы Никишина”, Матем. сб., 209:3 (2018), 102–137
- J. Borcea, R. Bogvad, B. Shapiro, “On rational approximation of algebraic functions”, Adv. Math., 204:2 (2006), 448–480
- J. P. Boyd, Chebyshev and Fourier spectral methods, 2nd rev. ed., Dover Publications, Inc., Mineola, NY, 2001, xvi+668 pp.
- Л. С. Брындин, Б. В. Семисалов, В. А. Беляев, В. П. Шапеев, “Численный анализ разрушения одномерного течения полимерной жидкости с фронтом”, Журн. вычисл. матем. и матем. физ., 64:1 (2024), 162–175
- В. И. Буслаев, “О сходимости $m$-точечных аппроксимаций Паде набора многозначных аналитических функций”, Матем. сб., 206:2 (2015), 5–30
- В. И. Буслаев, “Необходимые и достаточные условия продолжимости функции до функции Шура”, Матем. сб., 211:12 (2020), 3–48
- В. И. Буслаев, С. П. Суетин, “О задачах равновесия, связанных с распределением нулей полиномов Эрмита–Паде”, Современные проблемы математики, механики и математической физики, Сборник статей, Труды МИАН, 290, МАИК “Наука/Интерпериодика”, М., 2015, 272–279
- Е. М. Чирка, “Потенциалы на компактной римановой поверхности”, Комплексный анализ, математическая физика и приложения, Сборник статей, Труды МИАН, 301, МАИК “Наука/Интерпериодика”, М., 2018, 287–319
- Е. М. Чирка, “Равновесные меры на компактной римановой поверхности”, Математическая физика и приложения, Сборник статей. К 95-летию со дня рождения академика Василия Сергеевича Владимирова, Труды МИАН, 306, МИАН, М., 2019, 313–351
- Е. М. Чирка, “Емкости на компактной римановой поверхности”, Труды МИАН, 311, Анализ и математическая физика (2020), 41–83
- M. B. Dadfar, J. Geer, C. M. Andersen, “Perturbation analysis of the limit cycle of the free van der Pol equation”, SIAM J. Appl. Math., 44:5 (1984), 881–895
- P. Deift, Orthogonal polynomials and random matrices: a Riemann–Hilbert approach, Courant Lect. Notes Math., 3, Courant Inst. Math. Sci., New York; Amer. Math. Soc., Providence, RI, 2000, viii+273 pp.
- E. O. Dobrolyubov, N. R. Ikonomov, L. A. Knizhnerman, S. P. Suetin, Rational Hermite–Pade approximants vs Pade approximants. Numerical results, 2023, 53 pp.
- E. O. Dobrolyubov, I. V. Polyakov, D. V. Millionshchikov, S. V. Krasnoshchekov, “Vibrational resonance phenomena of the OCS isotopologues studied by resummation of high-order Rayleigh–Schrödinger perturbation theory”, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer, 316 (2024), 108909, 13 pp.
- В. Н. Дубинин, “О гриновой энергии дискретного заряда на концентрических окружностях”, Изв. РАН. Сер. матем., 87:2 (2023), 69–88
- M. Fasondini, N. Hale, R. Spoerer, J. A. C. Weideman, “Quadratic Pade approximation: numerical aspects and applications”, Компьютерные исследования и моделирование, 11:6 (2019), 1017–1031
- А. А. Гончар, “О скорости рациональной аппроксимации некоторых аналитических функций”, Матем. сб., 105(147):2 (1978), 147–163
- А. А. Гончар, “5.6. Рациональная аппроксимация аналитических функций”, Исследования по линейным операторам и теории функций, 99 нерешенных задач линейного и комплексного анализа, Зап. науч. сем. ЛОМИ, 81, Изд-во “Наука”, Ленинград. отд., Л., 1978, 182–185
- A. A. Gonchar, “Rational approximation of analytic functions”, Linear and complex analysis problem book, Lecture Notes in Math., 1043, Springer-Verlag, Berlin, 1984, 471–474
- А. А. Гончар, “Рациональные аппроксимации аналитических функций”, Proceedings of the international congress of mathematicians (Berkeley, CA, 1986), т. 1, 2, Amer. Math. Soc., Providence, RI, 1987, 739–748
- А. А. Гончар, “Рациональные аппроксимации аналитических функций”, Совр. пробл. матем., 1, МИАН, М., 2003, 83–106
- А. А. Гончар, Е. А. Рахманов, “О сходимости совместных аппроксимаций Паде для систем функций марковского типа”, Теория чисел, математический анализ и их приложения, Сборник статей. Посвящается академику Ивану Матвеевичу Виноградову к его девяностолетию, Тр. МИАН СССР, 157, 1981, 31–48
