Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Стейн И.М. Сингулярные интегралы и дифференциальные свойства функций

.pdf
Скачиваний:
71
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
12.91 Mб
Скачать

260

Гл. VII. Возвращение к теории гармонических

функций

3.1.1.При доказательстве леммы мы воспользуемся обозначе­

ниями

F • G =

«о • v0 +

«, • и, +

. . . +

unvn,

где У7 =

0 ,

Щ,

ип)

и

G =

(v0, vx

 

* vn),

и,

кроме

того,

FXj=-^-%

 

тогда | VF |2 =

 

 

п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

2

If

I2.

Д а л е е

> r(F-G)

=

FX}-G

 

+ F-

GXj;

поэтому

 

 

1=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Следовательно,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

JL\Ff

=

q(q-2)\F

Г*

(FX} -F)2 +

q\F Г

8 {| FXj

| 2

. + FXjXj

• F).

Суммируя по

/

и принимая во

внимание, что Fxaxa

+ Fxlxl + • •

• • • + рхпхп

=

0,

получаем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b\Ff = q\Fri[{q-2)?i{FxrFf

 

+

 

\FfyZ\Fxi\i\.

 

Поэтому остается только

сравнить выражения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(q-2)21(FxrFy

 

+

\F\*2l\FXj\2

 

 

 

 

(22)

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Согласно

неравенству

Шварца 2

(^, • Л 2 < [ | F |2

2

I Fx.

I2 , по-

этому выражение

(22) не превышает

|.F|2| V / 7 ] 2

при q ^

2 и не пре­

вышает (<7 — 1) |F|2 | V F | 2

при о ^ 2 . Это показывает, что Д | 1 9 <|

^ C g j / 7 ^ - 2 ^ / 7

! 2 .

Подобным же образом оценка

выражения

Л j ,F |«

снизу при q ^

2 является простой и не использует на полную

мощ­

ность

условия

Коши — Римана

(18). Предположим

теперь, что

q <

2. В этом случае решающую роль играет следующее

уточнение

неравенства

Шварца:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ъ(Р*ГП2<(^ТТ)\Г\2%\РХ]\\

 

 

(23)

которое мы вскоре докажем. Считая, что оно верно, мы видим, что выражение (22) ограничено снизу выражением

 

1

 

 

Подставляя эту

оценку в

равенство для А [ F f,

получим, что

MFf^cq\Fr2\W\2,

где C

q = q \ \ + {q-2)(-^p[)]

при q^2.

§ 3. Применение к теории

HP-пространств

261

Лемма будет полностью доказана после того, как будет установ­ лено неравенство (23); в этом доказательстве обобщенные усло­ вия Коши — Римана будут использованы во всей полноте.

3.1.2.

Заметим

прежде всего, что

достаточно доказать

(23)

в

частном

случае, когда функции и0, ии

ип

действительнозначны,

т. е. когда рассматриваемые гильбертовы пространства

одномерны.

Переход к общему случаю осуществляется путем введения какого-

либо ортонормированного базиса.

 

 

 

 

 

 

Пусть

теперь Ж = (пг^)—матрица

порядка (n-f- 1 ) Х ( " + 1),

элементы которой mjh действительны. Рассмотрим две нормы для

таких

матриц. Первая — это

обычная

норма

|| Ж II

=

sup|^#(Т7) |,

супремум берется по всем векторам F единичной длины. Вторая —

норма

 

Гильберта — Шмидта

|||л?|11>

задаваемая

равенством

III Л IIP

— 2

I tnik ?•

В силу

неравенства Шварца

очевидно,

что

IIЛ II ^

 

/.

