लोरेंत्ज़ समष्टि

गणितीय विश्लेषण में, 1950 के दशक में जॉर्ज जी लोरेंत्ज़ द्वारा प्रस्तुत किया गया लोरेंत्ज़ स्थान, अधिक परिचित एलपी स्पेस के सामान्यीकरण हैं$L^{p}$ रिक्त स्थान।

लोरेंत्ज़ रिक्त स्थान द्वारा निरूपित किया जाता है $L^{p,q}$. की तरह $L^{p}$ रिक्त स्थान, वे एक मानक (गणित) (तकनीकी रूप से एक quesinorm ) की विशेषता है जो किसी फ़ंक्शन के आकार के बारे में जानकारी को एन्कोड करता है, जैसे कि $L^{p}$ मानदंड करता है। किसी फलन के आकार की दो बुनियादी गुणात्मक धारणाएँ हैं: फलन का ग्राफ़ कितना लंबा है, और यह कितना फैला हुआ है। लोरेंट्ज़ मानदंड दोनों गुणों पर सख्त नियंत्रण प्रदान करते हैं $L^{p}$ मानदंड, दोनों रेंज में माप को घातांकी रूप से पुनः स्केल करके ($p$) और डोमेन ($q$). लोरेंत्ज़ मानदंड, जैसे $L^{p}$ मानदंड, किसी फलन के मूल्यों की मनमानी पुनर्व्यवस्था के तहत अपरिवर्तनीय हैं।

परिभाषा

माप स्थान पर लोरेंत्ज़ स्थान $(X,\mu )$ जटिल-मूल्यवान मापने योग्य कार्यों का स्थान है $f$ X पर इस प्रकार है कि निम्नलिखित क्वासिनॉर्म परिमित है

$\|f\|_{L^{p,q}(X,\mu )}=p^{\frac {1}{q}}\left\|t\mu \{|f|\geq t\}^{\frac {1}{p}}\right\|_{L^{q}\left(\mathbf {R} ^{+},{\frac {dt}{t}}\right)}$ कहाँ $0<p<\infty$ और $0<q\leq \infty$. इस प्रकार, कब $q<\infty$,

$\|f\|_{L^{p,q}(X,\mu )}=p^{\frac {1}{q}}\left(\int _{0}^{\infty }t^{q}\mu \left\{x:|f(x)|\geq t\right\}^{\frac {q}{p}}\,{\frac {dt}{t}}\right)^{\frac {1}{q}}=\left(\int _{0}^{\infty }{\bigl (}\tau \mu \left\{x:|f(x)|^{p}\geq \tau \right\}{\bigr )}^{\frac {q}{p}}\,{\frac {d\tau }{\tau }}\right)^{\frac {1}{q}}.$

और जब $q=\infty$,

$\|f\|_{L^{p,\infty }(X,\mu )}^{p}=\sup _{t>0}\left(t^{p}\mu \left\{x:|f(x)|>t\right\}\right).$

यह सेट करने के लिए भी पारंपरिक है $L^{\infty ,\infty }(X,\mu )=L^{\infty }(X,\mu )$.

घटती व्यवस्था

फ़ंक्शन के मानों को पुनर्व्यवस्थित करने के तहत क्वासिनॉर्म अपरिवर्तनीय है $f$अनिवार्य रूप से परिभाषा के अनुसार। विशेष रूप से, एक जटिल-मूल्यवान औसत दर्जे का कार्य दिया गया $f$ माप स्थान पर परिभाषित, $(X,\mu )$, इसका घटता पुनर्व्यवस्था समारोह, $f^{\ast }:[0,\infty )\to [0,\infty ]$ के रूप में परिभाषित किया जा सकता है

$f^{\ast }(t)=\inf\{\alpha \in \mathbf {R} ^{+}:d_{f}(\alpha )\leq t\}$

कहाँ $d_{f}$ का तथाकथित वितरण कार्य है $f$, द्वारा दिए गए

$d_{f}(\alpha )=\mu (\{x\in X:|f(x)|>\alpha \}).$

यहाँ, सांकेतिक सुविधा के लिए, $\inf \varnothing$ होना परिभाषित किया गया है $\infty$.

