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非齐度量测度空间上广义分数次积分算子交换子的有界性

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张振荣, 赵凯. 非齐度量测度空间上广义分数次积分算子交换子的有界性[J]. 西南大学学报(自然科学版), 2020, 42(8): 88-96. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2020.08.012
引用本文: 张振荣, 赵凯. 非齐度量测度空间上广义分数次积分算子交换子的有界性[J]. 西南大学学报(自然科学版), 2020, 42(8): 88-96. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2020.08.012
Zhen-rong ZHANG, Kai ZHAO. Boundedness of Commutators of Generalized Fractional Integral Operators on Non-homogeneous Metric Measure Spaces[J]. Journal of Southwest University Natural Science Edition, 2020, 42(8): 88-96. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2020.08.012
Citation: Zhen-rong ZHANG, Kai ZHAO. Boundedness of Commutators of Generalized Fractional Integral Operators on Non-homogeneous Metric Measure Spaces[J]. Journal of Southwest University Natural Science Edition, 2020, 42(8): 88-96. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2020.08.012

非齐度量测度空间上广义分数次积分算子交换子的有界性

  • 基金项目: 国家自然科学基金项目(11471176,11871293)
详细信息
    作者简介:

    张振荣(1977-),女,副教授,主要从事调和分析及其应用的研究 .

    通讯作者: 赵凯,教授
  • 中图分类号: O174.2

Boundedness of Commutators of Generalized Fractional Integral Operators on Non-homogeneous Metric Measure Spaces

  • 摘要: 利用非齐度量测度空间的性质,应用分数次积分算子的有界性理论,基于非齐度量测度空间上Herz空间的刻画以及Herz型Hardy空间的原子分解和分子分解理论,证明了广义分数次积分算子与Lipschitz函数生成的交换子在非齐度量测度空间上的Herz空间和Herz型Hardy空间的有界性.
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-11-20
  • 刊出日期:  2020-08-20

非齐度量测度空间上广义分数次积分算子交换子的有界性

    通讯作者: 赵凯,教授
    作者简介: 张振荣(1977-),女,副教授,主要从事调和分析及其应用的研究
  • 1. 青岛黄海学院 数理教学部,山东 青岛 266427
  • 2. 青岛大学 数学与统计学院,山东 青岛 266071
基金项目:  国家自然科学基金项目(11471176,11871293)

摘要: 利用非齐度量测度空间的性质,应用分数次积分算子的有界性理论,基于非齐度量测度空间上Herz空间的刻画以及Herz型Hardy空间的原子分解和分子分解理论,证明了广义分数次积分算子与Lipschitz函数生成的交换子在非齐度量测度空间上的Herz空间和Herz型Hardy空间的有界性.

English Abstract

  • 虽然双倍条件在调和分析理论中起着重要的作用,然而,多年来的许多研究结果表明,在非双倍条件下,ℝn上许多经典的函数空间理论以及奇异积分算子有界性的结论依然是成立的(参见文献[1-3]).文献[4]引入了一类满足几何双倍条件和上双倍条件的非齐度量测度空间,这类空间包含了齐型空间和非双倍测度空间.此后,文献[5-6]引入了非齐度量测度空间上的Hardy空间,并讨论了一些等价刻画和奇异积分算子的有界性.有关非齐度量测度空间奇异积分算子及交换子的有界性问题的结果可参见文献[7-9].

    文献[10-14]对ℝn上的Herz型空间进行了系统研究,同时在Herz型空间及其上许多奇异积分算子的有界性问题方面也取得了丰硕的成果.近期,文献[15]引进了非齐度量测度空间上的Herz空间和Herz型Hardy空间,并讨论了等价刻画和一些相互关系,以及Calderón-Zygmund算子的有界性.

    交换子理论一直受关注,取得了许多成果[16-19].基于齐型空间的结果,本文的目的主要是在非齐度量测度空间上,建立一类广义分数次积分算子与Lipschitz函数生成的交换子,得到了该交换子是Herz空间上有界的,也是Herz型Hardy空间上有界的.

  • 定义1[20]  设(Xd)是度量空间,如果存在某个正整数N0,对任意的球B(xr)⊂X,其中xXr∈(0,∞),都存在至多N0个球${\left\{ {B\left( {{x_i}, \frac{r}{2}} \right)} \right\}_i}$构成B(xr)的一个覆盖,则称度量空间(Xd)是几何双倍的.

    定义2[4]  如果μX上的Borel测度,并存在一个控制函数λX×(0,∞)→(0,∞),使得对每一个xXλ(xr)关于r都单调不减,且存在一个依赖于λ的正常数C(λ),使得对任意的xXr∈(0,∞),有

    则称度量测度空间(Xdμ)是上双倍的.

