Теорема Джексона.
Фундаментальне значення для конструктивної теорії функцій мало відкриття Джексоном можливості суттєвого уточнення класичної теореми Вейєрштраса і нове формулювання її у вигляді нерівності.
Теорема
2.1. Для
будь-якої функції
справедлива
оцінка

Доведення. Для доведення скористаємося наступною теоремою.
Теорема
2.2.
Нехай
функція
і має модуль неперервності
Покладемо

Тоді
при всіх
справедлива оцінка

Але
так як
, то тим більше

Якщо
– парне натуральне число,
,
то

Якщо
ж
число непарне,
то

Отже,
оцінка (1) справедлива для будь-якого
натурального

Зважаючи
на те, що для будь якої функції із


зрозуміло, що доведена теорема Джексона містить у собі другу теорему Вейєрштраса.
Наслідок
2.1. Якщо


В свою чергу звідси маємо
Наслідок
2.2.
Якщо у
існує обмежена похідно
то

Дійсно,
за цих умов

Узагальнення теореми Джексона.
У
1950 році С. Б. Стечкіним була опублікована
стаття, у якій один із параграфів
присвяченій узагальненню теореми
Джексона. Як відомо, Джексон довів
наступну теорему: якщо
має неперервну
-у
похідну
,
то

Таким чином, теорема Джексона дає оцінку зверху для найкращих наближень, якщо відомі диференційовані властивості функції, що апроксимується.
В 1947 році з’явилася робота С. Н. Бернштейна. Одна із теорем цієї роботи містить у якості наслідку таку пропозицію: нехай

Тоді

С. Б. Стечкіним доведено наступне узагальнення цих теорем:

Було отримано невелике посилення теореми Джексона о найкращих наближеннях періодичних функцій тригонометричними поліномами.
Лема
3.1.
Нехай
дано натуральне число
.
Існує послідовність ядер
,
де
є тригонометричний поліном порядку не
вище
,
який задовольняє умови:


і

У
якості ядер
можна взяти ядра Джексона достатньо
високої степені, тобто покласти

де
– ціле, не залежить від
,
натуральне
визначається із нерівності

а
обирається так, щоб виконувалось
нормування (1).
Лема
3.2.
Якщо
послідовність ядер
задовольняє усім умовам попередньої
леми, то

Доведення. Користуючись (3.2) і (3.3) маємо наступне


і лема доведена.
Теорема
3.1. Нехай

(3.5)
Доведення.
Нехай
послідовність ядер

задовольняє всі умови леми 1. Покладемо

Видно,
що
є тригонометричний поліном порядку не
вище
Оцінимо
.
Маємо

Тому

Оцінимо
останній інтеграл. Вважаючи в нерівності
(1.6)
,
отримаємо, що

Звідси і із (3.4) слідує:

Підставивши цю оцінку в (3.6), отримаємо твердження теореми.
Наслідок.
Нехай
– натуральне число,
– ціле невід’ємне.
Тоді

Дійсно, згідно (1.11),

Використання теореми 3.1 дає (3.7).
Теорема с. Н. Бернштейна.
Теорема
4.1.
Нехай
і
– її найкраще наближення поліномами
із
.
Якщо при всіх натуральних

тоді
при
можна стверджувати, що

А
якщо
,
то
.
Доведення.
Для
будь-якого натурального
існує тригонометричний поліном
порядку
не вище
,
для якого

Покладемо


Легко побачити, що

або

Візьмемо
будь-яке число
,
для якого

і
нехай
Тоді

Нехай
натуральне число
підібрано із умови

(очевидно,
).
В такому разі

Дамо
оцінку поліному


Звідси

отже,

де покладемо для кратності

З
іншого боку,
є тригонометричний поліном порядку не
вище
.
Отже, для його похідної на основі
нерівності С. Н. Бернштейна
справедлива оцінка

На основі формули Лагранжа

Тому

Зважаючи
на те що
і
об’єднані
єдиною умовою
,
остання нерівність показує, що

де
.
Помітно, що, в силу (4.1)

надамо останній нерівності вигляд

До
цих пір міркування однаково відносились
як до випадку, коли
так і до того, коли
Тепер нам треба розрізнити ці випадки.
Якщо
то

Але за (4.1)

Отже,

і

Інакше кажучи,

А
це означає, що
.
Якщо
ж
,
то нерівність (4.2) має вигляд

Із
нерівності
випливає, що

а
так як
(або
),
то

звідки

Позначимо
через
число, більше, ніж
і
,
знаходимо

Що і завершує доведення теореми.
