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分数次Hardy算子的交换子在Lipschitz空间上的端点估计

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郭庆栋, 周疆. 分数次Hardy算子的交换子在Lipschitz空间上的端点估计[J]. 西南大学学报(自然科学版), 2019, 41(8): 41-47. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2019.08.007
引用本文: 郭庆栋, 周疆. 分数次Hardy算子的交换子在Lipschitz空间上的端点估计[J]. 西南大学学报(自然科学版), 2019, 41(8): 41-47. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2019.08.007
Qing-dong GUO, Jiang ZHOU. Endpoint Estimates of the Commutator of Fractional Hardy Operator in the Lipschitz Space[J]. Journal of Southwest University Natural Science Edition, 2019, 41(8): 41-47. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2019.08.007
Citation: Qing-dong GUO, Jiang ZHOU. Endpoint Estimates of the Commutator of Fractional Hardy Operator in the Lipschitz Space[J]. Journal of Southwest University Natural Science Edition, 2019, 41(8): 41-47. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2019.08.007

分数次Hardy算子的交换子在Lipschitz空间上的端点估计

  • 基金项目: 国家自然科学基金项目(11826202,11661075)
详细信息
    作者简介:

    郭庆栋(1994-), 男, 硕士研究生, 主要从事调和分析的研究 .

    通讯作者: 周疆, 教授
  • 中图分类号: O174.2

Endpoint Estimates of the Commutator of Fractional Hardy Operator in the Lipschitz Space

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出版历程
  • 收稿日期:  2018-03-29
  • 刊出日期:  2019-08-20

分数次Hardy算子的交换子在Lipschitz空间上的端点估计

    通讯作者: 周疆, 教授
    作者简介: 郭庆栋(1994-), 男, 硕士研究生, 主要从事调和分析的研究
  • 新疆大学 数学与系统科学学院, 乌鲁木齐 830046
基金项目:  国家自然科学基金项目(11826202,11661075)

摘要: 主要研究分数次Hardy算子和Lipschitz函数生成的交换子在Lipschitz空间上的端点估计.分数次积分算子的方法不适用于分数次Hardy算子,将给出新的方法,同时也将考虑分数次极大算子的交换子的结果.

English Abstract

  • f是定义在$\mathbb{R}_{+}$上的非负可积函数,经典的Hardy算子定义如下:

    文献[1]在证明Hilbert双重级数定理的过程中得到了如下著名的Hardy积分不等式:

    此后Hardy算子逐渐被人们广泛关注[2-5].文献[6]定义了如下n维Hardy算子的形式,并得到了与1维结果平行的n维积分不等式:

    定义1  设1<p<∞,fLloc($\mathbb{R}$n). n维Hardy算子被定义为

    随着Hardy算子研究的逐渐深入,Hardy算子与Lipschitz(简记为Lipα)或BMO等函数生成的交换子也被人们广泛研究,Hardy算子对刻画函数空间的性质有着非常重要的意义. Hardy算子的交换子定义为

    其中b是定义在$\mathbb{R}$n上的局部可积函数.本文把[b$\mathscr{H} $]简记为$\mathscr{H} $b,可知当n=1时,$\mathscr{H} $b=Hb.文献[7]证明了HbLp($\mathbb{R}$n)(简记为Lp)空间上的有界性,其中b属于单边二进中心BMO函数,1<p<∞.文献[8]首次定义了如下经典的分数次Hardy算子,并得到分数次Hardy算子及其交换子刻画Lp空间的相应结果.最近关于分数次Hardy算子及其交换子的相关结论可参考文献[9-15].

    定义2  设0<βnfLloc($\mathbb{R}$n).分数次Hardy算子以及分数次极大算子的交换子的定义分别为:

    文献[16]得到了分数次积分算子从Morrey空间到Lipα空间上的端点估计.受此启发,本文将考虑分数次Hardy算子的交换子从Morrey空间到Lipα空间上的端点估计,同时针对分数次极大算子的交换子在端点处的情形进行研究.虽然分数次极大算子的交换子与分数次Hardy算子的交换子有控制关系,但是两者的处理方法不同.本文的主要目的是给出分数次Hardy算子的交换子以及分数次极大算子的交换子的端点估计.

    定义3  设0<α<1.如果f是定义在$\mathbb{R}$n上的函数,且f满足

    则称f属于Lipschitz空间.

    定义4  设1<qp<∞.如果函数fLlocq($\mathbb{R}$n)满足

    则称f属于Morrey空间Mqp,其中B表示$\mathbb{R}$n中的一个开球.

