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一个半离散非齐次核的Hilbert不等式

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20l1年l2月 湛江师范学院学报 JOURNAL OF ZHANJIANG NORMAL COLI EGE Dec.。2Oll 第32卷第6期 Vo1.32 NO.6 一个半离散非齐次核的Hilbert不等式 ∑一 杨 必 成 (广东第二师范学院数学系,广东广州510303) ∑ 兀 摘 要:应用权系数的方法及参量化思想.建立一个推广的具有最佳常数因子的、半离散且含二对共轭指数及 < 单参数非齐次核的Hilbert不等式.并考虑了它的等价式与逆式. 关键词:权系数;参数;Hilbert不等式;等价式;逆式 中图分类号:O178 文献标识码:A ∑ ∑ 文章编号:1006—4702(20l1)06—0005~O8 0 引 言 若0<∑ “ <。。,0<∑ <。。,则有如下离散的Hilbert不等式…: (1) 这里,常数因子丌为最佳值.其积分类似是:若0<I尸(r∞ z)dx<。。,0<Ir 口 g。( )dx<。。,则有 J 0 J 0 .f j. dzd <丌(j_ ’ cz,dzJ. g。cz dz) 。, (2) 这里,常数因子7【仍为最佳值.式(2)称Hilbert积分不等式.作为Hilbert型不等式的特例,式(1)与式(2)是 分析学的重要不等式 创,它们有不少推广应用(见文[3—7]).关于半离散、齐次核的Hilbert型不等式,详 见最近[文8-9]的工作.关于半离散、非齐次核的Hilbert型不等式,其较早的非最佳性结果可追溯至1934 年出版的文[1]定理351.2005年,文[103建立了具有最佳常数因子的如下单参数不等式:若a∈(o,2], o<fo l一 -厂。(z)dz<。。,o<  ̄ .1-A 2<o。,则有 2 ~ )“ . d <B c丢,丢 州2(x)dx一一(3) 本文应用权系数的方法及参量化思想,建立了式(3)的一个引入一对共轭指数的最佳推广式与等价式,并进 步考虑了其具有最佳常数因子的逆式. 收稿日期:201l~lO—ll 基金项目:广东省自然科学基金资助项目(7004344). 作者简介:杨必成(1947一),男,广东汕尾人,广东第二师范学院数学系教授.从事解析不等式与算子理论研究 6 湛江师范学院学报(自然科学) 第32卷 1 引 理 引理1 设。< ≤2,忌 :一B(丢,睾)(B( , ): £ ( , >。)为Beta函数m]).定义 如下权函数及权系数: 09L ,、.0一  r。。 1 一 。l z-f- dz(  ∈N), , J 0 、, l I7 丽扎 扎专一 ((z∈(o, )。。))  ^一2 z (N为正整数集).则有如下不等式: ∑ 足^(1一 (z))< (z)< ( )一是^, 这里,定义 (z)为: (z):一去 d ,且有 (z):0(z睾)∈(O,1)(xE(0,。。)). 证明 在式(4)中作变换t=xn,有 (扎)===j. i_= 音一 d —B(丢,丢)一忌 . 因。< ≤2,对于固定的z>。,函数南 土_ (3,∈(。,。。))具单调递减性,故有 (z)<z号f。。 1 扣d d 一是 一 ), J o (z)>z告f。。 1 扣d d 一 J 1 』 d (1- ))>。, 。< 一 扣 告. 因而有式(6)及式(7).证毕. 引理2设 >。(≠1),去+ 吉一1,。< ≤2, —B(丢,-fi ),n ≥。,厂(z)在(。,∞)上非负可测・则 (a)当p>1时,有 一 [ 吖≤足riOXP(1- ̄)-1 , 一 [薹 口(1+x n) ≤足J f妻nn—I q(1-譬)-1 q (4) (5) (6) (7) (8) (9) 第6期 杨必成:一个半离散非齐次核的Hilbert不等式 7 (b)当O<p<l时(下面规定:若n 一O,q<0,则 -0,即级数中缺了含口:那一项),有 ≥睇f≥睇l 。。