к

 

теперь, что матрица Ж симметрична

III

Л III. Предположим

и имеет след, равный нулю. Тогда мы можем усилить это нера­

венство:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 1 ^ 1 Р < ( 7 Г Т т ) | М 1 И 2 -

 

 

( 2 3 ' )

Для доказательства неравенства (23') заметим, что обе нормы инвариантны относительно ортогональных преобразований, и после подходящего выбора базиса в ( п + 1 ) - м е р н о м евклидовом про­ странстве мы можем считать, что симметричная матрица Ж диагональна; пусть диагональные элементы суть Яо, Яь . . . , Яп . Так как

п

след матрицы Ж равен нулю, то 2

^ / ^ 0. Поэтому^/, = —

2 ^/5

 

 

 

 

 

/ =

0

 

 

 

/

Ф

значит,

по

неравенству

Шварца

Я2,

2

А/

и, следовательно,

 

 

 

 

 

 

 

/ Ф и

 

 

 

 

 

 

'

 

 

 

 

i

 

 

 

Это

и есть

неравенство

(23') в случае диагональной

матрицы. Со­

гласно

сказанному выше,

неравенство

(23') доказано тем

самым

и для любой симметричной матрицы со следом, равным нулю.

Для

F =

(«о. " ь

« n ) положим

 

ди.

Обобщенные

tnik—"~fa'

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

условия

Коши — Римана

(18) означают в

точности,

что матрица

=

(trijh)

симметрична

и след ее равен нулю. Теперь нетрудно ви­

деть, что из (23') следует

(23); тем самым

лемма

полностью

дока­

зана.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2. Нр — пространства,

в частности

пространство

НК По анало-

логии с классической теорией определим n-мерный вариант про­

странства

Харди

следующим образом. Пусть вектор F =

= (и0, ыь

« n )

удовлетворяет обобщенным условиям Коши-^

262

Гл.

VII. Возвращение

к

теории

гармонических

функций

 

 

Римана

(18)

в R + + 1 . При

р>0

скажем, что F < = Я P , если

 

 

 

sup

/ (\F(x,

y)\pdx)llP

< o b .

 

 

(24)

Обозначим написанное

выше

выражение

через

II Flip . При

р~^\

это есть

норма.

 

 

 

 

 

 

 

 

На основании леммы из § 3.1 будет доказано, что некоторые

элементы классической

теории

{п =

1) Я^-пространств могут

быть

 

 

 

 

 

 

 

 

. п— 1

 

 

распространены на случаи

п

измерении

при р>

;

что

осо­

бенно интересно для наших

целей, сюда входит случай р =

1. Для

того чтобы понять проистекающие отсюда следствия, рассмотрим

сначала //^-пространства при

1 < р <

с о .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Итак, предположим,

что

F <= Нр'.

Тогда

в

силу

следствия

из

§

1.2.1 существует

такой

набор функций

/ 0 ,

/ ь

/ 2 ,

/„, каждая

из

которых

принадлежит

Lp(R"),

что

функции

Uj(x,

у)

суть

инте­

гралы

Пуассона

от

fh

/ =

0,

1,

п.

Согласно

§ 4.4

из гл. I I I ,

fj =

Rl(f0),

где

Ri,

/?а,

 

^„ — преобразования

Рисса.

Обратно,

пусть

/ 0 e Z / ( R N ) ,

и пусть

fl

=

Rj{f0)

и функции

и,(х,

у)

суть

инте­

гралы Пуассона о т / / , / =

О, 1,

п. Тогда F = («о,

щ

 

ип) <= Я р ;

более

того,

|| /„ ||„ <

|| F ||р < Ар

|| f0 ||р.

 

 

эквивалентность

про­

 

В

 

итоге

при

1 <

р

<

оо

установлена

странств HP

И пространств

L P ( R " ) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При р =

1 эквивалентность

не имеет места; можно рассматри­

вать

пространство Я 1

как

пространство,

заменяющее

L ! ( R N ) .

На­

шей целью будет показать, что в данном контексте различные ре­ зультаты, которые перестают выполняться для L 1 , имеют варианты, справедливые для Я 1 . Тем самым теоремы о пространстве Я 1 мож­ но рассматривать как результаты, представляющие собой в неко­

тором смысле аналоги и дополнения

результатов

гл. I и I I , касаю­

щихся слабого

типа

(1.1). В первой

теореме такого рода речь идет

по существу о максимальных функциях.

 

 

 

Теорема

6.