- А. А. Гончар, Е. А. Рахманов, “Равновесные распределения и скорость рациональной аппроксимации аналитических функций”, Матем. сб., 134(176):3(11) (1987), 306–352
- А. А. Гончар, Е. А. Рахманов, В. Н. Сорокин, “Об аппроксимациях Эрмита–Паде для систем функций марковского типа”, Матем. сб., 188:5 (1997), 33–58
- А. А. Гончар, Е. А. Рахманов, С. П. Суетин, “Аппроксимации Паде–Чебышeва для многозначных аналитических функций, вариация равновесной энергии и $S$-свойство стационарных компактов”, УМН, 66:6(402) (2011), 3–36
- А. А. Гончар, С. П. Суетин, “Об аппроксимациях Паде мероморфных функций марковского типа”, Совр. пробл. матем., 5, МИАН, М., 2004, 3–67
- P. Henrici, “An algorithm for analytic continuation”, SIAM J. Numer. Anal., 3:1 (1966), 67–78
- Н. Р. Икономов, С. П. Суетин, “Скалярная задача равновесия и предельное распределение нулей полиномов Эрмита–Паде II типа”, Труды МИАН, 309, Современные проблемы математической и теоретической физики (2020), 174–197
- Н. Р. Икономов, С. П. Суетин, “Алгоритм Висковатова для полиномов Эрмита–Паде”, Матем. сб., 212:9 (2021), 94–118
- Н. Р. Икономов, С. П. Суетин, “Структура наттолловского разбиения для некоторого класса четырехлистных римановых поверхностей”, Тр. ММО, 83, № 1, МЦНМО, М., 2022, 37–61
- A. Katz, “The analytic structure of many-body perturbation theory”, Nuclear Phys., 29 (1962), 353–372
- А. В. Комлов, “Полиномиальная $m$-система Эрмита–Паде для мероморфных функций на компактной римановой поверхности”, Матем. сб., 212:12 (2021), 40–76
- А. В. Комлов, Р. В. Пальвелев, “Нули дискриминантов, построенных по полиномам Эрмита–Паде алгебраической функции, и их связь с точками ветвления”, Матем. сб., 215:12 (2024), 56–88
- А. В. Комлов, Р. В. Пальвелев, С. П. Суетин, Е. М. Чирка, “Аппроксимации Эрмита–Паде для мероморфных функций на компактной римановой поверхности”, УМН, 72:4(436) (2017), 95–130
- Н. С. Ландкоф, Основы современной теории потенциала, Наука, М., 1966, 515 с.
- А. Лопес-Гарсиа, Э. Минья-Диас, “Системы Никишина на звездных множествах: алгебраические свойства и слабая асимптотика соответствующих совместно ортогональных многочленов”, Матем. сб., 209:7 (2018), 139–177
- G. Lopez Lagomasino, S. Medina Peralta, J. Szmigielski, “Mixed type Hermite–Pade approximation inspired by the Degasperis–Procesi equation”, Adv. Math., 349 (2019), 813–838
- Г. Лопес Лагомасино, В. Ван Ассе, “Метод задачи Римана–Гильберта в применении к системе Никишина”, Матем. сб., 209:7 (2018), 106–138
- В. Г. Лысов, “Аппроксимации Эрмита–Паде смешанного типа для системы Никишина”, Труды МИАН, 311, Анализ и математическая физика (2020), 213–227
- В. Г. Лысов, “Распределение нулей многочленов совместной дискретной ортогональности в случае Анжелеско”, УМН, 79:6(480) (2024), 165–166
- А. Ф. Магнус, Ж. Менге, “Сильная асимптотика наилучших рациональных аппроксимаций экспоненты на конечном отрезке”, Матем. сб., 215:12 (2024), 89–147
- A. Martinez-Finkelshtein, E. A. Rakhmanov, “Do orthogonal polynomials dream of symmetric curves?”, Found. Comput. Math., 16:6 (2016), 1697–1736
- А. Мартинес-Финкельштейн, Е. А. Рахманов, С. П. Суетин, “Вариация равновесной энергии и $S$-свойство стационарного компакта”, Матем. сб., 202:12 (2011), 113–136
- A. Martinez-Finkelshtein, E. A. Rakhmanov, S. P. Suetin, “Asymptotics of type I Hermite–Pade polynomials for semiclassical functions”, Modern trends in constructive function theory, Contemp. Math., 661, Amer. Math. Soc., Providence, RI, 2016, 199–228
- T. Mano, T. Tsuda, “Hermite–Pade approximation, isomonodromic deformation and hypergeometric integral”, Math. Z., 285:1-2 (2017), 397–431
- Е. М. Никишин, “Об асимптотике линейных форм для совместных аппроксимаций Паде”, Изв. вузов. Матем., 1986, № 2, 33–41
- Е. М. Никишин, В. Н. Сорокин, Рациональные аппроксимации и ортогональность, Наука, М., 1988, 256 с.
