Научная статья на тему 'Самоулучшение lр-неравенства Пуанкаре'

Самоулучшение lр-неравенства Пуанкаре Текст научной статьи по специальности «Математика»

CC BY
106
17
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Чебышевский сборник
Scopus
ВАК
RSCI
Область наук
Ключевые слова
МЕТРИЧЕСКОЕ ПРОСТРАНСТВО С МЕРОЙ / METRIC MEASURE SPACE / УСЛОВИЕ УДВОЕНИЯ / DOUBLING CONDITION / НЕРАВЕНСТВО ПУАНКАРЕ / POINCARE INEQUALITY
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Самоулучшение lр-неравенства Пуанкаре»

ЧЕБЫШЕВСКИЙ СБОРНИК

Том 17. Выпуск 1.

УДК 517.5

САМОУЛУЧШЕНИЕ ^-НЕРАВЕНСТВА ПУАНКАРЕ

ПРИ р > 0

А. И. Порабкович (г. Минск) Аннотация

Классическое (в,р)-неравенство Пуанкаре на М"

¡ в \ 1/в , х i/p mífы-¿у//dM dM(y)) -гв (¿y/v/|p

\ B B J \ B

(rB — радиус шара B С Rn) обладает свойством самоулучшения — из (1,р)-неравенства, 1 < p < n, вытекает «более сильное» (д,р)-неравенство (Соболева-Пуанкаре), где 1/q = 1/p — 1/n (неравенство A < B означает, что A ^ cB с несущественной постоянной с). Такой эффект изучался в ряде работ для неравенств более общего вида

i/в , ч i/p в d„(y) 1 < ) ( 1 /gp,

|/(y) — Sb/|в dM(y) 1 < п(гв) ( -т^г gp dM

\ В / \ аВ

для функций на метрическом пространстве с мерой. Здесь / € Ь®ос, д € Ь0с, Бв/ — некоторое число, зависящее от шара В и функции /, п — некоторая положительная возрастающая функция, а ^ 1. В качестве БВ / выбиралось среднее значение функции / по шару В и рассматривался случай р ^ 1.

Мы изучаем свойство самоулучшения для таких неравенств на квазиметрических пространствах с мерой, удовлетворяющей условию удвоения с показателем 7 > 0. Существенным отличием нашей работы от предыдущих является рассмотрение случая р, в > 0. В этой ситуации функции не обязаны быть суммируемыми и мы берем Б в / = ^В/ — наилучшее приближение постоянными в метрике пространства Ь®(В).

Мы доказываем, что если возрастает при некотором а > 0, то при 0 < р < 7/а

и в > 0 из (в,р)-неравенства Пуанкаре вытекает (д,р)-неравенство с 1/д > 1/р — 7/а. При Р ^ 7(7 + а)-1 (при таких р функция / является локально суммируемой) отсюда вытекает также (д,р)-неравенство с интегральными средними на месте наилучших приближений

1В/.

В работе рассматриваются также случаи ар = 7 и ар > 7. Если ар = 7, то из (в,р)-неравенства Пуанкаре вытекает (д,р)-неравенство с любым д > 0 и, более того, справедливо экспоненциальное неравенство типа известного неравенства Трудингера.

Если же ар > 7, то из (в,р)-неравенства Пуанкаре вытекает неравенство

I/(х) — /(у)| < п№, у))[й(х, у)]-7/р < [<х, для почти всех х и у из любого фиксированного шара В (< зависит от В).

Ключевые слова: метрическое пространство с мерой, условие удвоения, неравенство Пуанкаре.

Библиография: 15 названий.

SELF-IMPROVEMENT OF (0,p) POINCARÉ INEQUALITY

FOR p > 0

A. I. Porabkovich (Minsk) Abstract

Classical Poincaré (0,p)-inequality on Rn

( в \ 1/в / \ 1 /p 1 ' " 4 ^ ' ' ' dp(y) | < rв I |V/|p dM

k(b)J \ B

f (y) - mf/dK

в

(rB is the radius of ball B c Rn) has a self-improvement property, that is (1,p)-inequality, 1 < p < n, implies the «stronger» (q,p)-inequality (Sobolev-Poincare), where 1/q = 1/p — 1/n (inequality A < B means that A < cB with some inessential constant c).

