Jump to content

Харди космос

В комплексном анализе пространства Харди (или классы Харди ) H п — некоторые пространства голоморфных функций на единичном круге или верхней полуплоскости . Они были представлены Фриджесом Риссом ( Riesz 1923 ), который назвал их в честь Г.Х. Харди из-за статьи ( Hardy 1915 ). В реальном анализе пространства Харди — это определенные пространства распределений на вещественной прямой, которые являются (в смысле распределений) граничными значениями голоморфных функций комплексных пространств Харди и связаны с L п пространства функционального анализа . При 1 ⩽ p < ∞ эти вещественные пространства Харди H п являются подмножествами L определенными п , а при p < 1 L п пространства обладают некоторыми нежелательными свойствами, а пространства Харди ведут себя гораздо лучше.

Существуют также многомерные обобщения, состоящие из некоторых голоморфных функций на трубчатых областях в комплексном случае или определенных пространств распределений на R. н в реальном случае.

Пространства Харди имеют ряд приложений в самом математическом анализе , а также в теории управления (например, H методы ) и в теории рассеяния .

Харди-пространства для единичного диска

[ редактировать ]

Для пространств голоморфных функций на открытом единичном круге Харди пространство H 2 состоит из функций f которых , среднеквадратичное значение на окружности радиуса r остается ограниченным при r → 1 снизу.

В более общем смысле пространство Харди H п при 0 < p < ∞ — класс голоморфных функций f на открытом единичном круге, удовлетворяющих

Это класс Н п является векторным пространством. Число в левой части приведенного выше неравенства представляет собой p -норму пространства Харди для f , обозначаемую через Это норма, когда p ≥ 1, но не когда 0 < p < 1.

Пространство Н определяется как векторное пространство ограниченных голоморфных функций на круге с нормой

При 0 < p ≤ q ≤ ∞ класс H д является подмножеством H п , и Ч п -норма возрастает с ростом p (следствием неравенства Гёльдера является то, что L п -норма возрастает для вероятностных мер , т.е. мер с полной массой 1).

Пространства Харди на единичном круге

[ редактировать ]

Пространства Харди, определенные в предыдущем разделе, также можно рассматривать как некоторые замкнутые векторные подпространства комплекса L п пространства на единичном круге. Эту связь обеспечивает следующая теорема ( Кацнельсон, 1976 , теорема 3.8): При f H п , при p ≥ 1, радиальный предел

существует почти для любого θ. Функция принадлежит к Л п пространство для единичного круга, [ нужны разъяснения ] и у одного есть это

Обозначая единичную окружность через T и H п ( T ) векторное подпространство L п ( T ) состоящий из всех предельных функций , когда f изменяется в H п , тогда это имеет место для p ≥ 1 ( Кацнельсон 1976 )

где ĝ ( n ) — коэффициенты Фурье функции g, интегрируемой на единичной окружности,

Пространство Н п ( T ) — замкнутое подпространство в L п ( Т ). Поскольку Л п ( T ) является банаховым пространством (при 1 ≤ p ≤ ∞), как и H п ( Т ).

Вышеописанное можно изменить. Дана функция , при p ≥ 1, можно восстановить ( гармоническую ) функцию f на единичном круге с помощью ядра Пуассона P r :

и f принадлежит H п именно когда находится в H п ( Т ). Предположим, что находится в H п ( T ), т. е . что имеет коэффициенты Фурье ( a n ) n Z с n = 0 для каждого n < 0, то элемент f пространства Харди H п связанный с — голоморфная функция

В приложениях функции с исчезающими отрицательными коэффициентами Фурье обычно интерпретируются как причинные решения. [ нужны разъяснения ] Таким образом, пространство H 2 видно, что он естественным образом сидит внутри L 2 пространство и представлено бесконечными последовательностями, индексированными N ; тогда как L 2 состоит из бибесконечных последовательностей, индексированных Z .