- J. Nuttall, “Asymptotics of diagonal Hermite–Pade polynomials”, J. Approx. Theory, 42:4 (1984), 299–386
- J. Nuttall, “Asymptotics of generalized Jacobi polynomials”, Constr. Approx., 2:1 (1986), 59–77
- J. Nuttall, S. R. Singh, “Orthogonal polynomials and Pade approximants associated with a system of arcs”, J. Approx. Theory, 21:1 (1977), 1–42
- G. Pereira, A. E. Johnson, Y. Bilodid, E. Fridman, D. Kotlyar, “Applying the Serpent-DYN3D code sequence for the decay heat analysis of metallic fuel sodium fast reactor”, Ann. Nuclear Energy, 125 (2019), 291–306
- Е. А. Перевозникова, Е. А. Рахманов, Вариация равновесной энергии и $S$-свойство компактов минимальной емкости, Рукопись, 1994
- M. Potier-Ferry, “Asymptotic numerical method for hyperelasticity and elastoplasticity: a review”, Proc. R. Soc. A, 480:2285 (2024), 20230714, 39 pp.
- M. Pusa, “Rational approximations to the matrix exponential in burnup calculations”, Nucl. Sci. Eng., 169:2 (2011), 155–167
- E. A. Rakhmanov, “Orthogonal polynomials and $S$-curves”, Recent advances in orthogonal polynomials, special functions and their applications (Univ. Carlos III de Madrid, Leganes, 2011), Contemp. Math., 578, Amer. Math. Soc., Providence, RI, 2012, 195–239
- Е. А. Рахманов, “Теорема Гончара–Шталя o $rho^2$ и связанные с ней направления исследований по рациональным аппроксимациям аналитических функций”, Матем. сб., 207:9 (2016), 57–90
- Е. А. Рахманов, “Распределение нулей полиномов Эрмита–Паде в случае Анжелеско”, УМН, 73:3(441) (2018), 89–156
- Е. А. Рахманов, С. П. Суетин, “Распределение нулей полиномов Эрмита–Паде для пары функций, образующей систему Никишина”, Матем. сб., 204:9 (2013), 115–160
- Е. А. Рахманов, С. П. Суетин, “Аппроксимации Чебышeва–Паде для многозначных функций”, Тр. ММО, 83, № 2, МЦНМО, М., 2022, 319–344
- E. B. Saff, V. Totik, Logarithmic potentials with external fields, Appendix B by T. Bloom, Grundlehren Math. Wiss., 316, Springer-Verlag, Berlin, 1997, xvi+505 pp.
- A. V. Sergeev, D. Z. Goodson, “Summation of asymptotic expansions of multiple-valued functions using algebraic approximants: application to anharmonic oscillators”, J. Phys. A, 31:18 (1998), 4301–4317
- R. E. Shafer, “On quadratic approximation”, SIAM J. Numer. Anal., 11:2 (1974), 447–460
- С. Л. Скороходов, Д. В. Христофоров, “Вычисление точек ветвления собственных значений, соответствующих волновым сфероидальным функциям”, Журн. вычисл. матем. и матем. физ., 46:7 (2006), 1195–1210
- В. Н. Сорокин, “Аппроксимации Эрмита–Паде функции Вейля и ее производной для дискретных мер”, Матем. сб., 211:10 (2020), 139–156
- H. Stahl, “A note on three conjectures by Gonchar on rational approximation”, J. Approx. Theory, 50:1 (1987), 3–7
- H. Stahl, “Three different approaches to a proof of convergence for Pade approximants”, Rational approximation and applications in mathematics and physics (Łancut, 1985), Lecture Notes in Math., 1237, Springer-Verlag, Berlin, 1987, 79–124
- H. Stahl, “Asymptotics of Hermite–Pade polynomials and related convergence results – a summary of results”, Nonlinear numerical methods and rational approximation (Wilrijk, 1987), Math. Appl., 43, D. Reidel Publishing Co., Dordrecht, 1988, 23–53
- H. Stahl, “The convergence of Pade approximants to functions with branch points”, J. Approx. Theory, 91:2 (1997), 139–204
- H. Stahl, “A potential-theoretic problem connected with complex orthogonality”, Recent trends in orthogonal polynomials and approximation theory, Contemp. Math., 507, Amer. Math. Soc., Providence, RI, 2010, 255–285
- H. R. Stahl, Sets of minimal capacity and extremal domains, 2012, 112 pp.