Such effect was investigated in a series of papers for the inequalities of more general type

i/e , ^ i/p

1 fl f(y) — Sb f |e dM(y)l < n(rB) I ^^ f gp dv

\ B J \ aB

for functions on metric measure spaces. Here f G Lfoc, g G Lfoc, and SB f is some number depending on the ball B and on the function f, n is some positive increasing function, a > 1. Usually mean value of the function f on a ball B is chosen as SB f, and the case p > 1 is considered.

We investigate self-improvement property for such inequalities on quasimetric measure spaces with doubling condition with parameter 7 > 0. Unlike previous papers on this topic we consider the case 6,p > 0. In this case functions are not required to be summable, and we take SBf = iB f. Here I^p f is the best approximation of the function f in L6(B) by constants.

We prove that if n(t)t-a increases with some a > 0, then for 0 < p < 7/a and 9 > 0 (0,p)-inequality Poincare implies (q,p)-inequality with 1/q > 1/p — 7/a. If p > 7(7 + a)-1 (then the function f is locally integrable) then it implies also (q,p)-inequality with mean value instead of the best approximations iB6)f.

Also we consider the cases ap = 7 and ap > 7. If ap = 7, then (q,p)-inequality with any q > 0 follows from Poincare (9,p)-inequality and moreover some exponential Trudinger type inequality is true.

If ap > y then Poincare (9,p)-inequality implies the inequality

If (x) — f (y)| < n(d(x, y))[d(x, y)]-Y/p < [d(x, y)]a-Y/p for almost all x and y from any fixed ball B (< does depend on B).

Keywords: Metric measure space, doubling condition, Poincare inequality.

Bibliography: 15 titles.

1. Введение

Классическое неравенство Пуанкаре на R

n 1

MB)

B

/ (y) -

KB)

B

i/p

dK(y) < rB

K(B)

|V/|p dK

B

хЗапись А < В всегда означает, что А < сВ, где с некоторая положительная постоянная зависящая, возможно, от некоторых параметров, но эти зависимости для нас несущественны (эти постоянные могут быть различными даже в пределах одной строки).

1

1

1

(г в — радиус шара В с Мп) обладает свойством самоулучшения — из него вытекает «более сильное» неравенство

1

МВ )У

в

/ (у) — ¿В)/ №

в

9 \ 1/9 / \ 1/Р

^(у)| < гв I IIV/|р ^

где р > 1, 1/д = 1/р — 1/п.

Такой эффект изучался для неравенств более общего вида

1 г V9 I 1 г \1/Р

^щ] I/(у) — Бв/19 ^(у) I < п(гв) I ^у у др Ф I . (1)

ч в / \ аВ /

для функций на метрическом пространстве с мерой (см., например, [1, 2]). Здесь / € ^9ос, д € Ьрос, Б в / — некоторое число, зависящее от шара В и функции /, п — некоторая положительная функция, а ^ 1.

В цитированных работах в качестве Бв/ выбиралось среднее значение функции / по шару В и рассматривался случай в ^ 1. Существенным отличием нашей работы от предыдущих является изучение свойства самоулучшения для неравенств (1) при в > 0 — при таких условиях рассматриваемые функции не обязаны быть суммируемыми. Для формулировки нашего основного результата нам понадобится ряд определений и обозначений.

Пусть (X, — хаусдорфово пространство с регулярной борелевской мерой ^ и квазиметрикой ^ (неравенство треугольника заменяется следующим: существует такая постоянная аа ^ 1, что ^(х, у) ^ аа[^(х, г) + ^(г, у)] для любых х, у, г € X). Кроме того, семейство открытых шаров

В(х, г) = {у € X : ^(х, у) < г}

образует базу окрестностей топологии X и

0 < ^ (В(х, г)) < х € X, г > 0.