    非齐度量测度空间(Xdμ)就是既满足几何双倍条件又满足上双倍条件的度量空间.

    定义3[4]  设η>0,若对所有的r∈(0,2diam(X))和$a \in \left( {1, \frac{{2{\rm{diam}}(X)}}{r}} \right)$,存在一个只依赖于aX的常数C(a)>1,使得对于所有的xXλ(xar)≥C(a)λ(xr),并且$\sum\limits_{k = 1}^\infty {\frac{1}{{{{\left[ {C\left( {{a^k}} \right)} \right]}^\eta }}}} < \infty $.则称控制函数λ满足η-弱逆倍条件.

    定义4[4]  对于任意两个球BSX,令ρ>1,p∈(0,1],离散系数$\tilde K_{B, S}^{(\rho ), p}$的定义是

    其中NBS(ρ)是满足ρBSN(ρ)rBrS的最小正整数,[logρ2]表示logρ2取整.

    对于整数k,记Bk={xXd(x0x)<2k},其中x0X的一固定点,Ck=Bk\Bk-1,且χk=χCk.非齐度量测度空间上的齐型Herz空间定义如下:

    定义5[15]  设(Xdμ)是非齐度量测度空间,令-∞<α<∞,0<p<∞,0<q≤∞.则非齐度量测度空间上的齐型Herz空间$\dot K_q^{\alpha , p}(\mu )$定义为

    其中

    定义6[15]  令0<α<∞,1≤q<∞,若(Xdμ)上的函数b(x)满足以下条件:

    (ⅰ) supp bB(x0r),r>0,其中B(x0r)={xXd(x0x)<r};

    (ⅱ) ‖bLq(μ)≤[λ(x0r)]-α.

    则称b(x)为中心(αq)-块.

    非齐度量测度空间上齐次Herz空间的分解定理是下面的结果:

    引理1[15]  令0<α<∞,0<p<∞,1≤q<∞.设λ满足η-弱逆倍条件,

    f$\dot K_q^{\alpha , p}(\mu )$当且仅当$f(x) = \sum\limits_{k = - \infty }^{ + \infty } {{\lambda _k}} {b_k}(x)$,其中bk(x)是中心(αq)-块,supp (bk)⊂Bk,并且

    这里的下确界取遍所有f这样的分解.

    文献[15]引进并给出了Herz型Hardy空间的分解:

    定义7[15]  设(Xdμ)是非齐度量测度空间,0<p≤1≤q≤∞,pqα∈(0,∞),ρ∈(1,∞),γ∈[1,∞).若L2(μ)上的函数b满足以下条件:

    (ⅰ)存在一个球B,使得supp bB=B(x0r),r>0;

    (ⅱ)∫Xb(x)dμ(x)=0;

    (ⅲ)对于j=1,2,存在支在球BjB上的函数aj和常数λj${\mathbb{C}}$,使得b=λ1a1+λ2a2,且‖ajLq(μ)≤(λ(x0rB))-α${\left( {\tilde K_{{B_j}, B}^{(\rho ), p}} \right)^{ - \gamma }}$.

    则称b是(αpqγρ)λ-原子块,并记$|b{|_{\tilde H{{\dot K}_{_{_{atb}, q, \rho }^{a, p, \gamma }\left( \mu \right)}}}}$=|λ1|+|λ2|.如果存在(αpqγρ)λ-原子块序列{bi}i=-∞+∞,使得在L2(μ)中$f = \sum\limits_{i = - \infty }^{ + \infty } {{b_i}} $,且$\sum\limits_{i = - \infty }^{ + \infty } {\left| {{b_i}} \right|_{\tilde H{{\dot K}_{_{_{atb}, q, \rho }^{a, p, \gamma }\left( \mu \right)}}}^p < \infty } $,则称f是属于${\tilde H{{\dot K}_{_{_{atb}, q, \rho }^{a, p, \gamma }\left( \mu \right)}}}$的.并且定义

    这里的下确界取遍f所有的分解.原子Herz型Hardy空间${\tilde H{{\dot K}_{_{_{atb}, q, \rho }^{a, p, \gamma }\left( \mu \right)}}}$定义为在p-拟模$\left\| \cdot \right\|_{\tilde H{{\dot K}_{_{_{atb}, q, \rho }^{a, p, \gamma }\left( \mu \right)}}}^p$${\tilde H{{\dot K}_{_{_{atb}, q, \rho }^{a, p, \gamma }\left( \mu \right)}}}$的完备化.同时,原子Herz型Hardy空间${\tilde H{{\dot K}_{_{_{atb}, q, \rho }^{a, p, \gamma }\left( \mu \right)}}}$γρ的取值无关.

