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关于卷积积分$f * |·|^{-α}(x)$在$|x|>1$和$|x|<1$时的行为分析求助

关于卷积积分$f * |·|^{-α}(x)$在$|x|>1$和$|x|<1$时的行为分析求助

大家好,我最近在研究卷积积分的行为,遇到了一些困惑,想请各位帮忙解答一下。

设$f = \chi_{B(0,1)}$(也就是单位球的特征函数),我要分析的卷积是:
$$f * |\cdot|^{-\alpha}(x) = \int_{B(0,1)}\frac{1}{|x-y|^{\alpha}}dy,$$
需要分别搞清楚$|x| > 1$和$|x| < 1$这两种情况下这个积分的表现。

我先在一维$\mathbb{R}$的情况里做了尝试:当$x \in (-1,1)$时,我把积分拆成了两部分计算:
$$\int_{-1}1\frac{1}{|x-y|\lambda}dy = \int_{-1}x\frac{1}{(x-y)\lambda}dy + \int_x1\frac{1}{(y-x)\lambda}dy = \frac{(1-x){1-\lambda}}{1-\lambda}+\frac{(x+1){1-\lambda}}{1-\lambda} \leq \frac{C}{1-\lambda},$$
这里$C$是一个有限常数。但我发现这里有个明显的问题:当$\lambda \rightarrow 0$时,按照这个表达式结果会趋近于$C$,可实际上当$\lambda=0$时,积分就是单位区间的长度2,这说明我的推导肯定哪里出错了。

另外,对于高维空间$\mathbb{R}^n$的情况,还有$|x|>1$时的积分行为,我也完全没思路,希望有大佬能帮忙梳理清楚这几种情况的积分结果和渐近行为,谢谢大家!

备注:内容来源于stack exchange,提问作者user57

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最近更新时间:2026.04.17 08:04:30