On splitting for cubic spline wavelets with four zero moments on an interval
В пространстве кубических сплайнов построены вейвлеты, удовлетворяющие однородным граничным условиям Дирихле и обнулению первых четырех моментов. Получены неявные соотношения, связывающие сплайн-коэффициенты разложения на начальном уровне со сплайн-коэффициентами и вейвлет-коэффициентами на вложенном уровне ленточной системой линейных алгебраических уравнений с невырожденной матрицей. После расщепления на четные и нечетные уравнения матрица преобразования имеет пять (вместо трех в случае двух нулевых моментов) диагоналей. Доказано наличие строгого диагонального доминирования по столбцам. Для сравнения использованы вейвлеты с двумя нулевыми моментами и интерполяционные кубические сплайновые вейвлеты. Результаты численных экспериментов показывают, что схема с четырьмя нулевыми моментами точнее при аппроксимации функций, но грубее при аппроксимации второй производной. The article examines the problem of constructing a splitting algorithm for cubic spline wavelets. First, a cubic spline space is constructed for splines with homogeneous Dirichlet boundary conditions. Then, using the first four zero moments, the corresponding wavelet space is constructed. The resulting space consists of cubic spline wavelets that satisfy the orthogonality conditions for all thirddegree polynomials. The originality of the research lies in obtaining implicit relations connecting the coefficients of the spline expansion at the initial level with the spline coefficients and wavelet coefficients at the embedded level by a band system of linear algebraic equations with a nondegenerate matrix. Excluding the even rows of the system, the resulting transformation algorithm is obtained as a solution to a sequence of band systems of linear algebraic equations with five (instead of three in the case of two zero moments) diagonals. The presence of strict diagonal dominance over the columns is proved, which confirms the stability of the computational process. For comparison, we adopt the results of calculations using wavelets orthogonal to first-degree polynomials and interpolating cubic spline wavelets with the property of the best mean-square approximation of the second derivative of the function being approximated. The results of numerical experiments show that the scheme with four zero moments is more accurate in the approximation of functions, but becomes inferior in accuracy to the approximation of the second derivative.