    定义8[15]  设(Xdμ)是非齐度量测度空间,0<p≤1≤q≤∞,pq,令α∈(0,∞),ρ∈(1,∞),γ∈[1,∞),ε∈(0,∞).若L2(μ)上的函数b满足以下条件:

    (ⅰ) ∫Xb(x)dμ(x)=0;

    (ⅱ)存在一些球B=B(x0rB),其中rB>0,存在常数${\tilde M}$M${\mathbb{N}}$,使得对于所有的k${\mathbb{N}}$j∈{1,…,Mk},当k=0时,M0=${\tilde M}$;当k>0时,Mk=M.存在支在球BkjUk(B)上的函数mkj,当k=0时,U0(B)=ρ2B;当k>0时,Uk(B)=ρk+2B\ρk-2B.存在λkj${\mathbb{C}}$,使得在L2(μ)中b=$\sum\limits_{k = 0}^\infty {\sum\limits_{j = 1}^{{M_k}} {{\lambda _{k, j}}} } {m_{k, j}}$,且有

    则称b是(αpqγερ)λ-分子块.若存在(αpqγερ)λ-分子块序列{bi}i=-∞+∞,使得在L2(μ)中有$f = \sum\limits_{i = - \infty }^{ + \infty } {{b_i}} $,且$\sum\limits_{i = - \infty }^{ + \infty } {\left| {{b_i}} \right|_{\tilde H{{\dot K}_{_{_{mb}, q, \rho }^{a, p, \gamma }\left( \mu \right)}}}^p < \infty } $,则函数f属于${\tilde H{{\dot K}_{_{_{mb}, q, \rho }^{a, p, \gamma }\left( \mu \right)}}}$.并且定义

    这里的下确界取遍f的所有分解.分子Herz型Hardy空间${\tilde H{{\dot K}_{_{_{mb}, q, \rho }^{a, p, \gamma }\left( \mu \right)}}}$定义为在p-拟模$\left\| \cdot \right\|_{\tilde H{{\dot K}_{_{_{mb}, q, \rho }^{a, p, \gamma }\left( \mu \right)}}}^p$${\tilde H{{\dot K}_{_{_{mb}, q, \rho }^{a, p, \gamma }\left( \mu \right)}}}$的完备化.

    定义9  令β∈(0,1].如果函数fX${\mathbb{C}}$满足

    或者

    则称f属于Lipβ(μ).

  • 定义10[7]  设函数KσLloc1(X×X)\{(xx):xX},0<σ<1.如果存在正常数C,使得:

    (ⅰ)对于任意的xyXxy,|Kσ(xy)|≤CKσ[λ(xd(xy))]σ-1

    (ⅱ)存在0<δ≤1和正常数c,使得对任意xxyX,且d(xy)≥cKσd(x${\tilde x}$),有

    则称Kσ为非齐度量测度空间上的广义分数次积分算子核.

    若线性算子Tσ的核是定义10中的Kσ,对于所有的fLb(μ)={fL(μ):f的支集有界},

    则称Tσ是非齐度量测度空间上的广义分数次积分算子.

    引理2[7]  设Tσ是非齐度量测度空间上的广义分数次积分算子,0<σ<1,则以下两个结论是等价的:

    (ⅰ)对$p \in \left( {1, \frac{1}{\sigma }} \right)$$\frac{1}{q} = \frac{1}{p} - \sigma $TσLp(μ)到Lq(μ)的有界算子;

    (ⅱ)TσL1(μ)到${L^{\frac{1}{{1 - \sigma }}, \infty }}(\mu )$的有界算子.

    广义分数次积分算子Tσ和函数h生成的交换子定义为

    gLb(μ),∫Xg(y)dμ(y)=0,有∫XTσg(y)dμ(y)=0,则称Tσ满足Tσ*1=0.

    定理1  设(Xdμ)为非齐度量测度空间,0<p<∞,0<σ<1,1<q1${\frac{1}{\sigma }}$$\frac{1}{{{q_2}}} = \frac{1}{{{q_1}}} - \sigma $,0<β<1,βα1<1-$\frac{1}{{{q_1}}}$α2=α1-β.令λ满足η-弱逆倍条件,

    此时1<p<∞.若Tσ是非齐度量测度空间上的广义分数次积分算子,且TσL1(μ)到${L^{\frac{1}{{1 - \sigma }}, \infty }}(\mu )$的有界算子,h∈Lipβ(μ),则交换子[Tσh]是从$\dot K_{{q_1}}^{{\alpha _1} \cdot p}(\mu )$$\dot K_{{q_2}}^{{\alpha _2} \cdot p}(\mu )$的有界算子.