Пусть

F ^

H

1 . Тогда предел

lim F (х, у) = F (х)

существует

почти всюду

и

по

норме

L 1 ( R " ) .

Кроме

того,

f

sup\F(x,

y)\dx^Asup

 

\\F{x,

y)\dx =

\\F\\l.

 

 

 

 

 

 

J ' > 0 R

"

 

 

 

Прежде чем перейти к доказательству этой теоремы, мы сфор­ мулируем несколько следствий, которые более ясно покажут содер­ жание теоремы.

Пусть diio есть конечная мера на R " . Мы будем говорить, что преобразованием Рисса Rj(dno) является также мера, скажем, dnj,

§

8. Применение к теории Н?-пространств

263

если выполняется

равенство

 

 

 

(26)

где Д0 и р/ обозначают соответственно преобразования

Фурье

мер d\x0 и d\ij. Это определение, конечно, согласуется с обычным

определением

в силу

тождества

(8)

из гл. I I I (см. стр. 72).

 

В качестве частного случая этого определения мы можем рас­

смотреть случай, когда diiQ

= f0dx,

где

/ 0

< = L ' ( R n ) .

Скажем

тогда

по аналогии, что R] ( f 0 ) s L l

(R"), если существуют такие // ss L l ( R n ) ,

что fi

(x) =

i - r j r f 0

(*)•

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С Л Е Д С Т В И Е

1. Пусть с?ц0 есть конечная

мера

и

все

ее

преобра­

зования Рисса

также суть конечные меры

Rt(dnQ)

=

йц/,

/ = 1,

п.

Тогда

существуют

 

такие

функции

f0,

fi

 

/„

из

 

L 1 (R"),

что

dni =

f/dx,

} = 0,

1,

п.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пространство Н1

изоморфно

пространству функций

 

f0

из L 1

(/?"),

обладающих

 

тем

свойством,

что

Rj(fQ)

е= L 1

(R),

/== 1

п.

Норма

в Я 1

эквивалентна

норме

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

! l / o l l i +

2 l l t f / ( / o ) l l i .

 

 

 

 

 

 

Это пространство функций f0 состоит на самом деле из «дей­

ствительных

 

частей»

граничных

значений

функций

F из

Я 1 . Пред­

ставляется заманчивым называть это банахово пространство также

Я 1

в тех случаях, когда

нет опасности

спутать

его с первоначально

определенным

породившим

его пространством

функций F,

 

 

С Л Е Д С Т В И Е

2.

Пусть

f0

е= L 1 (R")

и Rj (/0)

е L 1 (R"),

Rj(J0)=fh

/ =

1, . . . . п.

Тогда

 

 

 

 

 

 

 

п

 

 

 

 

 

 

 

3.2.1. Докажем

теорему

6 и следствия из

нее. Начнем

с того,

что предположим, как это мы уже делали, что каждая из функций щ, входящих В вектор F (uQ, ии . . . . « „ ) , принимает значения в фиксированном конечномерном гильбертовом пространстве; назо­

вем его V\. Нам понадобится также другое конечномерное

гильбер­

тово пространство КгРассмотрим их прямую сумму

V =

Vl®V2;

V\ и V2

суть ортогональные дополнения друг к другу

в

V.

Подберем,

далее,

фиксированную

вектор-функцию,

заданную

на R + + 1 ,

Ф(х,

y) =

(v0{x, у), У , ( Х , у),

.... vn{x, у)),

такую, что

функции

v{ принимают значения в У 2

и

 

 

264

Гл.

VII. Возвращение

к теории гармонических

функций

 

1) V] удовлетворяют условиям

Коши — Римана (18);

 

2) |Ф(*. у)\ = с\(х,

у+1п-1

=

с(\х\2

 

+

 

+1(п+т.