Связь с реальными пространствами Харди на окружности

[ редактировать ]

При 1 ⩽ p < ∞ вещественные пространства Харди H п обсуждается ниже [ нужны разъяснения ] в этой статье легко описать в данном контексте. Действительная функция f на единичной окружности принадлежит вещественному пространству Харди H п ( T ), если это действительная часть функции из H п ( T ), а комплексная функция f принадлежит вещественному пространству Харди тогда и только тогда, когда Re( f ) и Im( f ) принадлежат этому пространству (см. раздел о вещественных пространствах Харди ниже). Таким образом, при 1 ≤ p < ∞ вещественное пространство Харди содержит пространство Харди, но оно намного больше, поскольку между действительной и мнимой частью функции не устанавливается никакой связи.

При 0 < p < 1 такие инструменты, как коэффициенты Фурье, интеграл Пуассона, сопряженная функция, перестают действовать. Например, рассмотрим функцию

Тогда F находится в H п для каждого 0 < p < 1 и радиальный предел

существует для п.в. θ и находится в H п ( T ), но Re( f ) уже невозможно ) почти всюду равно 0, поэтому восстановить F из Re( f . Как следствие этого примера, видно, что при 0 < p < 1 невозможно охарактеризовать реальную величину. п ( T ) (определено ниже) простым способом, указанным выше, [ нужны разъяснения ] но должен использовать фактическое определение с использованием максимальных функций, которое приведено где-то ниже.

Для той же функции F пусть f r (e ) = F ( ре ). Предел при r Re( f r ) → 1 в смысле распределений на окружности является ненулевым кратным распределению Дирака при z = 1. Распределение Дирака в точке единичного круга принадлежит вещественному - Ч п ( T ) для каждого p < 1 (см. ниже).

Факторизация на внутренние и внешние функции (Берлинг)

[ редактировать ]

При 0 < p ≤ ∞ каждая ненулевая функция f из H п можно записать как произведение f = Gh, где G внешняя функция , а h внутренняя функция , как определено ниже ( Рудин 1987 , Thm 17.17). Эта « факторизация Берлинга » позволяет полностью охарактеризовать пространство Харди пространствами внутренних и внешних функций. [ 1 ] [ 2 ]

Говорят, что G ( z ) [ нужны разъяснения ] является внешней (внешней) функцией, если она принимает вид

для некоторого комплексного числа c с | с | = 1, и некоторая положительная измеримая функция на единичной окружности такой, что интегрируемо на окружности. В частности, когда интегрируема на окружности, G принадлежит H 1 потому что вышеизложенное принимает форму ядра Пуассона ( Рудин 1987 , Thm 17.16). Это означает, что

почти для каждого θ.

Говорят, что h внутренняя (внутренняя) функция тогда и только тогда, когда | ч | ≤ 1 на единичном круге и предел

существует почти для всех θ и его модуль равен 1 п.в. В частности, h находится в H . [ нужны разъяснения ] Внутреннюю функцию можно дополнительно преобразовать в форму, включающую произведение Бляшке .

Функция f , разложенная как f = Gh , [ нужны разъяснения ] находится в H п тогда и только тогда, когда φ принадлежит L п ( T ), где φ — положительная функция в представлении внешней G. функции

Пусть G — внешняя функция, представленная, как указано выше, из функции φ на окружности. Замена φ на φ а семейство ( G α , α > 0, получается ) внешних функций со свойствами:

г 1 знак равно г , г α+β знак равно г α   г β и | Г а | = | г | а почти везде по кругу.

Отсюда следует, что всякий раз, когда 0 < p , q , r < ∞ и 1/ r = 1/ p + 1/ q , каждая функция f из H р может быть выражено как произведение функции из H п и функция из H д . Например: каждая функция из H 1 является произведением двух функций из H 2 ; каждая функция из H п , p < 1, можно выразить как произведение нескольких функций из некоторого H д , q > 1.

