简介
数学上,称上的实值函数适合赫尔德条件,或称赫尔德连续,当存在非负常数,,使得,
这条件可以推广至任何两个
度量空间之间的函数。称为赫尔德条件的指数。如果,则函数适合
利普希茨条件。如果,则函数不过是
有界的。
由适合某个赫尔德条件的函数组成的
赫尔德空间,在泛函分析有关解偏微分方程的领域有基本地位。记为某个
欧几里得空间的开集,赫尔德空间所包含的函数,是直到n阶微分都适合指数的赫尔德条件。
赫尔德不等式是数学分析的一条不等式,取名自
奥托·赫尔德(Otto Hölder)。这是一条揭示
Lp空间的相互关系的
基本不等式:
设S为测度空间,,及,设f在内,g在内。则在内,且有
。
若S取作附计数测度,便得赫尔德不等式的特殊情形:对所有实数(或
复数),有
。
我们称p和q互为赫尔德共轭。
若取S为自然数集附计数测度,便得与上类似的
无穷级数不等式。
当p = q = 2,便得到柯西-施瓦茨不等式。
赫尔德不等式可以证明空间上一般化的
三角不等式,
闵可夫斯基不等式,和证明空间是空间的对偶。
备注
在赫尔德共轭的定义中,1/∞意味着零。
如果1 ≤ p,q < ∞,那么和表示(可能无穷的)表达式:
以及
如果p = ∞,那么||f ||∞表示|f |的本性上确界,||g||∞也类似。
在赫尔德不等式的右端,0乘以∞以及∞乘以0意味着 0。把a > 0乘以∞,则得出 ∞。
证明
如果||f ||p = 0,那么f μ-几乎处处为零,且乘积fg μ-几乎处处为零,因此
赫尔德不等式的左端为零。如果||g||q = 0也是这样。因此,我们可以假设||f ||p > 0且||g||q > 0。
如果||f ||p = ∞或||g||q = ∞,那么
不等式的右端为无穷大。因此,我们可以假设||f ||p和||g||q位于(0,∞)内。
如果p = ∞且q = 1,那么几乎处处有|fg| ≤ ||f ||∞ |g|,不等式就可以从
勒贝格积分的单调性推出。对于p = 1和q = ∞,情况也类似。因此,我们还可以假设p, q ∈ (1,∞)。
分别用f和g除||f ||p||g||q,我们可以假设:
对于所有非负的a和b,当且仅当ap = bq时等式成立。因此:
两边积分,得:
这便证明了赫尔德不等式。
在p ∈ (1,∞)和||f ||p = ||g||q = 1的假设下,等式成立当且仅当几乎处处有|f |p = |g|q。更一般地,如果||f ||p和||g||q位于(0,∞)内,那么赫尔德不等式变为等式,当且仅当存在α, β > 0(即α = ||g||q且β = ||f ||p),使得:
。
例子
如果,那么所有赫尔德连续函数都是赫尔德连续的。这也包括了(这里需要集合是有界的),所以所有
利普希茨连续函数都是赫尔德连续。
在上定义函数,不是利普希茨连续;但对,是赫尔德连续。