A Viskovatov algorithm for Hermite-Pade polynomials

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

We propose and justify an algorithm for producing Hermite-Pade polynomials of type I for an arbitrary tuple of $m+1$ formal power series $[f_0,…,f_m]$, $m\geq1$, about the point $z=0$ ($f_j\in\mathbb{C}[[z]]$) under the assumption that the series have a certain (‘general position’) nondegeneracy property. This algorithm is a straightforward extension of the classical Viskovatov algorithm for constructing Pade polynomials (for $m=1$ our algorithm coincides with the Viskovatov algorithm).The algorithm is based on a recurrence relation and has the following feature: all the Hermite-Pade polynomials corresponding to the multi-indices $(k,k,k,…,k,k)$, $(k+1,k,k,…,k,k)$, $(k+1,k+1,k,…,k,k)$, …, $(k+1,k+1,k+1,…,k+1,k)$ are already known at the point when the algorithm produces the Hermite-Pade polynomials corresponding to the multi-index $(k+1,k+1,k+1,…,k+1,k+1)$.We show how the Hermite-Pade polynomials corresponding to different multi-indices can be found recursively via this algorithm by changing the initial conditions appropriately.At every step $n$, the algorithm can be parallelized in $m+1$ independent evaluations. Bibliography: 30 titles.

About the authors

Nikolay Rumenov Ikonomov

Institute of Mathematics and Informatics, Bulgarian Academy of Sciences

Email: nikonomov@math.bas.bg
PhD

Sergey Pavlovich Suetin

Steklov Mathematical Institute of Russian Academy of Sciences

Email: suetin@mi-ras.ru
Doctor of physico-mathematical sciences, no status

References

  1. 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.
  2. Дж. Бейкер мл., П. Грейвс-Моррис, Аппроксимации Паде, Мир, М., 1986, 504 с.
  3. 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
  4. B. Beckermann, G. Labahn, “A uniform approach for Hermite Pade and simultaneous Pade approximants and their matrix-type generalizations”, Numer. Algorithms, 3:1-4 (1992), 45–54
  5. B. Beckermann, G. Labahn, “Fraction-free computation of matrix rational interpolants and matrix GCDs”, SIAM J. Matrix Anal. Appl., 22:1 (2000), 114–144
  6. J. Della Dora, C. Di-Crescenzo, “Approximation de Pade–Hermite”, Pade approximation and its applications (Univ. Antwerp, Antwerp, 1979), Lecture Notes in Math., 765, Springer, Berlin–New York, 1979, 88–115
  7. H. Derksen, An algorithm to compute generalized Pade–Hermite forms, Tech. rep. 9403, Catholic Univ. Nijmegen, 1994
  8. 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
  9. T. M. Feil, H. H. H. Homeier, “Programs for the approximation of real and imaginary single- and multi-valued functions by means of Hermite–Pade-approximants”, Comput. Phys. Comm., 158:2 (2004), 124–135
  10. А. В. Комлов, Н. Г. Кружилин, Р. В. Пальвелев, С. П. Суетин, “О сходимости квадратичных аппроксимаций Шафера”, УМН, 71:2(428) (2016), 205–206
  11. В. А. Комлов, “Полиномиальная $m$-система Эрмита–Паде для мероморфных функций на компактной римановой поверхности”, Матем. сб., 212:12 (в печати)
  12. A. Lopez-Garcia, G. Lopez Lagomasino, “Nikishin systems on star-like sets: ratio asymptotics of the associated multiple orthogonal polynomials”, J. Approx. Theory, 225 (2018), 1–40
  13. В. Г. Лысов, “Аппроксимации Эрмита–Паде смешанного типа для системы Никишина”, Труды МИАН, 311 (2020), 213–227
  14. T. Mano, T. Tsuda, “Hermite–Pade approximation, isomonodromic deformation and hypergeometric integral”, Math. Z., 285:1-2 (2017), 397–431
  15. Е. М. Никишин, В. Н. Сорокин, Рациональные аппроксимации и ортогональность, Наука, М., 1988, 256 с.
  16. В. И. Парусников, “Алгоритм Якоби–Перрона и совместное приближение функций”, Матем. сб., 114(156):2 (1981), 322–333
  17. Г. Рутисхаузер, Алгоритм частных и разностей, ИЛ, М., 1960, 93 с.
  18. T. Sakurai, T. Torii, H. Sugiura, “An iterative method for algebraic equation by Pade approximation”, Computing, 46:2 (1991), 131–141
  19. Shengfeng Li, Yi Dong, “Viscovatov-like algorithm of Thiele–Newton's blending expansion for a bivariate function”, Mathematics, 7:8 (2019), 696, 15 pp.
  20. А. В. Сергеев, “Рекурсивный алгоритм для аппроксимаций Паде–Эрмита”, Ж. вычисл. матем. и матем. физ., 26:3 (1986), 348–356
  21. 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
  22. В. Н. Сорокин, “Аппроксимации Эрмита–Паде функции Вейля и ее производной для дискретных мер”, Матем. сб., 211:10 (2020), 139–156
  23. S. P. Suetin, Hermite–Pade polynomials and analytic continuation: new approach and some results, 2018
  24. С. П. Суетин, “Об эквивалентности скалярной и векторной задач равновесия для пары функций, образующей систему Никишина”, Матем. заметки, 106:6 (2019), 904–916
  25. С. П. Суетин, “Полиномы Эрмита–Паде и квадратичные аппроксимации Шафера для многозначных аналитических функций”, УМН, 75:4(454) (2020), 213–214
  26. A. Trias, “HELM: The holomorphic embedding load-flow method: foundations and implementations”, Foundations and Trends in Electric Energy Systems, 3:3-4 (2018), 140–370
  27. J. van Iseghem, “Vector orthogonal relations. Vector QD-algorithm”, J. Comput. Appl. Math., 19:1 (1987), 141–150
  28. J. van Iseghem, “Convergence of the vector QD-algorithm. Zeros of vector orthogonal polynomials”, J. Comput. Appl. Math., 25:1 (1989), 33–46
  29. B. Viscovatoff, “De la methode generale pour reduire toutes sortes des quantites en fractions continues”, Mem. Acad. Imp. Sci. St. Pťersbourg (5), I (1803–1806) (1809), 226–247
  30. R. Živanovič, “Continuation via quadratic approximation to reconstruct solution branches and locate singularities in the power flow problem”, 24th Mediterranean conference on control and automation (Athens, 2016), IEEE, 2016, 866–870

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2021 Ikonomov N.R., Suetin S.P.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).