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赫爾德不等式
來源:互聯網

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

實數或復數列,a叫做多重指標,令

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

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

。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:

幾乎處處

的情況對應于中的。 =的情況對應于中的。

參考資料 >

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