Часто шар будет обозначаться просто В, тогда гв — его радиус, АВ с X — шар, концентрический с В, радиуса Агв. Кроме того, пусть

/в = / / Ф = ^(В) / / ^

вв

— среднее значение функции / € Ь^^) по шару В с X.

Говорят, что мера ^ удовлетворяет условию удвоения, если существует такое число а^ > 0,

что

^ (В(х, 2г)) ^ (В(х, г)), х € X, г> 0.

Этому условию можно придать количественный вид: существует 7 > 0 (можно взять 7 = 1о§2 ам), для которого выполнено неравенство

7

г /

^ (В(х,Д)) < ам (- ) ^ (В(х, г)), х € X, 0 <г < Д. (2)

Мы предполагаем (2) выполненным на протяжении всей работы. В таком случае тройка (X, называется пространством однородного типа [9].

Для 0 ^ а < в < то определим П[а, в] как множество положительных возрастающих функций п : [0,1) ^ [0, +то), для которых п(£)£-а возрастает и п(£)£-в убывает. Пусть еще

П[а,в)= и °[а,в'], П[а, то) = У П[а,в).

в' е[а,в) в>а

Пусть п € ^[0, то), а > 1 и 0,р > 0. Будем говорить, что пара функции / € Ь^ос(Х), д € ¿Рос(Х) удовлетворяет (а, п, 0,р)-неравенству Пуанкаре, если для всех шаров В С X

1/е / \ 1/р

!/(У) - !* dM(y)J < П(гв) ^ gp dß

(3)

Здесь /д)/ — постоянная наилучшего приближения функции / в (В) (см. ниже лемму 3) т.е.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

1/е / х 1/0

!/(у) - ib0)/!0dß(y) ) = inf ( ^ !/(y) - I!0dß(y)

(4)

Основной результат нашей работы — следующая теорема, описывающая свойство самоулучшения неравенства Пуанкаре (3). Она была анонсирована в [14].

Теорема 1. Пусть 0,р > 0, 0 < а < 7/р, п € П[а, 7/р), а ^ 1. Пусть также функции / € ¿?ос(Х), д € ^Рос(Х) удовлетворяют (а, п, $,р)-неравенству Пуанкаре, 1/д ^ 1/р — а/7. Тогда для любого шара В С X

1) если 1/д = 1/р — а/7, то справедливо неравенство слабого типа

ß ({ж € B : | /(ж) - lB0)/!>л})

ß (B)

2) если 1/q > 1/p - а/7, то

<

п(гв)

(

\

1/р

gp dß

\4«1стВ

Л > 0;

(5)

1/9

1/p

!/(у) - ib0)/! 9dß(y)

< П(гв)

gp dß

(6)

/

где < не зависят от /, д и В.

Заметим, что если д ^ 1 (т.е. р ^ 7(7 + а)-1), то неравенства (5) и (6) в теореме 1 сохраняют силу, если в них заменить / на интегральные средние /в. Это следует из известного простого неравенства

1/9 / \ 1/9

! / (у) - /в ! 9 dß(y)

^ 2

!/(у) - ib9)/ !9dß(y)

справедливого при q ^ 1.

В случае p > 0 = 1 это утверждение имеется в [2] (при n(t) = t см. также [1, теорема 5.1]). Следовательно, из теоремы 1 вытекает распространение этих результатов из [1, 2] на случай

Р ^ Y(7 + а)-1.

Мы приведем доказательство теоремы 1 в разделе 3.

Кроме того, в пп. 3.2, 3.3 рассматриваются аналоги теоремы 1 для случаев а ^ 7/p.