 

Для этого

будем

считать, что V2 — обычное

(п + 1)-мерное

координатное

пространство

и что Н (х, у) — гармоническая

функ­

ция

\(х,у+

1) Г +

1 =

(| х |2 +

+

и2 )-( "-1 ) / 2 .1)

Для

любого

/,

 

положим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

< Э 2 Я

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ = 0

fc=0 '

дх,

'

дх.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В

 

 

 

 

Нетрудно убедиться, что выполняются

 

свойство 1) и свойство 2)

с с2 — (п2 — 1) (п2 — п).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Далее, для любого

е > 0

определим

 

 

функцую

FB

равенством

 

 

Fe

(х,

y) =

F(x, у + е) +

еФ (х, у).

 

(26)

Если

мы запишем

Fs(x, y) =

(ueQ(x,

у),

 

 

 

tfn(x,

г/)),

то

 

и* (*. У) = "/ (х, У + е) + во, (Л;, г/),

и, таким образом, функции ы/ принимают значения в Vx@V2 = V. Заметим также, что координаты и) вектора Fe удовлетворяют условиям Коши — Римана и что вектор-функции Fe непрерывны на R l + 1 .

В силу

наших предположений

относительно

F и в силу след­

ствия

из § 1.2.1 настоящей

главы

мы можем

утверждать, что

каждая из функций

и/(х, у)

есть

интеграл Пуассона

от конечной

меры. Таким образом, легко видеть,

что для любого

 

фиксирован­

ного е каждая из функций ut(x,

у + е) стремится

к

нулю при

\(х, ^ / ) 1 _ > 0 ° . (х, у) ^

R + + 1 . То же

самое

справедливо

и

относи­

тельно

координат

вектора

Ф (в

силу

свойства

2)), и,

значит,

I Fе (х> У) I

О П Р И

I (х, у) |-> °°

в

R+ + 1 . Вдобавок

к

этому

\Fe(x,

У) f = I F (х, у +

е) р + е2 | Ф (х, у) f > О в

силу

ортогональ­

ности

Vx и V2 в V. Таким

образом, функция | Fe

р гладкая, и мы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

_

j

 

 

 

 

можем

применить

лемму

из § 3.1 с q —^—.

В

результате

получим,

что A ( | F e | ?

) > 0

всюду.

Положим

 

 

 

 

 

 

ge(x) = \Fs(x,

0)f

=

(\F(x,

е

) | 2 +

8 2 | Ф ( ^ ,

0)р) ? / 2 .

 

')" Здесь и всюду в дальнейшем в этой

главе мы предполагаем, что п > 1.

В случае п = . 1 рассуждения необходимо

несколько модифицировать.

 

 

§ 3.

Применение

к теории

Н? -пространств

265

Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J " t e e ( * ) ) 2 d * =

^^(x,0)\dx<\lF\\l

+

e\\O\\l,

(27)

 

и"

 

R "

 

 

 

 

 

 

где

p—\lq;

здесь

важно,

что

тем

самым

р >

1. Пусть ge(x, у)

есть

интеграл

Пуассона от

g E . Мы утверждаем,

что

 

 

 

I Гг (х,

У) Г <

§г (х,

У),

(х, у) е

R"++ I .

(28)

Чтобы убедиться в справедливости (28), заметим, что как Fe,

так и

ge непрерывны в R + + 1 , причем

Fe

обращается в нуль на бесконеч­

ности. Имеем

А(| Fe

\i — g e ) ^

0,

и,

следовательно, в силу

прин­

ципа максимума из приложения В достаточно проверить, что нера­

венство (28)

выполняется на границе у = 0. Фактически там

имеет

место даже

равенство; значит, неравенство (28) доказано.

 

Выберем

теперь подпоследовательность из семейства

{gz(x)},

е—• (), которая

слабо сходится к функции g из L ? ( R n ) . В силу

(27)

II g

Ир ^ 1 1 F [|].

Если g(x,y)

обозначает

интеграл Пуассона от

g, то

из

(28) следует, что

 

 

 

 

 

\F(x,

y)f<g(x,

у).

