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赫爾德不等式是數學分析的一條不等式,取名自奧圖·赫爾德(Otto H?lder)。這是一條揭示Lp空間相互關系的基本不等式。
基本形式
內容
設 ,若,則
若 ,則該不等式反向。
成立條件
僅當{{},{ }}中至少有一個為零數列或者,且,使得,
離散形式
內容
設
或
滿足條件的p,q稱為共軛指數,是規定,
若,則
若 ,則不等號反向。
成立條件
時,
,且
成立
積分形式
內容
設p、q為共軛指數,令
若
當
時,
,且
即 ,
…………………… ①
………… …………②
若 ,則不等號方向改變
成立條件
時,僅當
,使得
和在E上幾乎處處成立時①式成立
時,僅當
,使得
a.e.(almost everywhere)于E,且
時,
②式成立
其他證明
赫爾德不等式有許多證明,主要的想法是楊氏不等式。
如果,那么f在μ-幾乎處處為零,且乘積fg在μ-幾乎處處為零,因此赫爾德不等式的左端為零。如果 也是這樣。因此,我們可以假設 且 。
如果 或 ,那么不等式的右端為無窮大。因此,我們可以假設 和 位于內。
如果且,那么幾乎處處有,不等式就可以從勒貝格積分的單調性推出。對于 和 ,情況也類似。因此,我們還可以假設 。
分別用f和g除 ,我們可以假設:
我們現在使用楊氏不等式:
對于所有非負的a和b,當且僅當時
等式成立。
因此:
兩邊積分,得:.
這便證明了赫爾德不等式。
在 和 的假設下,等式成立當且僅當幾乎處處有
。更一般地,如果 和 位于 內,那么赫爾德不等式變為等式,當且僅當存在(即 且 ),使得:
的情況對應于中的。 =的情況對應于中的。
參考資料 >