Нерівність Гельдера

Нерівність Гельдера в функціональному аналізі і суміжних дисциплінах — це фундаментальна властивість просторів .

Формулювання

Нехай простір з мірою, — простір функцій вигляду із скінченним інтегровним -им степенем.

Тоді в останньому визначена норма

Нехай

Тоді

Доведення

Лема

Нехай — неперервна строго зростаюча функція. Тоді існує обернена функція і тоді для всіх додатних і

Нерівність переходить у рівність тоді і лише тоді якщо Для розуміння доведення достатньо просто намалювати з довільною

Власне доведення

Доведення нерівності Гельдера покладається на такий факт:

для всіх і для будь-яких додатних сталих і

(1)

де тобто

Для нерівність очевидна: оскільки і звідси з цього

Доведемо нерівність у загальному випадку. Використаємо лему наведену вище. Візьмімо Оскільки маємо і є неперервною і строго висхідною функцією. Отже, і з леми ми отримуємо

Видно, що нерівність переходить у рівність тоді і лише тоді коли що тотожно до

Покладемо і Завдяки (1) ми знаходимо

і звідси, беручи суму по всіх від 1 до

Отже, що і потрібно було довести.

Часткові випадки

Нерівність Коші — Буняковского

Поклавши , отримуємо Нерівність Коші—Буняковского для простору .

Евклідів простір

Розглянемо Евклідів простір або . -норма у цьому просторі має вигляд:

,

тоді: .

Простір lp

Нехай скінченна міра на . Тоді множина всіх послідовностей , таких що

,

називається . Нерівність Гельдера для цього простору має вигляд:

.

Ймовірнісний простір

Нехай ймовірнісний простір. Тоді складається з випадкових величин із скінченним моментом: , де символ позначає математичне сподівання.

Нерівність Гельдера в цьому випадку має вигляд:

Див. також

Джерела

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.