-
欧氏空间ℝn中具有非空内点的紧凸集称为凸体. 我们记
$\mathscr{K}$ n为ℝn中所有凸体构成的集合,$\mathscr{K}$ on为ℝn中所有以原点为内点的凸体构成的集合,$\mathscr{S}$ n-1为(n-1)-维的单位球面,令〈x,y〉表示ℝn中x与y的标准内积.设μ为单位球面
$\mathscr{S}$ n-1上有限的正Borel测度,如果对于任意的线性子空间ξ⊆ℝn,有则称测度μ满足子空间集中不等式[1].
设ω为单位球面
$\mathscr{S}$ n-1上的任意Borel子集,则凸体K∈$\mathscr{K}$ on的锥体积测度VK定义为[2]其中hK:ℝn→R是凸体K的支撑函数,定义为
S(K,u)表示凸体K的经典表面积测度,υK:∂′K
$\mathscr{S}$ n-1表示Gauss映射,∂′K表示边界∂K中仅有一个外单位法向量的点构成的集合,$\mathscr{H}$ n-1表示(n-1)-维Hausdorff测度.锥体积测度具有直观的几何意义,是研究对数Minkowski问题的重要工具. 文献[1证明了锥体积测度满足子空间集中不等式,关于锥体积测度的其他结论可参见文献[2-10].
文献[10]引入了混合锥体积测度:设ω为单位球面
$\mathscr{S}$ n-1上的任意Borel子集,则凸体K∈$\mathscr{K}$ n和凸体Q∈$\mathscr{K}$ on的混合锥体积测度是单位球面$\mathscr{S}$ n-1上的Borel测度,定义为其中,当Q=K时,VK,Q=VK.
本文主要在凸体K,Q都是原点对称的,且Q与K是位似的条件下,得到了凸体K和凸体Q的混合锥体积测度满足子空间集中不等式. 当K=Q时,该结论就是文献[1]中的结论.
全文HTML
-
对于凸体K,Q∈
$\mathscr{K}$ n,若存在常数t>0与x0∈ℝn,使得Q=x0+tK,则称Q与K互为位似. int(K)表示K的内点,▽表示梯度.假设ξ是在ℝn中的j(1≤j≤n-1)维子空间,ξ⊥是ξ的正交补空间,当X∈ℝn时,X|ξ表示X在ξ上的正交投影集. 函数fK,ξ:ξ→(0,∞)定义为[2]
其中,
$\mathscr{H}$ n-j表示(n-j)-维Hausdorff测度. fK,ξ是在K|ξ上的log-concave函数并且在K|ξ内部是正值函数.性质1[2] (i) fK,ξ在int(K)|ξ上是连续的,且fK,ξ在int(K)|ξ的任何紧子集上是Lipschitz的;
(ii) fK,ξ在int(K)|ξ上几乎处处可微,也就是说,在int(K)|ξ中存在一个稠密的子集D,且在D上▽fK,ξ存在.
引理1[2] 设K∈
$\mathscr{K}$ n,则:(i) fK,ξ:K|ξ→(0,∞)是上半连续的;
(ii) 若K∈
$\mathscr{K}$ on并且x∈K|ξ,则$\mathop {\lim }\limits_{m \to \infty } {f_{K, ξ}}\left( {{e^{\frac{{ - 1}}{m}}}x} \right) = {f_{K, ξ}}\left( x \right)$ .引理2[2] 设K∈
$\mathscr{K}$ n,则∫K|ξ〈▽fK,ξ(x),x〉dx存在.
-
定理1 设K,Q∈
$\mathscr{K}$ on,且存在常数t>0与x0∈ℝn,使得Q=x0+tK. 若ξ是在ℝn中的j(1≤j≤n-1)维子空间,x0′=x0|ξ,则证 根据支撑函数的定义可知,若z∈∂K,有
又因为Q=x0+tK,所以对于任意的u∈
$\mathscr{S}$ n-1,有设f(x)=fK,ξ(x),g(x)=x0′+tx,令F=f(x)g(x):K|ξξ,则F是向量场. 由性质1(i)可得F在int(K)|ξ上的任何一个紧子集上是Lipschitz向量场. 假设m是正整数,则集合
${E_m} = {e^{ - \frac{1}{m}}}K\left| {ξ \subset {\mathop{\rm int}} \left( K \right)\left| {ξ} \right.} \right.$ 是紧的Lipschitz区域.文献[11-12]给出了下面关于Lipschitz区域中Lipschitz向量场的Gauss-Green散度定理:
当y∈∂(K|ξ)时,可得
${\upsilon _{K\left| \xi \right.}}\left( y \right) = {\upsilon _{{E_m}}}\left( {{e^{ - \frac{1}{m}}}y} \right)$ ,则由引理1(ii)和Lebesgue控制收敛定理,有
为了计算(7)式,假设M=∂K∩(ξ⊥+∂(K|ξ)),则∂′K∩M与υK-1(ξ∩S n-1)上点的集合是一致的. 若z∈∂′K∩M,则υK|ξ(z|ξ)=υK(z). 因此
如果▽f(x)在x∈int(K)|ξ上存在,则
根据性质1(ii),我们有
因为∫K|ξf(x)d
$\mathscr{H}$ j(x)=V(K),故t∫K|ξf(x)d$\mathscr{H}$ j(x)=V1(K,Q). 通过引理2,我们有结合(6),(9),(10)式,定理1得证.
定理2 设KQ∈
$\mathscr{K}$ on,K关于原点对称,且Q与K是位似的,则混合锥体积测度(4)满足子空间集中不等式.证 因为Q与K是位似的,所以存在常数t>0与x0∈ℝn,使得Q=x0+tK. 设ξ是在ℝn中的j(1≤j≤n-1)维子空间,x0′=x0|ξ.
设f(x)=fK,ξ(x),因为K是原点对称的凸体,由Brunn-Minkowski不等式可得函数f(x)在原点达到最大值[2]. 若对于每一个x∈int(K)|ξ,都有▽f(x)存在,则
因此
因为K是一个原点对称的凸体,故f(x)是偶函数.
假设
则
因此每一个不为0的部分
${a_i}\frac{{\partial f}}{{\partial {x_i}}}\left( {i = 1, 2, \cdots j} \right)$ 关于xi是奇函数.又因K|ξ在子空间ξ中是一个对称的区域,所以
故可得
结合定理1和性质1可得