9

Л

2. Вспомогательные утверждения

Лемма 1. Пусть В1 с В2 с X — два шара, причем 0 < гв1 ^ гв2 • Тогда

^ (В2) <( гв^ 7

^ (В1) ~ \гв

Эта лемма имеется, например, в [2, лемма 1]. Для в > 0, шара Во с X и х € Во положим

М9,во /(х) = ВИР | У" |/19^

вэх,тв <Гв0

1/9

I/

в

где точная верхняя граница берется по всем шарам В радиуса гв ^ гв0, содержащим точку х. Это — локальная максимальная функция Харди-Литтлвуда. Для нее справедливы следующие стандартные оценки с обычным доказательством (см. например, [10, 11]).

Лемма 2. Пусть 0 < ^ < р < ж, / € Ьр^^). Тогда для любого шара В с X справедливы неравенства

ц ({х € В : Мр,в/(х) > А}) < /А2^) р , А > 0 (7)

и

1|Мр,в/Ь(в) < ^(В)1/9-1/р II/Н^в). (8)

Следующие три леммы имеются в [14] — см. [14, лемма 3], [14, лемма 5] и [14, лемма 7] соответственно (по поводу леммы 5 см. еще [12, 13]).

Лемма 3. Пусть В с X, / € Ь9(В), в > 0. Тогда существует такое число Iв)/ € М, что выполнено (4).

Число 'в/ из леммы 3 определяется неоднозначно (если в ^ 1). В дальнейшем под 'в/ понимаем любое из его возможных значений.

Лемма 4. Пусть / € Ь^^), в > 0, В1,В2 с X — два шара, причем 0 < гв1 ^ гв2. Тогда:

1) если В1 с В2, то

|0 - 'в/к (/|/(у) — $/1' «•) / + (г^)17" (/|/(у) — ОГ ф /

в1 в1 в2

2) если В1 П В2 = 0, то для любой точки х0 € В1 П В2 выполнено неравенство

1/9 / . \ 1/9

|'в91)/ — 'в92)/1 < и |/(у) — 49)/19^1 + ^ |/(у) — 'в?/19^ I +

+ ( ^ гв1

1/

1/9 I г Х

|/(у) — 49(1о,я)/19 ^

\в(х"о,Я) /

где Д = 2а^гв2.

1

1

2

Лемма 5. Для любой функции / € Ь?ос(Х), в > 0 для почти всех ^Х.

41,)/ = / (х)

(9)

Точки, в которых выполнено соотношение (9), будем называть в-точками Лебега. Отметим еще, что для любой функции п € 0[а,в), 0 < а < в, выполнены неравенства

]Тп(2-к) < п(2-п), 2вкп(2-к) < 2впп(2-п).

(10)

к=га

к=0

3. Самоулучшение неравенств Пуанкаре

3.1. Доказательство теоремы 1

Пусть В С X — любой фиксированный шар, г = гв, Л = 2а^г. Рассмотрим любую в-точку Лебега х € В. Для произвольного 8 > 0 положим

/

■и(ж, 8) =

\

1/р

др ^ УВ(!,8) /

Отметим, что в силу условия удвоения (2) при £ ^ 8 выполнено неравенство

(

^ (В(ж,з))

^ (В(х,£))

\

1/р

V

др ^

/ \

1/р

<

Введем обозначения

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

(

7

др ^

\ стВ(ж,«) /

< )7/Рг,(®,а). (11)

\

1/р

др ^

и М = Мр,2а^ств д(х).

Очевидно, что I ^ М.

Докажем теперь неравенство

ар -| ар

I /(х) — 4(1,,)/ I < п(г)Т^М1-Т.

(12)

Пусть для краткости Вк = В(х, 2-кг), к ^ 0. Тогда по определению в-точки Лебега с помощью леммы 4 и неравенства (3) получаем

I / (х) — С,)/I =

е к+ /—о

к=0

< ^ п(2-кг)ф, 2-кг) = Е1 + Е2, (13)

к=0

где

Е1 = ^ п(2-кф(ж, 2-кг), Е2 = ^ п(2-кф(ж, 2-кг).

к=0 &=га+1

Выбор числа п € N будет указан позже.