Методы действительных переменных на единичном круге

[ редактировать ]

Методы действительных переменных, в основном связанные с изучением реальных пространств Харди, определенных на R. н (см. ниже), также используются в более простой схеме круга. Обычной практикой является учет сложных функций (или распределений) в этих «реальных» пространствах. Следующее определение не делает различия между реальным и сложным случаем.

Обозначим через P r ядро ​​Пуассона на единичной окружности T . Для распределения f на единичной окружности положим

где звездочка указывает на свертку между распределением f и функцией e P r (θ) на окружности. А именно, ( f P r )(e ) является результатом действия f на C -функция, определенная на единичной окружности формулой

При 0 < p < ∞ вещественное пространство Харди H п ( T ) состоит из распределений f таких, что M f находится в L п ( Т ).

Функция F, определенная на единичном круге как F ( re ) знак равно ( ж * п р )(е гармоническим, а M f радиальная максимальная функция F ) является . Когда M f принадлежит L п ( T ) и p ≥ 1, распределение f " является " функцией из L п ( T ), а именно граничное значение F . При p ≥ 1 вещественное пространство Харди H п ( T ) является подмножеством L п ( Т ).

Сопряженная функция

[ редактировать ]

Каждому вещественному тригонометрическому многочлену u на единичном круге сопоставляется действительный сопряженный многочлен v такой, что u + i v продолжается до голоморфной функции в единичном круге:

Это отображение u v продолжается до ограниченного линейного оператора H на L п ( T ), когда 1 < p < ∞ (с точностью до скалярного кратного это преобразование Гильберта на единичной окружности), а H также отображает L 1 ( T ) до слабого L 1 ( Т ) . Когда 1 ≤ p < ∞, следующие условия эквивалентны для вещественнозначной интегрируемой функции f на единичной окружности:

  • функция f является вещественной частью некоторой функции g H п ( Т )
  • функция f и ее сопряженная H(f) принадлежат L п ( Т )
  • радиальная максимальная функция M f принадлежит L п ( Т ).

Когда 1 < p < ∞, H(f) принадлежит L п ( T ) когда f L п ( T ), следовательно, вещественное пространство Харди H п ( T ) совпадает с L п ( Т ) в этом случае. При p = 1 реальное пространство Харди H 1 ( T ) — собственное подпространство в L 1 ( Т ).

Случай p определения вещественных пространств Харди, поскольку максимальная функция M f L = ∞ был исключен из функция всегда ограничена, и поскольку нежелательно, чтобы реальная H быть равным L . Однако два следующих свойства эквивалентны для вещественнозначной функции f

  • функция f является вещественной частью некоторой функции g H ( Т )
  • функция f и ее сопряженная H(f) принадлежат L ( Т ).

Вещественные пространства Харди для 0 < p <1

[ редактировать ]

Когда 0 < p < 1, функция F из H п не может быть восстановлена ​​по действительной части ее граничной предельной функции на окружности из-за отсутствия выпуклости L п в этом случае. Выпуклость терпит неудачу, но остается своего рода « комплексная выпуклость », а именно тот факт, что z → | г | д субгармонична > 0. для любого q Как следствие, если

находится в H п , можно показать, что c n = O( n 1/ п –1 ). Отсюда следует, что ряд Фурье

сходится в смысле распределений к распределению f на единичной окружности, а F ( re ) =( ж п р )(θ). Функция F H п может быть восстановлено по действительному распределению Re( f ) на окружности, поскольку коэффициенты Тейлора c n функции F можно вычислить из коэффициентов Фурье функции Re( f ).

Распределения на окружности достаточно общие для работы с пространствами Харди, когда p < 1. Распределения, которые не являются функциями, действительно встречаются, как это видно на примере функций F ( z ) = (1 − z ). Н (при | z | < 1), принадлежащие H п когда 0 < N   p < 1 (и N целое число ≥ 1).