(28')

Далее, согласно теореме о связи интеграла Пуассона и макси­ мальной функции (см. гл. I I I , стр. 77), мы имеем

sup | Р (х, у) \" < sup g (х, у) < {Mg) (х)

У>0

у>0

и, следовательно,

Тем самым доказано основное утверждение теоремы 6. Суще­ ствование почти всюду предела WmF(x, у) следует из того, что

этим свойством обладает интеграл Пуассона от конечной меры

(см.

§ 4.1 гл. I I I ) .

 

 

Сходимость почти всюду к

F(x) может быть доказана,

если

обратиться к неравенству (28'),

которое показывает, что функция

F(x,y) почти всюду нетангенциально ограничена; далее нужно при­ менить теорему 3 из настоящей главы.

Наконец, сходимость по L'-норме есть следствие сходимости почти всюду и только что доказанного неравенства, содержащего

максимальную функцию,

поскольку оно показывает, что

функция

| F (х,

у)

| ограничена сверху фиксированной суммируемой

функцией.

Для

доказательства

следствия

1 заметим

просто,

что

если

U/(x,

у)

суть

интегралы

Пуассона

от мер d\is

и d\ij = Rt(d\i0),

то

функция

F =

(u0,

ип)

удовлетворяет условиям Коши —Римана,

266

 

Гл.

VII.

Возвращение

к теории

гармонических

функций

 

Кроме

того,

sup||И;(х, y)\\is=\\d\iJ\\<

оо и поэтому Fе

Я 1 . Пусть

f,(x)

=

йно\\mul{x, у)\ существование

предела (по L'-норме) гаранти­

ровано

теоремой.

Если (1/ и f / — преобразования Фурье от d\it

и //

соответственно, то (ц(х,

у)) =

(х) е~2п 1х 1у .

Таким

образом,

fri (x)e~2nlx*y->fj(x)

 

при г/ - *0 .

Следовательно,

A/W = f / ( J t ) и

dnj fi dx.

Следствие 2 вытекает из сказанного выше: достаточно заметить,

что если d\it~f/(x)dx,

то II dp./II = II//II].

 

 

 

3.3.

Интеграл площадей

и пространство НК

Для

функции

f <== V

(R") мы изучали

в гл. I V , а также частично

в

настоящей

главе, три вспомогательных

связанных между собой

выражения,

а именно

 

 

 

 

 

 

 

g(f)(x),

 

S(f)(x),

gl(f)(x).

 

 

 

Они были определены следующим

образом. Если

и(х,

^ — инте­

грал Пуассона от f, то

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J" y\Vu(x,

у)\Чу

 

 

 

и

 

 

 

У)I2(тттттГу1'пdtdy

si(/)(*)•=(/Лv "(*-*>

Для того чтобы определить интеграл S, необходимо зафиксиро­ вать конус, фигурирующий в определении. Для дальнейшего будет удобно взять в качестве этого конуса обычный прямой круговой конус. Таким образом, мы задаем интеграл S формулой

 

 

 

S(f)(x)

= f j j \ 4u(x-t,

y)?yx-"dtdy

 

 

 

 

 

\\t\<y

 

 

 

 

Мы видели в гл. I V , что g (/)(х) <

cS (/)(x)KcKgl

(/)(х),

и доказали

в теоремах

1 и 2, что

 

 

 

 

 

 

 

Bp\\f\\p<\\g(f)\\p<c,\\gl(f)l<ApiJf\\p

 

 

при 1 <

р < о о , когда К ^ 2 .

 

 

 

 

Нашей

целью

будет дать обобщение этих фактов

на случай

/ з = 1

в

терминах

пространства

Я 1

и применить это

обобщение

ниже

в

§

3.4.

 

 

 

 

 

§

3. Применение к теории Н*'-пространств

267

Пусть F €= Нр,

1=^р; определим по аналогии интегралы

S(F)(x)~

и gl (F) (х):

 

 

gl

(F) (x) = l\\\VF(x-t,

у) f ( т т п г у Г у1~П d t d y

T •

 

 

Вновь, конечно, S (F) (x) ^

cKg*% [F)(x).

Мы доказали

следующие

результаты.

