$\开始组$

我需要证明以下结果:

假设$1\leq p_1<p_2<+\infty$$\亩$那么,这是一个有限的度量$\mathscr{L}^{p_2}$.

以下是我的尝试:

$f\in\mathscr{L}^{p_2}(X,\mathscr{A},\mu)$.然后$f美元$是一个$\mathscr{A}$-可测量的功能,以便$|f|^{p_2}$是可积的。所以$\int(|f|^{p_2})^+d\mu=\int|f||^{p2}<+\infty$。对于x美元$在里面X美元$那个$|f(x)|\geq1$,我们有$|f(x)|^{p_1}\leq|f(x)|^}p_2}$。对于x美元$在里面X美元$这样的话$0\leq|f(x)|<1$,我们有$|f(x)|^{p_1}<1$.定义函数$克$通过出租\开始{align*}g(x)=\开始{cases}f(x)\quad&\text{if$|f(x)|\geq1$}\\\\1\quad&\text{if$0\leq|f(x)|<1$}。\结束{cases}\结束{align*}然后$|f(x)|^{p_1}\leq|g(x)^{p_2}$为所有人x美元$在里面X美元$.定义函数$小时$通过出租\开始{align*}h(x)=\开始{cases}f(x)\quad&\text{if$|f(x)|\geq1$}\\\\0\quad&\text{if$0\leq|f(x)|<1$}。\结束{cases}\结束{align*}然后$g(x)=h(x)+\chi_{A}$,其中$A=\{x\在x:0\leq|f(x)|<1\}中$、和$|g(x)|^{p_2}=|h(x)| ^{p_2}+\chi_{A}$为所有人x美元$在里面X美元$.

我们证明了这一点$|h|^{p_2}$$\mathscr{A}$-可衡量的。对于每个$t\geq1美元$,集合$\{x\在x:|h(x)|<t\}=\{x\in x:|f(x)|<t\}\in\mathscr{A}$,因为$|f美元|$是可积的,所以$\mathscr{A}$-可衡量的。对于每个$t<1$,集合$\{x\在x:|h(x)|<t\}=\{x\in x:|f(x)|<s\}\in\mathscr{A}$对一些人来说$x\in\mathbb{R}$因此,$|小时|$$\mathscr{A}$-可测量(和实际价值),等等$|h|^{p_2}$$\mathscr{A}$-可衡量的。

$|h|^{p_2}$$|f|^{p_2}$都是非负实值$\mathscr{A}$-可测量的功能,以便$|h(x)|^{p_2}\leq|f(x)^{p_2}$在每个位置保持x美元$在里面X美元$,因此$\int|h(美元)|^{p2}天\mu\leq\int|f|^{p2}天\mu<+\英尺$所以,$|h|^{P_2}$是可积的。$\亩$是可测空间上的有限测度$(X,\mathscr{A})$,因此$\int\chi美元_{A} d日\mu=\mu(A)<+\infty$等等$\chi_{A}$是可积的。因此,$整数|克|^{p2}天\mu=\int(|h|^{p_2}+\chi_{A})d\mu=\int|h|^{p2}天\mu+\int\chi_{A} d日\mu<+\英尺$.自$|f|^{p_1}$$|g|^{p_2}$是非负实数$\mathscr{A}$-上的可测量函数X美元$这样的话$|f(x)|^{p_1}\leq|g(x)^{p_2}$在每个位置保持x美元$在里面X美元$,我们有\开始{align*}\整型|f|^{p1}天\mu\leq\int|g|^{p2}天\mu<+\英尺。\结束{align*}因此,$|f|^{p_1}$是可积的,$f\in\mathscr{L}^{p_1}(X,\mathscr{A},\mu)$.

我的尝试正确吗?我对证明的部分没有信心$|h|^{p_2}$$\mathscr{A}$-可测量(例如,“每个$t<1$,集合$\{x\ in x:|h(x)|<t\}=\{x\ in x:|f(x)|<s\}\ in \mathscr{A}$对一些人来说$x\in\mathbb{R}$“)。我也不确定其他地方是否有错误。如果有人能帮我检查一下我的证明,我将不胜感激!非常感谢!