- С. П. Суетин, “Численный анализ некоторых характеристик предельного цикла свободного уравнения Ван дер Поля”, Совр. пробл. матем., 14, МИАН, М., 2010, 3–57
- С. П. Суетин, “Распределение нулей полиномов Паде и аналитическое продолжение”, УМН, 70:5(425) (2015), 121–174
- С. П. Суетин, “О новом подходе к задаче о распределении нулей полиномов Эрмита–Паде для системы Никишина”, Комплексный анализ, математическая физика и приложения, Сборник статей, Труды МИАН, 301, МАИК “Наука/Интерпериодика”, М., 2018, 259–275
- С. П. Суетин, “О распределении нулей полиномов Эрмита–Паде для комплексной системы Никишина”, УМН, 73:2(440) (2018), 183–184
- С. П. Суетин, “Об одном примере системы Никишина”, Матем. заметки, 104:6 (2018), 918–929
- S. P. Suetin, Hermite–Pade polynomials and analytic continuation: new approach and some results, 2018, 63 с.
- С. П. Суетин, “О существовании трехлистной поверхности Наттолла в некотором классе бесконечнозначных аналитических функций”, УМН, 74:2(446) (2019), 187–188
- С. П. Суетин, “Об эквивалентности скалярной и векторной задач равновесия для пары функций, образующей систему Никишина”, Матем. заметки, 106:6 (2019), 904–916
- С. П. Суетин, “Об интерполяционных свойствах полиномов Эрмита–Паде”, УМН, 76:3(459) (2021), 183–184
- S. P. Suetin, Maximum principle and asymptotic properties of Hermite–Pade polynomials, 2021, 13 pp.
- С. П. Суетин, “Асимптотические свойства полиномов Эрмита–Паде и точки Каца”, УМН, 77:6(468) (2022), 203–204
- С. П. Суетин, “Прямое доказательство теоремы Шталя для некоторого класса алгебраических функций”, Матем. сб., 213:11 (2022), 102–117
- С. П. Суетин, “Некоторые алгебраические свойства полиномов Эрмита–Паде”, Матем. заметки, 113:3 (2023), 448–452
- С. П. Суетин, “О сходимости рациональных аппроксимаций Эрмита–Паде”, УМН, 78:5(473) (2023), 185–186
- С. П. Суетин, “Принцип максимума и асимптотические свойства многочленов Эрмита–Паде”, УМН, 79:3(477) (2024), 181–182
- L. N. Trefethen, “Numerical analytic continuation”, Jpn. J. Ind. Appl. Math., 40:3 (2023), 1587–1636
- A. Trias, “The holomorphic embedding load flow method”, 2012 IEEE power and energy society general meeting (San Diego, CA, 2012), IEEE, 2012, 1–8
- A. Trias, “HELM: The holomorphic embedding load-flow method. Foundations and implementations”, Found. Trends Electr. Energy Syst., 3:3-4 (2018), 140–370
- W. Van Assche, “Pade and Hermite–Pade approximation and orthogonality”, Surv. Approx. Theory, 2006, no. 2, 61–91
- M. Van Dyke, “Computer-extended series – can we tame them?”, Trans. Inst. Eng., Aust., Mech. Eng., 8:4 (1983), 218–224
- M. Van Dyke, “Is computer extension of series a part of CFD?”, Proceedings of the ninth GAMM-conference on numerical methods in fluid mechanics (Lausanne, 1991), Notes Numer. Fluid Mech., 35, Friedr. Vieweg & Sohn, Braunschweig, 1992, 24–31
- Yidan Xue, S. L. Waters, L. N. Trefethen, “Computation of two-dimensional Stokes flows via lightning and AAA rational approximation”, SIAM J. Sci. Comput., 46:2 (2024), A1214–A1234
Дополнительные файлы