 

 

 

 

 

 

 

 

ТЕОРЕМА

7. Если

Fe=HP,

1 < р < о о ,

то \\gl(F)\\

<ApX\\F\\

 

при р>2/Х.

В частности, || S (F) \\р < Ар\\ F\\р.

Р

 

'

?

ТЕОРЕМА 8. Пусть F<=HP,

1 < р <

со. Тогда

Bp\\F\\p*Q\ S(F) \\р.

Можно

показать, что результаты

этого типа

остаются

справед­

ливыми и при р>(п

1)/п (см. ниже § 4.9), но и в данной

форму­

лировке теорема и ее доказательство

вполне типичны.

 

 

 

Интерес

к этим

теоремам

связан

у нас со случаем

р = = 1,

по­

скольку та часть теорем, которая соответствует

р > 1, содержится

в результатах гл. IV. В последующих рассуждениях

мы ограни­

чимся поэтому случаем р = 1.

 

 

 

 

 

 

3.3.1.

Доказательство теоремы 7.

При доказательстве

этой

и

последующих теорем будет очень удобно ограничиться

рассмотре­

нием подкласса в HP, который мы сейчас

определим.

 

 

 

Пусть Но состоит из всех функций F, для которых

1)F<=HP;

2) функция F непрерывна в R+ + 1 и быстро убывает на беско­ нечности, так что произведение pF ограничено на R + + 1 для любого полинома р от переменных х\, ..., хп и у;

3) свойство 2) выполняется также для частных производных от F по Х\, ..., хп и у любого порядка.

Для наших целей важен следующий факт.

 

ЛЕММА. Множество Но плотно в пространстве

Нр, 1 ^ р < о о .

При 1 < р < со доказательство леммы может

быть дано с по­

мощью непосредственного предельного перехода, поскольку преоб­

разования Рисса

непрерывны в L P . Отсутствие непрерывности при

р = 1 усложняет

дело для этого

важного

частного

случая, но

именно этот случай и интересует

нас здесь.

Отложим,

однако, до­

казательство леммы до § 3.3.3 и перейдем непосредственно к дока­ зательству теорем 7 и 8.

Предположим, что лемма верна; тогда нам нужно доказать, что

* > 2 > F ^ H l - (29)

Будет полезно в этом месте еще упростить нашу задачу, заменив F на F + еФ по аналогии с доказательством, проведен-

268

Гл.

VII.

Возвращение

к

теории

гармонических

функций

 

 

 

ным в § 3.2.1. Следует напомнить, что

координаты

вектор-функ­

ции Ф ортогональны координатам вектор-функции F, что они

удовлетворяют

условиям

 

Коши — Римана

и

что

|Ф(л:,

у)\ =

=

с\(х,

у -+- 1) Г " - 1 .

(Для

дальнейшего

надо

также

отметить,

что

|V<D| =

c'|(*. у+

 

 

1)\~я'2.)

возмущения

еФ, — конечно,

избавиться

от

Основная

цель введения

нулей функции

F;

действительно, | F +

еФ |2 = | F р +

е21 Ф |2 > 0.

Итак, нашей целью является доказательство неравенства

(19), где

F

заменено

на F +

еФ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Наши рассуждения будут модификацией рассуждений, приве­

денных для случая р >

1 в § 2 гл. IV и в особенности

в § 2.5.2

той

же главы. Проведем подробную параллель.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лемма

1 (стр. 104) будет заменена

неравенством

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C . f / ^ r ' l

VF | 2

> A ( f

 

 

 

F [ - £ |

|2,

 

 

 

(30)

которое является частным случаем леммы из § 3.1

настоящей

главы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лемма 2 (стр. 104) будет переформулирована с

 

небольшим

изменением.

Пусть

функция

G

непрерывна

в

R + + 1

 

и

класса С 2

в R + + I ,

у AG ^

L l (Rn++\

 

dydx)

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\G(x,

г/) К I

(х,

у) Г~\

 

i V G

(х,

 

у)

| <

А | (х,

у)

 

Г " " 1 _ Е ,

 

где е >

0.

Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J

|

yAGdxdy=

 

 

j" G(x,

0)dx.