Оценим Х1. В силу (11) и (10)

£1 = Е П(2-ЙФ(х, 2-йг) < г)2й7 < 2П7/п(2-гаг).

&=0

&=0

(14)

Для оценки Х2 также воспользуемся (10)

Х2 = п(2-йф(х, 2-йг) < М ^ П(2-йг) < Мп(2-Пг).

й=га+1

(15)

Поэтому, учитывая (14) и (15), видим, что

ф(х, 2-йг) < п(2-пг)

&=0

2П 7I + М

Если выбрать теперь

мы приходим к неравенству

п

) р

^2 ( у) 7

+ 1,

ф(х, 2-йг) < 2п(2-пг)М.

&=0

Учитывая также то, что а почти возрастает, получаем

^ п(2-'ф(х, 2-*г) < п(2-пг)М < Мп(г^) 7 ^ < п(г)

I \ 7 , ч ОР 1 _ 07

— ) М = п(г)1 7 М1 7 .

Таким образом, для любой в-точки Лебега доказано неравенство (12). Далее докажем для любой в-точки Лебега х € В неравенство

/д\ ар Л ар

|/(х) — 49)/1 < п(г)'^М1-Т,

которое подобно (12), но шар В(х, г) заменен на В. Для этого запишем очевидное неравенство

(16)

|/(х) — 'в9)/1 < |/(х) — 'в^)/1 + |'в7х,г)/ — 'в9) /1.

Первое из слагаемых в правой части неравенства оценивается аналогично (12). Для второго слагаемого мы применим утверждение 2 из леммы 4.

( )

( )

( )

(

I'(9) / _ '(9) / < |'в(х,г)/ 'в / | <

\

1/

|/(у) — /19 ^

+

\в(х,г) 1/

/

+1 -/" |/(у) — 49)/19 +

в

\

|/(у) — ^х,*)/19 Ф

\в(х,Д)

/

В силу условия (3) последнее неравенство преобразуется так:

/

14(1,,)/ — 4У)/1 < п(г)

\

1/р

др йр

ар 1_ар ар 1_ар

< п(г)/ т / - 7 < п(г)/ т М - ^

и (16) доказано.

Перейдем теперь непосредственно к доказательству утверждений теоремы 1. Неравенство (5) получается с помощью лемм 2 и 5 и оценки (16) следующим образом:

р ({х € В : |/(х) — /В/1 > А}) = р ({х € В : |/(х) — /19 > А9}) <

^ р \ х € В

(1 ра N ра

1-/9ра > А9

<

< р({х € 2^аВ : Мр > А9(п(гв))-91-9^ }) < А-9(п(гв))919^ / дрф

/ \ — + 1

\'1

= А-9 (п(гв ))9 р (аВ (х,Л))

др йр

<

<

V (аВ(х, Л))

п(гв) А

(

\

1/р"

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

др йр

у^в у

Для доказательства (6) обозначим 1/д0 = 1/р — а/7 и

/ \ 1/р

А = п(гв)

др йр

^В /

Тогда (5) можно переписать в виде

р ({х € В : |/ — 4/1 >А})

90

^ шт ^ 1, с | —

где с = 2а^а.

Положим А0 = с1/90 А, и, используя (17), оценим левую часть неравенства (6)

(в) 1 1 р ({х € В : |/ — 4в)/1 >Л)

|/ — 4в)/19 йр = А9-1——-^-^ ¿А =

в 0

Ао 1

р (В)

1 ^{х € В : I/ — 4/ >А}) + I А9-1——-—-и- йА <

0 А0 Ао 1

^ А9-1йА + I А9-

0 А0

р (В)

^у ({х € В : I/ — 49)/1 >а})

йА <

(17)

9

< л0 + у Л9-1с(^А)90 ^Л = сА9 + сА90 ^ Л9-90-1^Л <

Ао Ао

< А9 + А90 А9-90 = сА9. Последняя оценка справедлива, так как д < д0 и теорема 1 доказана.

3.2. Случай ар > 7

В случае ар > 7 условие п € ^[а,7/р) естественно заменить на п € ^[а, те).