Вещественное распределение на окружности принадлежит реальному H п ( T ) тогда и только тогда, когда оно является граничным значением вещественной части некоторого F H п . Распределение Дирака δ x в любой точке x единичного круга принадлежит вещественному H. п ( T ) для каждого p < 1; производные δ′ x принадлежат, когда p < 1/2, вторые производные δ′′ x , когда p < 1/3, и так далее.

Пространства Харди для верхней полуплоскости

[ редактировать ]

Можно определить пространства Харди в других областях, кроме диска, и во многих приложениях используются пространства Харди на комплексной полуплоскости (обычно правой полуплоскости или верхней полуплоскости).

Пространство Харди H п ( H ) в верхней полуплоскости H определяется как пространство голоморфных функций f на H с ограниченной нормой, норма задается формулой

Соответствующий H ( H ) определяется как функция ограниченной нормы с нормой, заданной выражением

Хотя единичный круг D и верхняя полуплоскость H могут быть отображены друг в друга с помощью преобразований Мёбиуса , они не взаимозаменяемы. [ нужны разъяснения ] как области для пространств Харди. Этому различию способствует тот факт, что единичная окружность имеет конечную (одномерную) меру Лебега, а действительная линия - нет. Однако для Х 2 , справедлива следующая теорема: если m : D H обозначает преобразование Мёбиуса

Тогда линейный оператор M : H 2 ( ЧАС ) → ЧАС 2 ( D ) определяется формулой

является изометрическим изоморфизмом гильбертовых пространств.

Вещественные пространства Харди для R н

[ редактировать ]

При анализе вещественного векторного пространства R н , пространство Харди H п (при 0 < p ≤ ∞) состоит из умеренных распределений f таких, что для некоторой функции Шварца Φ с ∫Φ = 1 максимальная функция

находится в Л п ( Р н ), где ∗ — свертка и Φ t ( x ) = t п Φ( Икс / т ) . Ч п - квазинорма || ж || Hp распределения f H п определяется как L п норма M Φ f (это зависит от выбора Φ, но другой выбор функций Шварца Φ дает эквивалентные нормы). Ч п -квазинорма является нормой при p ≥ 1, но не при p < 1.

Если 1 < p < ∞, пространство Харди H п — то же векторное пространство, что и L п , с эквивалентной нормой. Когда p = 1, пространство Харди H 1 является собственным подпространством в L 1 . Можно найти последовательности в H 1 ограниченные в L 1 но неограничен в H 1 , например, в строке

Л 1 и Х 1 нормы не эквивалентны на H 1 и Х 1 не замкнут в L 1 . Двойник H 1 — пространство BMO функций ограниченного среднего колебания . Пространство BMO содержит неограниченные функции (еще раз доказывая, что H 1 не замкнут в L 1 ).

Если p < 1, то пространство Харди H п имеет элементы, не являющиеся функциями, и его двойственным является однородное липшицево пространство порядка n (1/ p − 1). Когда p < 1, H п -квазинорма не является нормой, так как не является субаддитивной. я степень p- || ж || л.с. п субаддитивен при p < 1 и, таким образом, определяет метрику в пространстве Харди H п , что определяет топологию и делает H п в полное метрическое пространство.

Атомный разложение

[ редактировать ]

Когда 0 < p ≤ 1, ограниченная измеримая функция f с компактным носителем находится в пространстве Харди H п тогда и только тогда, когда все его моменты

порядок которых i 1 + ... + i n не превосходит n (1/ p − 1), равны нулю. Например, интеграл от f должен обращаться в нуль, чтобы f H п , 0 < p ≤ 1, и пока p > n /( n +1) этого также достаточно.

Если, кроме того, f имеет носитель в некотором шаре B и ограничена | Б | −1/ п тогда f называется H п -атом (здесь | B | обозначает евклидов объем B в R н ). Ч п -квазинорма произвольного H п -атом ограничен константой, зависящей только от p и функции Шварца Φ.

Когда 0 < p ≤ 1, любой элемент f из H п имеет атомное разложение как сходящаяся бесконечная комбинация H п -атомы,

где aj это H п -атомы и cj являются скалярами.