 

 

 

 

 

 

(31)

 

 

 

 

 

 

R »+i

 

 

 

 

R «

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Наконец, вместо леммы 3 о максимальной функции и ее вари­

анта неравенства

(24)

(см. стр. ПО)

мы

будем

иметь

следующее

утверждение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для

любого фиксированного

 

ц, достаточно близкого

 

к

1, ц, <

1,

 

| F (х -

t,

у)

| <

(1 + 1t \ly)n>»FI (х),

 

 

J Р1 (х)

dx КА»\\Р||,.

(32)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R *

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Действительно,

согласно

неравенству

(24)

из

гл. I V , мы

имеем

 

 

 

 

\g(x-t,

 

y)\<A(l

 

+

 

 

 

M.JM{g)(x),

 

 

 

 

 

 

где g(x,

у)

есть

интеграл

Пуассона

произвольной

функции

 

g(x).

Привлечем

оценку

(28'),

а

именно

 

| F (х, у) \" ^.g

(х,

у),

где

g(x)=\F(x,

 

 

0)f.

 

Выберем

q =

n<l.

 

 

Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I F (х -

t,

у)

| = Аш

(1 +

| /

\ J y ) m

Mh

(g),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§

3.

Применение

к

теории

И к-пространств

 

269

и

неравенство

(32) доказано

с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r(x)=AmMll*(g)(x);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

если

учесть,

что при p=l/q

 

|| g fP <|| F ||,.

 

 

 

 

 

С какого бы фиксированного X,

X > 2,

мы ни начинали, мы

можем

найти такие

Л ' > 1 и u. < 1, где ц достаточно

близко к Ь

что Х' = Х— 1/р,. Положим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ • ( * ) =

{ ^ - " ( у ^ т т т Г n

№ ( x - t ,

 

y)dtdy,

 

 

 

 

 

 

 

 

R n + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где G(x,

у) =

\ F(x,

у) +

еФ(х,

у) |. Заметим (как и в § 2.5.2 гл. I V ) ,

что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J

I*(x)dx

=

ck,

J" j y A G { t ,

y)dtdy

 

=

cx,

j

G(t,

0)dt =

 

R "

 

 

 

 

R ^ 1

 

 

 

 

 

 

 

R "

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

cK,

\ F (x, 0) +

еФ (x,

0) I dx,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R "

 

 

 

 

 

 

если

только

мы

убедимся в том,

 

что G удовлетворяет требова­

ниям,

наложенным

при выводе

равенства (31).

 

 

 

 

 

Поскольку

функция

F е Но,

 

она

быстро

 

убывает

вместе

со

всеми

своими

частными

производными;

при этом

\Ф(х,

у)\ =

=

с|(х,

у + \)Гя~1

 

и

|УФ(х,

у)\ =

 

с'\(х,

у + 1)Г"~ 2 -

Следова­

тельно,

в силу (30), где вместо

F взята функция

 

F + еФ, получаем

 

 

 

 

 

 

 

Д | ^ + в Ф | < Л | ( * , г / + 1 ) Г ~ 3 .

 

 

Отсюда

следует,

что у AG е

Z,1 ( R + + I , dy dx).

Аналогично

 

и

 

 

 

 

 

 

|G(x, г / ) | < Л | ( х ,

 

у + О Г " - 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|VG(x, г / ) | < Л | ( х ,

г/ +

 

1 ) р - 2 .

 

 

 

 

Далее, снова в силу (30)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

gl

(F +

еФ)2

(х) <

C

l -

|J

j , ' -

( - ^ ^ г т т Г G A G

rf/ ^ *

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R ^ 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Последний

интеграл мажорируется с~'Г (х) F* е (х) ввиду (32); здесь

 

 

 

 

 

 

sup(тйгутт)^

 

 

~

 

 

'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

2

 

 

 

G{ х

U у )

П 8 W

 

 

 

 

 

 

 

 

 

. I .. I I * I

 

 

 

 

U У

II ^ . elk < Л И ' 7 + «Ф lli-

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