((1一 ( ):) 亏’Xp(1-扣f一 z)f(z) ,dx, J 0 r●●J∞ 0  (10) —....... L ∑一 了。:一-『 紊 ] ≤愚 薹 . ≤ 证明 (a)当 >1时,由带权的H61der不等式 及式(5),式(6),有 [ d 卜 丽L ~… 儿 —x(1-: ̄…/2)…/q( ][筹 ∞ O●∑ ●J  j 7≤ ≤ ∑ 尸 z[J. 矸 dz]川一 X(1--1/2)(p--1)志 面广尸(尸(z)[dx - nq(1- -~叫叫(  )]p-1一 ~等+ 是 。。,p √ 0 1 1.朋, ni-a/2 J )、 ’ (+1 铆) 一 /尸(训、 z 叫 睾一1 XP(1-睾H广(z)dz (1+删) roo 是 I ( )zpn一号’一 尸(x)dx≤ J 0 f J 0 I.27P(1一专)一 (z)dz. 故式(8)成立.由H61der不等式Dz]及式(5),式(6),又有 (1+蜘) 卜{-J I  (1+埘)1  l nX(I /- A/22 ))// q-儿 硎].『  J f ≤ [ (z)zp‘ 一号 一 ] -M2)(q--1)(+m:)1 n(1- 可X 一 / 。:≤n(1 -A/ 2)(q-1)—zl一^/2 口:,’  ≤是 f。。 (1--A/2)(q--1)1n。:dzJ o (+艇)  可X 一 / 薹 dz :一 n:. 故式(9)成立. (11) (12) (13) 8 湛江师范学院学报(自然科学) 第32卷 (b)当0<p ̄l时,类似于(a)的配方,因q<O,由逆向的H61der不等式 。 及式(5),式(6),有式(10)及 式(11).证毕. 2 主要结果 定理1设户>1,吉+吉一1,。< ≤2, 一B(丢,专), ≥。,-厂(z)≥。,且。< n一号卜 尸(z)如<。。, 0<∑。n。=l 7 ‘ 一{)-1 q<。。.则有如下等价式: 一 五 dz一 z 妻n=l dz< 广(x)dx )-1“ q (14) 一 吖<是 尸c蒯 , (15) J z— [ 这里,常数因子 一B(丢,丢), f及 都是最佳值. ]。出<朗薹 卜 (16) 证明 由L逐项积分定理 ¨ ,式(14)的J有两种表示.由条件,式(12)取严格不等号,故有式(15).由 H61der不等式,有 J一薹 古‘『 口 ::== dz 譬一 [-f 一{ )_la: dz] , ∈N, 由式(15),有式(14).反之,设式(14)成立.取 则由式(14),有 是 c蒯z (18) 由式(12)及条件,知J <∞.若 一o,则式(15)自然成立;若J >O,则应用式(14)的条件都具备,式(18)取 严格不等号,且两边除以J} ,有 { 故式(15)成立,且它与式(14)等价. <忌 尸(蒯z 由条件,式(13)取严格不等号,故有式(16).由H61der不等式,有 第6期 杨必成:一个半离散非齐次核的Hilbert不等式 9 I=:fJ 0 。。[z*厂(z)] 一L 音∑ ”一1 南]dz≤{』 z,(1一告)一 ,p z dz} Jj ・ cl9 故由式(16),有式(14).反之,设式(14)成立.取 [薹 z∈(o , 则由式(14),有 fI ooXp(‘ 一告H (专’一 (z) 一J2一≤ dx—J 一I≤ J 0 是 c z {薹 1_{ 口: (20) 由式(13)及条件,知J:<。。.若J。一O,则式(16)自然成立;若 z≥o,则应用式(14)的条件都具备,式(20)取 严格不等号,且有 ( 尸c蒯z < {薹 椰 故式(16)成立,且它与式(14)等价.故式(14),式(15)与式(16)齐等价・ 任给£>o,取 (z)一z告+古_。,x E(o,1); ̄(x)--0,z∈[1,。。)及 一 一号_。, ∈N・若有正常数是(≤ ),使取代式(14)的k 后仍成立,则特别还有 (+ 1 xn ) 一 、<  是 吁 蒯z 一 是( z) ( +妻 ) < 是c÷)l/一( + z+ ) 。