Optimization of a Polyhamonic Impulse

Authors

  • V. N. Ermolenko Ingineering company ?Vibroinnovation?, (Voronezh, Russian Federation)
  • V. A. Kostin Voronezh State University (Voronezh, Russian Federation)
  • D. V. Kostin Voronezh State University (Voronezh, Russian Federation)
  • Yu. I. Sapronov Voronezh State University (Voronezh, Russian Federation)

Keywords:

polyharmonic impulse, trigonometric polynom, asymmetry coefficient, optimization, Maxwell stratum, orthogonal polynomials

Abstract

In theory and practice of building some technical devices, it is necessary to optimize trigonometric polynomials. In this article, we provide optimization of a trigonometric polynomial (polyharmonic impulse) $f(t):=\sum\limits_{k=1}^n\,f_k\cos(kt)$ with the asymmetry coefficient $k := \frac{f_{max}}{|f_{min}|}, \ \ \ f_{max} \ \ := \max\limits_t\,f(t,\lambda), \ \ f_{min} := \min\limits_t\,f(t,\lambda)$. We have calculated optimal values of main amplitudes. The basis of the analysis represented in the article is the idea of the ``minimal Maxwell stratum'' by which we understand the subset of polynomials of a fixed degree with maximal possible number of minima under condition that all these minima are located at the same level. Polynomial $f(t)$ is then called maxwellian. The starting point of the present study was an experimentally obtained optimal set of coefficients $f_k$ for arbitrary $n$. Later, we proved uniqueness of the optimal polynomial with maximal number of minima on interval $[0,\pi]$ and derived general formula of a maxwellian polynomial of degree $n$, which was related to Fejer kernel with the asymmetry coefficient $n$. Thus, a natural hypothesis arose that Fejer kernel should define the optimal polynomial. The present paper provides justification of this hypothesis.

Author Biographies

V. N. Ermolenko, Ingineering company ?Vibroinnovation?, (Voronezh, Russian Federation)

кандидат физико-математических наук, доцент

V. A. Kostin, Voronezh State University (Voronezh, Russian Federation)

доктор физико-математических наук, профессор, зав. кафедрой математического моделирования

D. V. Kostin, Voronezh State University (Voronezh, Russian Federation)

кандидат физико-математических наук, доцент

Yu. I. Sapronov, Voronezh State University (Voronezh, Russian Federation)

доктор физико-математических наук, профессор

References

Даринский, Б.М. Бифуркации экстремалей фредгольмовых функционалов / Б.М. Даринский, Ю.И. Сапронов, С.Л. Царев // Современная математика. Фундаментальные направления. - М.: МАИ. - 2004. - Т. 12. - С. 3-140.

Ермоленко, В.Н. Инновационные решения для свайного фундаментостроения / В.Н. Ермоленко // Стройпрофиль. - 2010. - № 6 (84). - С. 20-22.

Шестаков, А.Л. Оптимальное измерение динамически искаженных сигналов / А.Л. Шестаков, Г.А. Свиридюк // Вестн. Юж.-Урал. гос. ун-та. Серия "Математическое моделирование и программирование". - 2011. - № 17(234), вып. 8. - С. 70-75.

Маслов, В.П. Теория возмущений и асимптотические методы / В.П. Маслов. - М.: Изд-во МГУ, 1965. - 553 с.

Брекер, Т. Дифференцируемые ростки и катастрофы / Т. Брекер, Л. Ландер. - М.: Мир, 1977. - 208 с.

Гилмор, Р. Прикладная теория катастроф. Т.1 / Р. Гилмор. - М.: Мир, 1984. - 350 с.

Арнольд, В.И. Особенности дифференцируемых отображений / В.И. Арнольд, А.Н. Варченко, С.М. Гусейн-Заде. - М.: МЦНМО, 2004. - 672 с.

Постон, Т. Теория катастроф и ее приложения / Т. Постон, И. Стюарт. - М.: Мир, 1980. - 608 с.

Сегё, Г. Ортогональные многочлены / Г. Сегё. - М.: Физматлит, 1962. - 500 с.

Issue

Section

Mathematical Modelling