Lp的共轭空间的证明

时间:2024-10-05 20:51:20 来源:电竞网


共轭空间的概念在数学中,特别是在泛函分析中,涉及到对于给定空间的所有线性泛函的集合。

下面证明Lp的共轭空间是Lq。

这个问题的证明比较复杂,一共分以下几步。

第一步,先假设给定一个函数y(t),然后对y(t)进行泛函∫x(t)。

对于泛函∫x(t),将ky(t)和y1+y2代入积分,∫x(t)明显符合加法运算和数乘运算,所以∫x(t)是一个线性泛函。同时因为||y||q是一个数字,所以f(x)是一个有界线性泛函。

这里的证明其实是把

整体当作一个泛函符号看待。

这一步的意思就是,在假设泛函∫x(t)满足牛顿-莱布尼茨公式的前提下,验证对于不同的函数y(t)这个泛函是一个线性泛函。

因为不是线性泛函的话就不一定存在一一对应的关系,共轭空间也就无从谈起。

第二步,假设给定任意一个线性泛函f(x),然后验证这个泛函本身要满足牛顿-莱布尼茨公式。

为了达到这个目的,就必须对f(x)进行分析。

作者在《有界线性泛函的积分性质》一文中,已经证明对于所有的阶梯函数x(t)。

有界线性泛函f(x)可以写成:

图1

对于Lp空间的f(x),

上图的附5.2指如下定理:

附5.3是指:

由图1,得到:

接下来证明Lp空间的共轭性质。

这里用到1/p+1/q=1即q=pq-p的条件。

上图是指有界函数逼近。

下面用到了Lp空间可分性的定理:

5.2.17的结论是因为下图,并且n趋于无穷时,f(xn)=f(x)。

以上第4步第5步的目的就是,假设存在Lp空间的有界线性泛函f(x)。则一定可以找到相对应的Lq空间的y(t),使得图1中的等式成立,并具有保范性质||f||=||y||。

因为共轭空间的一一对应特点,最后证明y(t)的唯一性:

上图的证明同样用到了泛函f(x)的线性性质。

Lp空间的共轭空间问题的证明是比较复杂的,要完全理解整个证明过程。须以图1为出发点,大概分为以下几个步骤:

1:假设泛函∫x(t)满足牛顿-莱布尼茨公式的前提下,验证对于不同的函数y(t)这个泛函是一个线性泛函。

2:假设给定任意一个线性泛函f(x),然后验证这个泛函本身要满足牛顿-莱布尼茨公式。

a: 首先证明有界线性泛函可以表示成图1的形式。

b:在图1的基础上,假设x(t)属于Lp空间,然后求出Lq共轭空间中相对应的y(t)。

c:最后证明保范性和唯一性。

整个证明的核心还是在于图1的证明,即有界线性泛函f(x)是否满足牛顿-莱布尼茨公式。

1/1页