दो कार्य $|f|$ और $f^{\ast }$ समतुल्य हैं, जिसका अर्थ है

$\mu {\bigl (}\{x\in X:|f(x)|>\alpha \}{\bigr )}=\lambda {\bigl (}\{t>0:f^{\ast }(t)>\alpha \}{\bigr )},\quad \alpha >0,$

कहाँ $\lambda$ वास्तविक रेखा पर Lebesgue माप है। संबंधित सममित ह्रासमान पुनर्व्यवस्था फलन, जिसके साथ समतुल्य भी है $f$, द्वारा वास्तविक रेखा पर परिभाषित किया जाएगा

$\mathbf {R} \ni t\mapsto {\tfrac {1}{2}}f^{\ast }(|t|).$

इन परिभाषाओं को देखते हुए, के लिए $0<p<\infty$ और $0<q\leq \infty$, लोरेंत्ज़ क्वासिनॉर्म द्वारा दिए गए हैं

$\|f\|_{L^{p,q}}={\begin{cases}\left(\displaystyle \int _{0}^{\infty }\left(t^{\frac {1}{p}}f^{\ast }(t)\right)^{q}\,{\frac {dt}{t}}\right)^{\frac {1}{q}}&q\in (0,\infty ),\\\sup \limits _{t>0}\,t^{\frac {1}{p}}f^{\ast }(t)&q=\infty .\end{cases}}$

लोरेंत्ज़ अनुक्रम रिक्त स्थान

कब $(X,\mu )=(\mathbb {N} ,\#)$ (गिनती माप चालू है $\mathbb {N}$), परिणामी लोरेंत्ज़ स्थान एक अनुक्रम स्थान है। हालांकि, इस मामले में विभिन्न संकेतन का उपयोग करना सुविधाजनक है।

परिभाषा।

के लिए $(a_{n})_{n=1}^{\infty }\in \mathbb {R} ^{\mathbb {N} }$ (या $\mathbb {C} ^{\mathbb {N} }$ जटिल मामले में), चलो ${\textstyle \left\|(a_{n})_{n=1}^{\infty }\right\|_{p}=\left(\sum _{n=1}^{\infty }|a_{n}|^{p}\right)^{1/p}}$ के लिए पी-नॉर्म को निरूपित करें $1\leq p<\infty$ और ${\textstyle \left\|(a_{n})_{n=1}^{\infty }\right\|_{\infty }=\sup _{n\in \mathbb {N} }|a_{n}|}$ ∞-आदर्श। द्वारा निरूपित करें $\ell _{p}$ परिमित पी-नॉर्म के साथ सभी अनुक्रमों का बानाच स्थान। होने देना $c_{0}$ संतोषजनक सभी अनुक्रमों का बानाच स्थान $\lim _{n\to \infty }a_{n}=0$, ∞-आदर्श के साथ संपन्न। द्वारा निरूपित करें $c_{00}$ केवल सूक्ष्म रूप से कई अशून्य प्रविष्टियों के साथ सभी अनुक्रमों का आदर्श स्थान। ये सभी स्थान लोरेंत्ज़ अनुक्रम रिक्त स्थान की परिभाषा में एक भूमिका निभाते हैं $d(w,p)$ नीचे।

होने देना $w=(w_{n})_{n=1}^{\infty }\in c_{0}\setminus \ell _{1}$ संतोषजनक सकारात्मक वास्तविक संख्याओं का अनुक्रम बनें $1=w_{1}\geq w_{2}\geq w_{3}\geq \cdots$, और मानदंड परिभाषित करें ${\textstyle \left\|(a_{n})_{n=1}^{\infty }\right\|_{d(w,p)}=\sup _{\sigma \in \Pi }\left\|(a_{\sigma (n)}w_{n}^{1/p})_{n=1}^{\infty }\right\|_{p}}$. लोरेंत्ज़ अनुक्रम स्थान $d(w,p)$ सभी अनुक्रमों के बनच स्थान के रूप में परिभाषित किया गया है जहां यह मानदंड परिमित है। समान रूप से, हम परिभाषित कर सकते हैं $d(w,p)$ पूरा होने के रूप में $c_{00}$ अंतर्गत $\|\cdot \|_{d(w,p)}$.

गुण

लोरेंत्ज़ रिक्त स्थान वास्तव में के सामान्यीकरण हैं $L^{p}$ रिक्त स्थान इस अर्थ में कि, किसी के लिए $p$, $L^{p,p}=L^{p}$, जो कैवलियरी के सिद्धांत से चलता है। आगे, $L^{p,\infty }$ एलपी स्पेस #कमजोर एलपी|कमजोर के साथ मेल खाता है $L^{p}$. वे Quasinorm|quasi-Banach रिक्त स्थान हैं (अर्थात, अर्ध-सामान्य स्थान जो पूर्ण भी हैं) और इसके लिए आदर्श हैं $1<p<\infty$ और $1\leq q\leq \infty$. कब $p=1$, $L^{1,1}=L^{1}$ एक मानदंड से लैस है, लेकिन यह संभव नहीं है कि एक मानदंड को क्वासिनॉर्म के समतुल्य परिभाषित किया जाए $L^{1,\infty }$, कमज़ोर $L^{1}$ अंतरिक्ष। एक ठोस उदाहरण के रूप में कि त्रिभुज असमानता विफल हो जाती है $L^{1,\infty }$, विचार करना