Теорема 2. Пусть р > 0, а > 7/р, п € ^[а, те), а ^ 1. Пусть также функции f €

), 5 € ЬРос(Х) удовлетворяют (а, п, 9,р)-неравенству Пуанкаре (3). Тогда 1) для любой в-точки Лебега х и любого г > 0

(

И'(х) - I < п(г)

\

1/р

2) для любого шара В С X и любых в-точек Лебега х, у € В

/ \ 1/р

(18)

If(х) - f(у)| < п(г)

г = ^(х, у)

(19)

/

(< не зависят от f, х, у и г).

Доказательство. Обозначим

/

1/р

1/р

/

5р ^

и «(х,8) =

\СТВ(ж,г)

5р ^

ув(х,«)

В силу (13) и (11):

^(х) - I < Е п(2-кг)«(х, 2-кг) <

к=0

те те / Ч -у/р

< п(гв) Е 2-ак«(х, 2-кгв) < п(гв)1 Е 2-аМ

п(гв)/Е 2(7/р-а)к.

к=0

Последний ряд сходится, так как ар > 7, и (18) доказано.

Неравенство (19) выводится из (18) точно так же, как из (12) выводилось (16). Теорема 2 доказана.

Отметим, что при условиях теоремы 2 из неравенства (19) вытекает, что если В С X — произвольный шар и х, у € В в-точки Лебега, то

^(х) - f(у)| < п(^(х,у)Мх,у)Н/р < Нх,у)]а-7/р

при условиях теоремы 2. Здесь < зависит от шара В и функции д. В этом легко убедиться, используя (19) и условие удвоения 2. Последнее неравенство означает, что функция f после изменения на множестве меры нуль (см. лемму 5) становится равномерно непрерывной на любом шаре и ее модуль непрерывности на этом оценивается как f) < п(^)^-7/р.

3.3. Случай предельного показателя ар = 7

Теорема 3. Пусть р > 0, а = 7/р, п € П[а, то), / € ¿¿^(Х), а ^ 1. Пусть также функции / € £^ос(Х), д € ¿Рос(Х) удовлетворяют (а, п, в,р)-неравенству Пуанкаре (3). Тогда для любого шара В С X справедливы неравенства

(

/

в

ехр

I/ — 411

п(гв)

/

\

др йр

¿р < 1

(20)

/ у

1/9

1/р

I/ — /в/19¿р I < п(гв)

в

др йр

У4«^в У

д > 0.

(21)

Доказательство. Пусть х € В — в-точка Лебега функции /. Обозначим для краткости г = гв и

/ \ 1/р / \ 1/р

I (х) = у* др йр ув(ж,я) У где Л = 2а^г и М = Мр^^вд(х).

и ^(х,8) =

др йр

ув(ж,«) У

(л)

Оценим разность I/(х) — /в^,)I. Из условия (3) получим

I/(х) — 41,)/1 < Е п(2-кФ(х, 2-кг) = Е1 + Е2

к=0

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

где

Е1 = Е п(2-кф(х, 2-кг), Е2 = Е п(2-кф(х, 2-кг)

к=0

к=п+1

Будем оценивать эти суммы по отдельности. Используя условия п € П[а, то) и (11)

Е1 = ^ п(2-кф(х, 2-кг) < п(ф(х, г) Е 2-к^/р2к^/р < пп(г)и(х, г).

к=0 к=0

В силу очевидного неравенства -и(х, 2-кг) < М, Ук и условия п € ^[а, то)

оо

Е2 = Е п(2-кф(х, 2-кг) < М £ п(2-кг) <

к=п+1 к=п+1

Выберем

Тогда

< Мп(г) £ 2р < Мп(г)2-

к=п+1

п =

1о§2

ч р

М \ 7

/(х)

+ 1.

Е1 + Е2 < пп(г)-и(х, г) + Мп(г)2 пр < (п + 1)п(г)/(х).

