Construction of interpolating and orthonormal multigenerators and multiwavelets on the interval

In den letzten Jahren haben sich Wavelets zu einem hochwertigen Hilfsmittel in der angewandten Mathematik entwickelt. Eine Waveletbasis ist im Allgemeinen ein System von Funktionen, das durch die Skalierung, Translation und Dilatation einer endlichen Menge von Funktionen, den sogenannten Mutterwavelets, entsteht. Wavelets wurden sehr erfolgreich in der digitalen Signal- und Bildanalyse, z. B. zur Datenkompression verwendet. Ein weiteres wichtiges Anwendungsfeld ist die Analyse und die numerische Behandlung von Operatorgleichungen. Insbesondere ist es gelungen, adaptive numerische Algorithmen basierend auf Wavelets für eine riesige Klasse von Operatorgleichungen, einschließlich Operatoren mit negativer Ordnung, zu entwickeln. Der Erfolg der Wavelet- Algorithmen ergibt sich als Konsequenz der folgenden Fakten: - Gewichtete Folgennormen von Wavelet-Expansionskoeffizienten sind in einem bestimmten Bereich (abhängig von der Regularität der Wavelets) äquivalent zu Glättungsnormen wie Besov- oder Sobolev-Normen. - Für eine breite Klasse von Operatoren ist ihre Darstellung in Wavelet-Koordinaten nahezu diagonal. - Die verschwindenden Momente von Wavelets entfernen den glatten Teil einer Funktion und führen zu sehr effizienten Komprimierungsstrategien. Diese Fakten können z. B. verwendet werden, um adaptive numerische Strategien mit optimaler Konvergenzgeschwindigkeit zu konstruieren, in dem Sinne, dass diese Algorithmen die Konvergenzordnung der besten N-Term-Approximationsschemata realisieren. Die maßgeblichen Ergebnisse lassen sich für lineare, symmetrische, elliptische Operatorgleichungen erzielen. Es existiert auch eine Verallgemeinerung für nichtlineare elliptische Gleichungen. Hier verbirgt sich jedoch eine ernste Schwierigkeit: Jeder numerische Algorithmus für diese Gleichungen erfordert die Auswertung eines nichtlinearen Funktionals, welches auf eine Wavelet-Reihe angewendet wird. Obwohl einige sehr ausgefeilte Algorithmen existieren, erweisen sie sich als ziemlich langsam in der Praxis. In neueren Studien wurde gezeigt, dass dieses Problem durch sogenannte Interpolanten verbessert werden kann. Dabei stellt sich heraus, dass die meisten bekannten Basen der Interpolanten keine stabilen Basen in L2[a,b] bilden. In der vorliegenden Arbeit leisten wir einen wesentlichen Beitrag zu diesem Problem und konstruieren neue Familien von Interpolanten auf beschränkten Gebieten, die nicht nur interpolierend, sondern auch stabil in L2[a,b] sind. Da dies mit nur einem Generator schwer (oder vielleicht sogar unmöglich) zu erreichen ist, werden wir mit Multigeneratoren und Multiwavelets arbeiten.