$f(x)={\tfrac {1}{x}}\chi _{(0,1)}(x)\quad {\text{and}}\quad g(x)={\tfrac {1}{1-x}}\chi _{(0,1)}(x),$ किसका $L^{1,\infty }$ अर्ध-मानक एक के बराबर है, जबकि उनके योग का अर्ध-मानक $f+g$ चार के बराबर।

अंतरिक्ष $L^{p,q}$ में निहित है $L^{p,r}$ जब कभी भी $q<r$. लोरेंत्ज़ रिक्त स्थान के बीच वास्तविक प्रक्षेप स्थान हैं $L^{1}$ और $L^{\infty }$.

धारक की असमानता

$\|fg\|_{L^{p,q}}\leq A_{p_{1},p_{2},q_{1},q_{2}}\|f\|_{L^{p_{1},q_{1}}}\|g\|_{L^{p_{2},q_{2}}}$ कहाँ $0<p,p_{1},p_{2}<\infty$, $0<q,q_{1},q_{2}\leq \infty$, $1/p=1/p_{1}+1/p_{2}$, और $1/q=1/q_{1}+1/q_{2}$.

दोहरी जगह

अगर $(X,\mu )$ एक गैर-परमाणु σ-परिमित माप स्थान है, तो
(i) $(L^{p,q})^{*}=\{0\}$ के लिए $0<p<1$, या $1=p<q<\infty$;
(ii) $(L^{p,q})^{*}=L^{p',q'}$ के लिए $1<p<\infty ,0<q\leq \infty$, या $0<q\leq p=1$;
(iii) $(L^{p,\infty })^{*}\neq \{0\}$ के लिए $1\leq p\leq \infty$. यहाँ $p'=p/(p-1)$ के लिए $1<p<\infty$, $p'=\infty$ के लिए $0<p\leq 1$, और $\infty '=1$.

परमाणु अपघटन

निम्नलिखित के लिए समकक्ष हैं $0<p\leq \infty ,1\leq q\leq \infty$.
(मैं) $\|f\|_{L^{p,q}}\leq A_{p,q}C$.
(द्वितीय) $f=\textstyle \sum _{n\in \mathbb {Z} }f_{n}$ कहाँ $f_{n}$ माप के साथ, समर्थन को अलग कर दिया है $\leq 2^{n}$, जिस पर $0<H_{n+1}\leq |f_{n}|\leq H_{n}$ लगभग हर जगह, और $\|H_{n}2^{n/p}\|_{\ell ^{q}(\mathbb {Z} )}\leq A_{p,q}C$.
(iii) $|f|\leq \textstyle \sum _{n\in \mathbb {Z} }H_{n}\chi _{E_{n}}$ लगभग हर जगह, जहाँ $\mu (E_{n})\leq A_{p,q}'2^{n}$ और $\|H_{n}2^{n/p}\|_{\ell ^{q}(\mathbb {Z} )}\leq A_{p,q}C$
(iv) $f=\textstyle \sum _{n\in \mathbb {Z} }f_{n}$ कहाँ $f_{n}$ अलग समर्थन है $E_{n}$, अशून्य माप के साथ, जिस पर $B_{0}2^{n}\leq |f_{n}|\leq B_{1}2^{n}$ लगभग हर जगह, $B_{0},B_{1}$ सकारात्मक स्थिरांक हैं, और $\|2^{n}\mu (E_{n})^{1/p}\|_{\ell ^{q}(\mathbb {Z} )}\leq A_{p,q}C$
(वी) $|f|\leq \textstyle \sum _{n\in \mathbb {Z} }2^{n}\chi _{E_{n}}$ लगभग हर जगह, जहाँ $\|2^{n}\mu (E_{n})^{1/p}\|_{\ell ^{q}(\mathbb {Z} )}\leq A_{p,q}C$.

यह भी देखें

• इंटरपोलेशन स्पेस
• हार्डी-लिटिलवुड असमानता

संदर्भ

• Grafakos, Loukas (2008), Classical Fourier analysis, Graduate Texts in Mathematics, vol. 249 (2nd ed.), Berlin, New York: Springer-Verlag, doi:10.1007/978-0-387-09432-8, ISBN 978-0-387-09431-1, MR 2445437.

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