и

п

р

Выбрав некоторое число 0 < в < р, получим следующую оценку

р /

^(х) - 1В()x>r)f I < п(г)1 ^ (у) 7 < п(г)11п (М"^'

(22)

Далее оценим разность

^(х) - 1 < |f(х) - /В^| + |/В9)f - 1В(х,г)f |.

Первое из слагаемых справа оценено в (22). Для оценки второго слагаемого используем часть 2) леммы 4 и неравенство (3)

(

|/Вв)/- | < п(г)

\

1/р

= п(г)/(х).

Мы использовали здесь то, что В С В(х, Л) и условие (2). Таким образом, мы получаем, что

^(х) - /В^| < п(г)/ша^ 1,1п ( /М)) ? <

(

<

п(г)

\

1/р

Далее из оценки (23) получаем неравенство

( , ( М\в'

шах < 1,1п I — I

(23)

eхp ■

If (х) - /В}/1

1/р

< шaм е,

( _М У

п(г) I / #Р ^

Проинтегрировав его по х € В, получаем

/eхp-'/(х) ^\1/р ^(х) <

В

1

в

п(г) I / #Р Ф

~ / » /(х) / (МР,2^стВ5(х))в Ф(х) < В

< ^(В)

/

В

\

-в/Р

уВ(ж,д) У

(Мр;2а^стВ5(х))в ф(х).

(24)

В силу очевидного неравенства

#Р ^ < у #Р ^

стВ стВ(ж,Я)

выполнено следующее

( \ -e/p / \ -в/Р

gp dß

< I gP dß

уБ(ж,Д) / VB

Поэтому в силу (8) неравенство (24) примет вид

If (x) - jgy | d ( ) < exp-(-B \ 1/p dß(x) <

B n(r) I ffl gp dß

/ \ -в/Р / \ в/Р

< 1 gp dßj ß(B)ß (В)1-в/Р U gp dßj < 1

что и доказывает (20).

Наконец, (21) вытекает из уже доказанной экспоненциальной оценки (20) и неравенства

Е- Ixlk Ixln

-т^ > —т, n = [q] + 1. k! n!

k=0

Отметим, что (20) — неравенство типа классического неравенства Трудингера [15].

4. Заключение

В работе доказано, что неравенство вида

\ 1/0 ( \ 1/р

If (У) - 40)/10 dß(y) j < сп(гв ) I gp dß

справедливое для всех шаров B в метрическом пространстве с мерой, удовлетворяющей условию удвоения, обладают свойством самоулучшения — из него вытекает такое же неравенство

(с некоторой большей постоянной с), но c заменой в в левой части на вполне определенный

(0)

больший показатель q. Здесь в,р > 0, n — возрастающая функция, n(+0) =0 I^f — постоянная наилучшего приближения функции / в пространстве L0(B). Такой эффект для в = 1 < p был известен.

СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. P. Hajlasz, P. Koskela Sobolev met Poincaré // Memoirs of Amer. Math. Soc. 2000. V. 145, P. 1-115.

2. И. А. Иванишко, В. Г. Кротов Обобщенное неравенство Пуанкаре-Соболева на метрических пространствах // Труды Ин-та математики НАН Беларуси. 2006. Т. 14, №1. С. 51-61.

3. Е. В. Игнатьева Неравенство типа Соболева-Пуанкаре на метрических пространствах в терминах шарп-максимальных функций // Мат. заметки. 2007. Т. 81, №1. С. 140-144.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

4. V. G. Krotov Maximal Functions Measuring Smoothness // Recent Advances in Harmonic Analysis and Applications In Honor of Konstantin Oskolkov, Proc. in Math. and Stat. 2013. V. 25. С.197-223.

5. A. P. Calderon Estimates for singular integral operators in terms of maximal functions // Studia Math. 1972. V. 44, P. 167-186.

6. A. P. Calderon, R. Scott Sobolev type inequalities for p > 0 // Studia Math. 1978. V. 62, P. 75-92.

7. R. DeVore, R. Sharpley Maximal functions measuring local smoothness // Memoirs of the Amer. Math. Soc. 1984. V. 47, P. 1-115.