    本文中的C通常表示与空间维数等有关的常数,每次出现时其值可能并不相同. B表示以x为中心,$\mathbb{R}$>0为半径的球体.对于$\mathbb{R}$n中的可测子集E,用|E|表示E的Lebesgue测度.

    定理1  设$0<\alpha<1, 0<\beta<\frac{n}{p}$和1<qp<∞,如果$0<\alpha+\beta-\frac{n}{p}<\min \left\{1, n-\frac{n}{p}\right\}$f(x)∈Mqpb∈Lipα$\mathscr{H} $βb(f)(0)=0,则$\mathscr{H} $βb(f)∈$\operatorname{Lip}_{\alpha+\beta-\frac{n}{p}}$,且存在常数C>0,使得

    定理2  设0<α<1,0<βn和1<qp<∞,如果$\alpha+\beta=\frac{n}{p}$,和b∈Lipα,则$\mathscr{M} $βb(f)∈L,且存在常数C>0,使得

    定理3  设$0 <\alpha<1,0<\beta<\frac{n}{p}$和1<qp<∞,如果$0<\alpha+\beta-\frac{n}{p}<\min \left\{1, n-\frac{n}{p}\right\}$$f \in M_q^p$,和b∈Lipα,则$\mathscr{M} $βb(f)∈$\operatorname{Lip}_{\alpha+\beta-\frac{n}{p}}$,且存在常数C>0,使得

    定理1的证明  对任意固定的点x1x2$\mathbb{R}$n,不妨假设|x1|≥|x2|.下面分两种情况讨论:

    情况1   |x1|≥2|x2|.

    根据|x1|≥2|x2|,可得|x1|≤2(|x1|-|x2|),则有

    情况2   |x1|<2|x2|.

    首先令Ω=B(0,a)\B(0,b),且假设Bi(i=1,2,…)是一列互不相交的极大球体族,其中每个球的半径为$\frac{a-b}{2}$,中心属于集合$\left\{t_{0} :\left|t_{0}\right|=\frac{a+b}{2}\right\}$,则∪iBiΩ.

    易知Ω⊂∪i3Bi成立.否则,令$\tilde{t}$Ω$\tilde{t}$⊈∪i3Bi,点t0在直线${\iota _{O, {\mathcal{\tilde z}}}}$上满足$\left|t_{0}\right|=\frac{a+b}{2}$,则

    其中tiBi的中心,因此

    此时,球$B_{0}=B\left(t_{0}, \frac{a-b}{2}\right)$被包含在极大球体族∪iBi中,与极大球体族的定义矛盾.

    可得

    下面处理I1.令

    可得a-b≥|x1|-|x2|以及

    根据

    下面处理I2.首先根据微分中值定理,在直线${\iota_{|{x_2}{\rm{|}}, |{x_1}{\rm{|}}}}$上存在一点θ,使得

    再由|x2|>|x1|-|x2|可得

    综合情况1与情况2,可得

    现在考虑x1$\mathbb{R}$n\{0},x2=0时的情况,根据$\mathscr{H} $βb(f)(0)=0,可得

    因此,我们完成了定理1的全部证明.

    定理2的证明  对任意的点xB,根据Hölder不等式以及$\alpha+\beta=\frac{n}{p}$,有

    根据(1)式易知定理2成立.

    定理3的证明  对任意固定的点xy$\mathbb{R}$n,不妨假设$\mathscr{M} $βb(f)(x)≥$\mathscr{M} $βb(f)(y).通过计算可得$\mathscr{M} $βb(f)(x)≤CfMqp,而fMqp,则有$\mathscr{M} $βb(f)(x)≤∞.因此,对任意的ε>0,存在方体B1=B(zr)∋x,使得

    存在方体B2=B(zr+|x-y|)∋y,使得

    根据(2),(3)式可得

    下面我们将分两种情况讨论:

    情况1   r≤|x-y|.

    情况2   r≥|x-y|.

    Ω=B(zr+|x-y|)\B(zr),且假设Ri(i=1,2,…)是一列互不相交的极大球体族.类似定理1中的情况2,容易得∪i$\mathbb{R}$iΩ⊂∪i3$\mathbb{R}$i.因此

    对于I1,根据$\beta \leqslant \frac{n}{p}$,有

    对于I2,进一步处理为

    类似于定理1中情况2的证明,根据

    对于J2,可处理为

    易知

    由情况1与情况2,可得

    至此,我们完成了定理3的全部证明.

参考文献 (16)

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