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词条 积分不等式
释义

§ 积分不等式

§ 正文

分析数学中常用到下列积分不等式。

杨不等式  设ƒ(x)是定义在【0, A】上满足ƒ(0)=0的严格单调增加的连续函数,ƒ-1(y)是ƒ(x)的反函数,则对任何

α∈【0,A】,b∈【0,ƒ(A)】,有

当且仅当ƒ(α)=b时,上式中等号成立(见图)。

特别,当ƒ(x)=xα(α>0)时,令

由杨不等式得到

当且仅当b=αp-1时,上式中等号成立。

赫尔德不等式  设(X,φ,μ)是测度空间(见测度论),E ∈φ,ƒ(x)、g(x)分别在 E上p 次、q次可积,则 ƒ(x)g(x)在E上可积,并且

上式中等号成立当且仅当存在实数θ以及不全为零的实数с1和с2,使得等式

argƒ(x)g(x)=θ , с1|ƒ(x)|p=с2|g(x)|q在E上几乎处处成立。

由积分的赫尔德不等式立即可得级数的赫尔德不等式:设

式中p>1,q>1 ,则绝对收敛,并且

。上式中等号成立当且仅当存在实数θ 以及不全为零的非负实数 с1 和 с2,使对一切自然数 n,argαnbn=θ,且

施瓦兹不等式  赫尔德不等式中用得最普遍的是p=q=2的情况,此时的赫尔德不等式称为施瓦兹不等式,有时也称为柯西不等式或布尼亚科夫斯基不等式。它的积分形式、级数形式分别为

上面两式中等号成立的充要条件分别是存在两个不全为零的常数с1和с2,使得

с1ƒ(x)=с2g(x)在E上几乎处处成立和对一切自然数n,с1αn=с2bn。

闵科夫斯基不等式  设(X,φ,μ是测度空间,E∈φ,ƒ(x),g(x)都是E上p次(p≥1)可积函数,则ƒ(x)+g(x)在E上p次可积,并且

。当p>1时,上式中等号成立的充要条件是存在不全为零的非负实数с1和с2,使得

с1ƒ(x)=с2g(x)在E上几乎处处成立;当p=1时,上式中等号成立的充要条件是,argƒ(x)=argg(x)在E上几乎处处成立。

由积分的闵科夫斯基不等式,可得级数的闵科夫斯基不等式:如果,p≥1,则

当p>1时,上式中等号成立当且仅当存在不全为零的非负实数с1和с2,使对一切自然数n,с1αn=с2bn;当p=1时,上式中等号成立当且仅当对一切自然数n,argαn=argbn。

延森不等式  设φ(x)是【α,b】上有限实函数,如果对任何x1,x2∈【α,b】以及任何正数p1、p2,都有

则称φ为【α,b】上的下凸函数。如果φ(x)是【α,b】上的下凸函数,则对任何x1,x2,…,xn∈【α,b】以及任何正数p1,p2,…,pn,有延森不等式:

积分形式的延森不等式:设φ(x)是【α,b】上的下凸函数,又设(X,φ,μ)是测度空间,E∈φ,p(x)是E上非负可积函数,并且,而ƒ(x)是E上可测函数,并且α≤ƒ(x)≤b,则

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更新时间:2025/2/22 21:42:57