На прямой, например, разность распределений Дирака f = δ 1 −δ 0 можно представить как ряд функций Хаара , сходящийся в H п -квазинорма при 1/2 < p < 1 (на окружности соответствующее представление справедливо при 0 < p < 1, но на прямой функции Хаара не принадлежат H п когда p поскольку их максимальная функция эквивалентна на бесконечности x   ≤ 1/2 , −2 для некоторого a ≠ 0).

Мартингейл Х п

[ редактировать ]

Пусть ( M n ) n ≥0 мартингал в некотором вероятностном пространстве (Ω, Σ, P ) относительно возрастающей последовательности σ-полей (Σ n ) n ≥0 . Предположим для простоты, что Σ равно σ-полю, порожденному последовательностью (Σ n ) n ≥0 . Максимальная функция мартингала определяется выражением

Пусть 1 ⩽ p < ∞. Мартингал ( M n ) n ≥0 принадлежит мартингалу - H п когда M* L п .

Если M* L п , мартингал ( M n ) n ≥0 ограничен в L п ; он почти наверняка сходится к некоторой функции f следовательно, по теореме о мартингальной сходимости . Более того, M n сходится к f в L п -норма по теореме о доминируемой сходимости ; следовательно, M n можно выразить как условное ожидание f на Σ n . Таким образом, можно идентифицировать мартингал- H п с подпространством L п (Ω, Σ, P ), состоящее из тех f таких, что мартингал

принадлежит мартингалу- H п .

Из максимального неравенства Дуба следует, что мартингал- H п совпадает с L п (Ω, Σ, P ), когда 1 < p < ∞. Интересное пространство — мартингейл- H 1 , двойником которого является мартингал-BMO ( Garsia 1973 ).

Неравенства Беркхолдера–Ганди (когда p > 1) и неравенство Бёрджесса-Дэвиса (когда p = 1) связывают L п -нормы максимальной функции к норме квадрата функции мартингала

Мартингейл- H п можно определить, сказав, что S ( f ) ∈ L п ( Garsia 1973 ).

Также можно рассмотреть мартингалы с непрерывным параметром времени. Прямая связь с классической теорией получается через комплексное броуновское движение ( B t ) в комплексной плоскости, начиная с точки z = 0 в момент времени t = 0. Пусть τ обозначает время попадания в единичную окружность. Для каждой голоморфной функции F в единичном круге

это мартингал, принадлежащий мартингалу- H п тогда и только тогда, когда F H п ( Буркхолдер, Ганди и Сильверстайн, 1971 ).

Пример: диадический мартингал- H 1

[ редактировать ]

В этом примере Ω = [0, 1] и Σ n — конечное поле, порожденное двоичным разбиением [0, 1] на 2 н интервалы длины 2 п , для каждого n ≥ 0. Если функция f на [0, 1] представлена ​​ее разложением по системе Хаара ( h k )

тогда мартингал- H 1 норма f может быть определена с помощью L 1 норма квадратичной функции

Это пространство, иногда обозначаемое H 1 (δ), изоморфна классической вещественной H 1 пространство на круге ( Мюллер 2005 ). Система Хаара является безусловным основанием для H 1 (г).

Примечания

[ редактировать ]
  1. ^ Берлинг, Арне (1948). «О двух задачах, касающихся линейных преобразований в гильбертовом пространстве» . Акта Математика . 81 : 239–255. дои : 10.1007/BF02395019 .
  2. ^ Войчик, Майкл; Зальцман, Лоуренс (1965). «Внутренние и внешние функции на римановых поверхностях» . Труды Американского математического общества . 16 (6): 1200–1204. дои : 10.1090/S0002-9939-1965-0183883-1 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 8a3dc8023282465389cece6baf8ffa2f__1699665900
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/8a/2f/8a3dc8023282465389cece6baf8ffa2f.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Hardy space - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)