关于闭区间及不相交闭区间并集的傅里叶维度的技术问询
首先明确傅里叶维度的定义:
对于集合 $S\subset\mathbb{R}^n$,其傅里叶维度是满足以下条件的 $s\in[0,n]$ 的上确界:存在一个博雷尔测度 $m$,使得
- $m(S)\in(0,\infty)$
- $m$ 的紧支撑包含于 $S$
- 对所有 $x\in\mathbb{R}^n$,有 $|\hat{m}(x)|\leq |x|^{-s/2}$
其中傅里叶变换 $\hat{m}(x)$ 的定义为:
$$\hat{m}(x) \equiv \int_{\mathbb{R}n}e{-2\pi i \xi \cdot x}dm(\xi)$$
我搜了一圈都没找到相关讨论,怀疑是不是问题本身太 trivial,但还是想确认两个点:
- 给定闭区间 $S := [a, b]\subset\mathbb{R}$,它的傅里叶维度是否等于1?如果是,对应的测度应该怎么选?
- 如果 $S = \bigcup_{i=1}^K[a_i, b_i]$($K\in\mathbb{N}$,且当 $i\neq j$ 时 $[a_i, b_i]\cap [a_j, b_j] = \varnothing$),这种情况下傅里叶维度是什么,对应的测度该如何选择?
我的初步尝试与困惑
一开始我觉得把勒贝格测度限制在目标区间上应该可行,原点 $x=0$ 的情况可以通过右极限来解释条件。但当 $x\neq0$ 时,我举了个例子发现不对:
取 $a=-2, b=4$,此时限制在 $[a,b]$ 上的勒贝格测度的傅里叶变换模平方为:
$$|\hat{m}(x)|^2 = \left|\frac{i}{2\pi x}\left(e^{-2\pi i xb} - e^{-2\pi ixa}\right)\right|^2 = \frac{1 - \cos\left(2\pi x(b - a)\right)}{2\pi2x2}$$
如果傅里叶维度是1,那么需要满足 $|\hat{m}(x)|^2 \leq |x|^{-1}$,也就是:
$$1 - \cos\left(2\pi x(b - a)\right) \leq 2\pi^2|x|$$
代入 $b-a=6$ 后得到:
$$1 - \cos\left(12\pi x\right) \leq 2\pi^2|x|$$
但当 $x=0.05$ 时,左边约等于1.309,右边约等于0.987,显然不满足不等式。这说明限制在区间上的勒贝格测度并不总是符合要求(比如当区间是 $[0,1]$ 时似乎是可行的)。所以我想知道,这种情况下应该选择什么样的测度?对于不相交区间的并集又该如何处理?
备注:内容来源于stack exchange,提问作者Epsilon Away

