Lp-rom
Innen matematikk er Lp-rommene funksjonsrom definert som en naturlig generalisering av p-normen for endeligdimensjonale vektorrom. De kalles også for Lesbesgue-rom, navngitt etter Henri Lebesgue. Lp-rom er også Banachrom, og utgjør en viktig klasse av topologiske vektorrom innen funksjonalanalyse. De spiller en nøkkelrolle i matematisk analyse av mål- og sannsynlighetsrom, og er derfor også viktig for det teoretiske grunnlaget for og diskusjonen rundt problemer innenfor blant annet fysikk, statistikk og finans.
Definisjon
La være et målrom og
kan man definere en norm gitt ved
for , og
nesten overalt (med hensyn til målet ). Da er det korresponderende Lp-rommet er definert som mengden av A-målbare funksjoner der dette integralet konvergerer (er endelig).[1]
Man kan tenke på -rom som en generalisering av
-rom, mengden av kvadratiske integrerbare funksjoner, der disse er definert som mengden av funksjoner hvis
er endelig. Dette tilsvarer normen indusert av det generelle indreproduktet
definert over et funksjonsrom.
Lp-rom over
Dersom er det vanlig å referere til
-rommet som
.[1]
Lp-rom over følgerom
Dersom er tellemålet er det vanlig å referere til
-rommet som
, eller bare
.[1]
Egenskaper
Grunnleggende egenskaper
For alle Lp-rom gjelder følgende:[1]
- For alle
og alle skalarer
gjelder
er et vektorrom
- For alle
finnes det en følge av enkle funksjoner
i Lp som konvergerer til f nesten overalt:
Hölders ulikhet
Hvis p og q er to (utvidet reelle) tall, slik at og
, og slik at
, og
to A-målbare funksjoner, har vi at
med likhet for p > 1 hvis og bare hvis det finnes to konstanter som ikke begge er 0, slik at
.[1]
Dette kalles for Hölders ulikhet, og hvis får vi Cauchy–Schwarz’ ulikhet.
Dersom vi jobber med funksjonsrom over , der
f.eks. kan være et interval
kan ulikheten uttrykkes som
Minkowskis ulikhet
La igjen. Da gjelder
for alle .[1]
Dette kalles for Minkowskis ulikhet.
Riesz' teorem
For er
et komplett metrisk rom med hensyn på normen gitt ved
, altså et Banach-rom.[1]
Dette kalles for Riesz' teorem. For har vi at
fortsatt er et vektorrom, men || · ||p er ikke lenger en norm – derimot kan man vise at det er en metrikk, så for
er
et metrisk rom.[1] For
er
også et Hilbertrom.
Referanser
Litteratur
- John. N McDonald og Neil A. Weiss (2013). A Course in Real Analysis. Elsevier. ISBN 978-0-123-87774-1.
Eksterne lenker
- (en) Eric W. Weisstein, Lp-space i MathWorld.