8. P. Hajlasz Sobolev spaces on an arbitrary metric spaces // Potential Anal. 1996. V. 5, №4. P. 403-415.

9. R. R. Coifman, G. Weiss Analyse harmonique non-commutative sur certain espaces homogen es. // Lecture Notes in Math. 1971. V. 242, P. 1-176.

10. J. Heinonen Lectures on Analysis on Metric Spaces. / Berlin: Springer-Verlag. 2001.

11. E. Stein Singular integrals and differentiability properties of functions. / Prinston Univ. Press. 1970.

12. В. Г. Кротов Количественная форма C-свойства Лузина. // Укр. Мат. Журнал. 2010.№3. C. 388-396.

13. В. Г. Кротов Критерии компактности в пространствах Lp, p ^ 0. // Мат. Сборник. 2012. №7. C.129-148.

14. В. Г. Кротов, А. И. Порабкович Оценки Ьр-осцилляций функций при p > 0. // Мат. заметки. 2015. Т. 97, №3. С. 407-420.

15. N. Trudinger On embedding into Orlicz spaces and some applications. // J. Math. Mech. 1967. Vol. 17. P. 473-483.

REFERENCES

1. Hajlasz, P., Koskela, P. 2000, "Sobolev met Poincare" , Memoirs of Amer. Math. Soc. vol. 145, pp. 1-115.

2. Ivanishko, I.A., Krotov, V.G. 2006, "Generalized Poincare-Sobolev inequality on metric spaces" , Inst. of Math. of NAS of Belarus, vol. 14, №1, pp. 51-61.

3. Ignat'eva, E.V. 2007, "Sobolev-Poincare-type inequality on metric spaces in terms of sharpmaximal functions", Math. Notes, vol. 81, №1, pp. 121-125.

4. Krotov, V.G. 2013, "Maximal Functions Measuring Smoothness", In Recent Advances in Harmonic Analysis and Applications In Honor of Konstantin Oskolkov, Springer Proc. in Math. and Stat., vol. 25, pp. 197-223.

5. Calderon, A.P. 1972, "Estimates for singular integral operators in terms of maximal functions" , Studia Math. vol. 44, pp. 167-186.

6. Calderon, A.P., Scott, R. 1978, "Sobolev type inequalities for p > 0" , Studia Math. vol. 62, pp. 75-92.

7. DeVore, R., Sharpley R. 1984, "Maximal functions measuring local smoothness" , Memoirs of the Amer. Math. Soc. vol. 47, pp. 1-115.

8. Hajlasz, P. 1996, "Sobolev spaces on an arbitrary metric spaces", Potential Anal. vol. 5, №4, pp. 403-415.

9. Coifman, R.R., Weiss, G. 1971, "Analyse harmonique non-commutative sur certain espaces homogenes" , Lecture Notes in Math vol. 242, pp. 1-176.

10. Heinonen, J. 2001, "Lectures on Analysis on Metric Spaces" , Springer-Verlag, Berlin

11. Stein, E. 1970, "Singular integrals and differentiability properties of functions" , Prinston Univ. Press.

12. Krotov, V.G. 2010, "Quantitative form of the Luzin C-property" , Ukr. Math. J.. vol. 62, №3, pp. 441-451.

13. Krotov, V.G. 2012, "Criteria for compactness in Lp-spaces, p ^ 0" , Sbornik: Mathematics vol. 303, №7, pp. 1045-1064.

14. Krotov, V.G., Porabkovich, A.I. 2015, "Estimates of Lp-oscillations of functions for p > 0" , Math. Notes vol. 97, №3, pp. 384-395.

15. Trudinger, N. 1967, "On embedding into Orlicz spaces and some applications" , J. Math. Mech. vol. 17, pp. 473-483.

Белорусский государственный университет.

Получено 29.12.2015 г.

Принято в печать 11.03.2016 г.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.