    定理2  设(Xdμ)是非齐度量测度空间.令0<p<∞,0<σ<1,1<q1${\frac{1}{\sigma }}$$\frac{1}{q} = \frac{1}{p} - \sigma $ρ∈(1,∞),γ∈[1,∞),0<β<1,0<α2$\frac{\delta }{v}$α1=α2+β.设Tσ是非齐度量测度空间上的广义分数次积分算子,若TσL1(μ)到${L^{\frac{1}{{1 - \sigma }}, \infty }}(\mu )$的有界算子,且Tσ*1=0,h∈Lipβ(μ),则交换子[Tσh]是从${\tilde H{{\dot K}_{_{_{atb}, q, \rho }^{{a_1}, p, \gamma }\left( \mu \right)}}}$$\tilde H\dot K_{mb, {q_2}, \rho }^{{\alpha _2}, p, \gamma , \left( {\delta - v{\alpha _2}} \right)/2}\left( \mu \right)$的有界算子.

    定理1的证明  对任意f$\dot K_{{q_1}}^{{\alpha _1} \cdot p}(\mu )$,由引理1知f(x)=$\sum\limits_{i = - \infty }^{ + \infty } $λjbj(x),其中bj是中心(α1q1)-块,supp (bj)⊂Bj,且${\left\| f \right\|_{\dot K_{{q_1}}^{{\alpha _1}, p}(\mu )}} \sim \inf {\left\{ {\sum\limits_{j = - \infty }^{ + \infty } {{{\left| {{\lambda _j}} \right|}^p}} } \right\}^{\frac{1}{p}}}$.则

    对于I2,分以下两种情况进行讨论:

    当0<p≤1时,由引理2、(3)式,以及定义6和η-弱逆倍条件,有

    当1<p<∞时,由引理2、(3)式、Hölder不等式和η-弱逆倍条件,可得

    对于I1,注意到jl-2,xClyBj,则xXBj,意味着λ(xd(xy))~λ(x0d(xx0)).因此,由定义9、Hölder不等式和定义6,知

    再分为两种情况进行讨论:

    当0<p≤1时,由η-弱逆倍条件,有

    当1<p<∞时,同样由Hölder不等式和η-弱逆倍条件可得

    因此

    至此,我们完成了定理1的证明.

    定理2的证明  由定理2的假设以及HerzHardy空间的原子和分子分解结果知,只要对任意的(α1pq1,2,2)λ-原子块b,证明[Tσh]bα2pq2,1,$\frac{{\delta - v{\alpha _2}}}{2}$,2λ-分子块,且

    即可.事实上,对任意的(α1pq1,2,2)λ-原子块b$b = \sum\limits_{j = 1}^2 {{\lambda _j}} {a_j}$,supp (aj)⊂BjB,且

    B0=8B,进一步记

    对于J1,由BjB知3Bj⊂8B=B0.令Nj=N(2)2BjB0≥-1.不失一般性,假设Nj≥3.由于2BjB0⊂25Bj,当Nj∈[-1,3)时可转化为Nj≥3的情形处理.因此

    对于J1,1,由引理2、(3)式、定义7、系数${\tilde K}$的性质和$K_{2{B_j}, {B_0}}^{(2), p} \ge 1$,对于j=1,2,有

    其中c1是不依赖ajj的正常数.令

    对于J1,3,由于B0⊂2Nj+3Bj,有rB0~r2Nj-1Bj.由定义10、(3)式、原子的大小条件、Hölder不等式,以及系数${\tilde K}$的性质,并注意到$\tilde K_{2{B_j}, {B_0}}^{(2), p} \ge 1$,可知对于j=1,2,有

    其中c2是不依赖ajj的正常数.令

    J1,2J1,3,类似地有

    其中c3是不依赖于ajji的正常数.令

    对于J2, 由几何双倍条件,对于任意的k${\mathbb{N}}$,存在球覆盖{Bkj}j=1M0,且它们的势M0N08n,其中这些球的半径都是2k-3rB0Ũk(B0)=2kB0k-1B0.不失一般性,假设这些球的中心都属于Ũk(B0).令Ck,1=Bk,1Ckl=Bkl\Um=1l-1Bkml=2,…,M0且对所有的l=1,…,M0Dkl=CklUk(B0).则{Dkl}l=1M0互不相交,Uk(B0)=∪M0l=1Dkl且对任意l=1,…,M0Dkl⊂2BklUk(B0)=2k+2B0k-2B0.因此,J2=$\sum\limits_{k = 0}^\infty {\mathop \sum \limits_{l = 0}^{{M_0}} } $([Tσh]b)χDkl.因为Tσ*1=0,由定义10、定义7、定义9,应用Hölder不等式和系数K的性质,同时注意到4Bkl⊂2k+1B0$\tilde K_{2{B_j}, B}^{(2), p} \ge 1$,可以得到

    其中c4是不依赖于bk的正常数.令

    J1J2的估计知,[Tσh]b是(α2pq2,1,δ,2)λ-分子块,且

    这就完成了定理2的证明.

参考文献 (20)

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