一 ce . (21) 另一方面,由递减性及Fubini定理 ,又有 一d 0卡 [L 薹1n孟  \ I川, 卜≥ 一 中 [ 争 d j.:z [J_ 专一号一 r{_ d dz— d 卜+ J’: (f:x ̄ldx) ¨ ¨ (22) 1O 由式(21)及式(22),有 _ 湛江师范学院学报(自然科学) 第32卷 寺+寺~ d +』 _ t寺一寺~ d <五(e+1) . t 2_ld +.『 再由Fatou引理 ,有 …limlf E O+ ¨ limk(e+1) /q—k. d ]≤ 故k=k 为式(14)的最佳值.式(15)(式(16))的常数因子必为最佳值,不然,由式(17)(式(19)),必导出式 (14)的常数因子也不为最佳值的矛盾.证毕. 定理2 设。<乡<1, 1十 1—1,。< ≤2, ( )一去 . 出一。(z睾)(z∈(。,o。)),a ≥ r。。 、 o,_厂( )≥o,o<I (1一 (z)) ‘ 一寺Hff(x)dx<。。及o<∑ nq(1-寺H口:<oo.则有如下等价式( , 依定理1所示): ’ J>五 1一 ro。 H J 0 ( (23) ,1>kfI(1一 (z)) ’‘ 一吾卜 广(x)dx, (24) [ an 1。<忌 这里,常数因子是 一B(丢,专),钟及五 都是最佳值. H (25) 证明 同理,由右边积分为正数的条件,式(10)取严格不等号,故有式(24).由逆向的H61der不等式,有 式(17)的如下逆式. 一茎 古 n 一 dz 譬一 [-『 { 一)-1“q  dz] , ∈N 再由式(24),有式(23).反之,设式(23)成立.取 则由式(23),有 薹 取严格不等号,且有 一 一J≥ 1一 ( )_ln: >忌 1一 尸( z 卜}H ( (27) 由式(1o)及条件,知J >O.若J 一。。,则式(24)自然成立;若J <。。,则应用式(23)的条件都具备,式(27) 故有式(24),且它与式(23)等价. 同理,由积分为正数的条件,式(11)取严格不等号,故有式(25).由逆向的H61der不等式,有 第6期 杨必成:一个半离散非齐次核的Hilbert不等式 11 1一 扣尸( z . (28) 再由式(25),可得式(23).反之,设式(23)成立.取 一 斋[薹 (+脚)1  ]-J , ~z∈( 一’~o,。。), 则由式(23),有 J 0 f。。(1一 (z))z 一{Hff(x)dz一了 一I≥ 忌 一 H { )_1口: (29) 由式(11)及条件,知了。<o。.若了 一o,则式(25)自然成立;若了。>o,则应用式(23)的条件都具备,式(29)取 严格不等号,且 口一 1一 H )1/口>忌 { 故由q<O,上式两: q次方,有式(25),且它与式(23)等价.故式(23),式(24)与式(25)齐等价. 任给o<e≤e。< ,取 一z睾+寺--I ̄XE(o,1); (z)一o,ze l1,∞)及 一 {一寺一1 y/.6 N.若有正常数 K(≥忌 ),使取代式(23)的 后仍成立,则特别还有 了>K 1一 H { H — K( 一 )『 d ) (1+ K[Jl (z一1+e—o(z专+E_ ))dz] (1+ K(1 一0(1 (1+ X-I- ̄dz) k。(1一 1)) (e+1)l . (30) 另一方面,由递减性,有 了一 中 [ 卜≤ [ d 卜一 c丢一号,丢+ (31) 联系式(3O)及式(31),有 ∑、l,一 1 >12 湛江师范学院学报(自然科学) 第32卷 B(丢一寺,A F qe_)>K(1一e0(1)) (£+1) 口. 在式(32)中,令£一0 ,有忌 ≥K.故K=k 为式(23)的最佳值. (32) 式(24)(式(25))的常数因子必为最佳值,不然,由式(26)(式(28)),必导出式(23)的常数因子也不是最 佳值的矛盾.证毕. { 评注:当 —g一2时,式(14)变为式(3),故式(14)是式(3)的引入共轭指数的最佳推广. 参考文献: [1]HARDY G H,LITTLEWOOD J E,POLYA G.Inequalities[M].Cambridge:Cambridge University Press,1952. 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