测度论中可测函数q范数估计引理的证明思路求助
测度论中可测函数q范数估计引理的证明思路求助
我现在正在努力搞懂下面这个测度论里的引理:
引理:设$(X,\mathcal{A},\mu)$是测度空间,$u:X \to \mathbb{R}$是$X$上的可测函数。若$s > 1$,且$\mu({|u| > t}) \leq C_0 t^{-s}$,则对任意$q \in [1,s)$,有
$$|u|_q \leq \left(\frac{s}{s-q}\right)^{1/q} C_0^{1/s} \mu(X)^{(s-q)/sq}.$$
我已经完成了以下推导步骤:
- (1) 因为$u$是可测函数,所以$|u|:X \to [0,\infty)$也是可测的,因此集合${|u|>t}$属于$\mathcal{A}$——毕竟它是$|u|$对博雷尔集$(t,\infty) \in \mathcal{B}(\mathbb{R})$的原像。
- (2.1) 如果$\mu(X) = 0$,那么$\mu$是$X$上的零测度,结论显然成立。
- (2.2) 如果$\mu(X) = \infty$,结论就简化为$|u|_q \leq \infty$,这也总是成立的。
- (3) 因此不妨假设$0 < \mu(X) < \infty$。
- (4) 我尝试估计$q$-范数,定义$A:= {|u|>t}$,$B:={|u|\leq t}$,得到了下面的推导:
$$
\begin{align*}
|u|q^q
&= \int_X |u(x)|^q \mathrm{d}\mu(x) \
&= \int{A \sqcup B} |u(x)|^q \mathrm{d}\mu(x) \
&= \int_{A} |u(x)|^q \mathrm{d}\mu(x) + \int_{B} |u(x)|^q \mathrm{d}\mu(x) \
&\leq \int_{A} |u(x)|^q \mathrm{d}\mu(x) + \int_{B} t^q \mathrm{d}\mu(x) \
&= \int_{A} |u(x)|^q \mathrm{d}\mu(x) + t^q \mu(B) \
&= \int_{A} |u(x)|^q \mathrm{d}\mu(x) + t^q \mu(X \setminus A) \
&= \int_{A} |u(x)|^q \mathrm{d}\mu(x) + t^q \mu(X) - t^q \mu(A) \
&\leq ||u|^q|{\infty,A} \mu(A) + t^q \mu(X) - t^q \mu(A) \
&\leq ||u|^q|{\infty,A} C_0 t^{-s} + t^q \mu(X) - t^q \mu(A)
\end{align*}
$$
但到这里我要么是走偏了方向,要么就是没看出来接下来该怎么推进...
备注:内容来源于stack exchange,提问作者Philippe Knecht
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