定义$\四元$$(X,\mathscr{A},\mu)$成为一个度量空间,并让美元$满足$1\leq p<+\infty美元$.然后$\mathscr{L}^p(X,\mathscr{A},\mu)$是全部的集合$\mathscr{A}$-可测量函数$f美元$这样的话$|f|^p美元$是可积的。


参考:

示例3.3.5来自测量理论唐纳德·科恩。

$\端组$
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  • 4
    $\开始组$ Hólder不等式适用于$f$和$1$,其中$p=p_2/p_1$意味着包含在内。 $\端组$ 评论 5月22日18:43
  • $\开始组$ @RyszardSzwarc非常感谢您的评论!我只是想确保我明白你的意思:我在下面贴出的答案是你的意思吗? $\端组$
    – 比尔斯
    评论 5月22日22:04

1答案1

重置为默认值
$\开始组$

感谢@RyszardSzwarc的评论。

$f\in\mathscr{L}^{p_2}(X,\mathscr{A},\mu)$,然后$\整数|f|^{p2}天\mu<+\英尺$.让$p=\压裂{p_2}{p_1}$$q=压裂{p_2}{p_2-p_1}$.然后$p,q\in[1,+\infty]$$\frac{1}{p}+\frac{1}{q}=1$.自$$\int\大||f|^{p_1}\大|^{p} d日\mu=\int\大||f|^{p_1}\Big|^{\frac{p_2}{p_1{}d\mu=\int |f|^{p2}天\mu<+\英尺$$由此可见$|f|^{p_1}\in\mathscr{L}^p(X,\mathscr{A},\mu)$.让$g=1美元$.然后$$\int|g|^qd\mu=\int|1|^qd\mu=\int 1d\mu=\mu(X)<+\infty$$因为$\亩$是有限的。因此,$g\in\mathscr{L}^q(X,\mathscr{A},\mu)$根据霍尔德不等式,\开始{align*}\int\大||f|^{p1}克\大|d\mu&=\int|f|^{p1}天\亩\\&\leq\||f|^{p_1}\|_p\|g\|_q\\&=\左(\int\Big||f|^{p_1}\Big| ^pd\mu\right)^{\frac{1}{p}}\left(\int|g|^qd\mu\rift)^{\frac{1}}{q}}\\&=\left(int|f|^{p_1\cdot\frac{p_2}{p_1}}d\mu\right)^{frac{1}{p}}\mu^{frac{1}}{q}}(X)\\&=\左(\int|f|^{p2}天\mu\右)^{\frac{1}{p}}\mu^{\frac{1{q}}(X)\\&<+\infty。\结束{align*}因此,$|f|^{p_1}$是可积的$f\in\mathscr{L}^{p_1}(X,\mathscr{A},\mu)$.


霍尔德不等式$\四元$ $(X,\mathscr{A},\mu)$成为一个度量空间,并让美元$q美元$满足$1\leq p\leq+\infty美元$$1\leq\leq+\infty美元$、和$\压裂{1}{p}+\压裂{1'{q}=1$.如果$f\in\mathscr{L}^p(X,\mathscr{A},\mu)$$g\in\mathscr{L}^q(X,\mathscr{A},\mu)$,然后$fg(美元)$属于$\mathscr{L}^1(X,\mathscr{A},\mu)$并满足$\int|fg|d\mu\leq\|f\|_p\|g\|_q$.

$\端组$
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    $\开始组$ 这正是我的意思。(+)此外,证明给出了$$\|f\|{p_1}\le\mu(X)^{(p_2-p_1)/(p_1p_2)}\|f\ |{p_2}$$ $\端组$ 评论 5月22日22:42
  • 1
    $\开始组$ @RyszardSzwarc非常感谢!事实上$$\int|f|^{p1}天\mu\leq\left(int|f|^{p2}天\mu\right)^{\frac{p_1}{p_2}}\mu(X)^{1-\frac}{p_2}$$,表示$$\left(\int|f|^{p1}天\mu\right)^{\frac{1}{p_1}}\leq\left(\int|f|^{p2}天\mu\右)^{\压裂{1}{p_2}}\mu(X)^{\frac{1}{p1}-\frac{1}{p_2}$$,它意味着$$\|f\|{p_1}\leq\mu(X)^{frac{p_2-p_1}{p_1p_2}}。$$但你能解释一下为什么这是一个重要的结果吗? $\端组$
    – 比尔斯
    评论 5月23日0:59
  • 1
    $\开始组$ 它对规范进行了比较。 $\端组$ 评论 5月23日3:27

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