n0∈N,f(x)=xn0,对任意x=xn∈lp,(1≤p≤∞),证明||f||=1
时间: 2023-07-05 13:34:52 浏览: 85
这道题目可以使用 Hölder 不等式来证明。根据 Hölder 不等式,对于任意 $1 \leq p \leq \infty$ 和 $q$,满足 $\frac{1}{p} + \frac{1}{q} = 1$,都有:
$$
\left\|fg\right\|_{L^1} \leq \left\|f\right\|_{L^p} \left\|g\right\|_{L^q}
$$
其中 $f, g$ 是 $L^p$ 空间中的可测函数。对于本题中的 $f(x) = x^{n_0}$,我们可以令 $g(x) = 1$,则有:
$$
\begin{aligned}
\left\|f\right\|_{L^p} &= \left( \int_{\mathbb{R}} \left| x^{n_0} \right|^p dx \right)^{\frac{1}{p}} \\
&= \left( \int_{\mathbb{R}} |x|^{n_0 p} dx \right)^{\frac{1}{p}} \\
&\leq \left( \int_{\mathbb{R}} 1 dx \right)^{\frac{1}{q}} \\
&= 1
\end{aligned}
$$
其中 $1/p + 1/q = 1$,即 $q = \infty$。因此,我们得到 $||f||_{L^p} \leq 1$。
另一方面,根据题意,对于任意 $x = x_n \in l^p$,都有 $|f(x)| = |x_{n_0}|^{n_0} \leq \|x\|^n_p$。因此,我们有:
$$
\left\|f\right\|_{L^p}^p = \int_{\mathbb{R}} |x|^{n_0 p} dx \geq \int_{\mathbb{R}} |f(x)|^p dx = \sum_{n=1}^{\infty} |f(x_n)|^p \geq |f(x)|^p = |x_{n_0}|^{n_0 p}
$$
因此,我们得到 $||f||_{L^p}^p \geq \|x\|_p^{n_0 p}$,即 $||f||_{L^p} \geq \|x\|_p^{n_0}$。
综上所述,我们得到:
$$
\|f\|_{L^p} \leq 1 \quad \text{且} \quad \|f\|_{L^p} \geq \|x\|_p^{n_0}
$$
由于 $x \in l^p$ 是任意的,因此我们可以令 $x = e_{n_0}$,其中 $e_{n_0}$ 表示第 $n_0$ 个坐标为 $1$,其余坐标为 $0$ 的向量。此时 $\|x\|_p = 1$,因此我们得到:
$$
\|f\|_{L^p} \geq 1
$$
综合以上结论,我们得到 $||f||_{L^p} = 1$,即 $||f|| = 1$。
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