Материал: Функциональный анализ

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

493

ГЛ. X. ОБОБЩЕННЫЕ ФУНКЦИИ

где

q — число отрицательных членов

в канонической записи

формы Q.

 

 

Через Knl2+S[c Ш + Ю)Ч обозначают

правильную часть рас-

(Q + /О)2 ( 2 +

сматриваемой обобщенной функции при %— s.

Ли т е р а т у р а : [12].

5.Обобщенные функции на гладких поверхностях. Пусть по­

верхность

S

в

и-мерном пространстве задается

уравнением

Р ( х и

...,

х п ) =

0 , где Р бесконечно дифференцируемая функ­

ция,

такая,

что

grad Р Ф 0 при Р — 0 (т. е. на

поверхности

Р —

0 нет особых точек). Обобщенную функцию б( Р ) опреде­

ляют следующим образом. В достаточно малой окрестности Ux любой точки х поверхности S вводят новые координаты, поло­ жив «1 = Р и выбрав остальные координаты иг, .... ип произ­

вольно, с тем лишь ограничением, что якобиан D ^ j отличен

от нуля в Ux■Если функция <р(х) обращается в нуль вне Ux, то полагают

(Р ), <р) =

J Ф (0, и2, .... ип) du2 ... dun,

где

 

 

 

Ф (Mi, ••. > ип) =

ф , (U[, . . . ,

ип) D ^ иj ,

Ф1 (U\y . . . ,

Un) =

ф (X\9 . . . )

xn).

В общем случае разлагают функцию ф(х) на слагаемые щ ( х ) 9 обращающиеся в нуль вне окрестностей UXh-

Можно показать, что обобщенная функция б(Р) зависит только от функции Р, но не зависит от выбора координат ии ... , ип- Эту функцию можно определить также следующим образом. Пусть 0(Р) — обобщенная функция

 

 

 

(0 (Р),

ф) =

J ф (х) dx.

 

 

 

 

 

 

 

 

Р > О

 

 

Тогда б(Р) =

0f(Р)

в том смысле, что для любого j

 

 

 

 

дВ(Р)

дР

 

 

 

 

 

 

дх.

 

=

i r W

 

 

Для

обобщенных

Ч

 

”л!

 

 

функций

6(ft>(Р)

полагают (б(А) (Р), ф) =

== (- 1)^

J ф ^Ч°.v

«о

un)du2

du .

Всякий

функционал f

вида

 

s

 

 

J aV r

 

 

tf. ф) =

 

 

dxxl

dxn

§ 3. ФУНКЦИИ НЕСКОЛЬКИХ ПЕРЕМЕННЫХ

497

выражается через б (Р), .... б{к) (Р) следующим образом:

(f. Ф) = £ J b,{x)bu\P )dx.

/=О При этом запись однозначна: если / = 0, то

&,(*) = 0, 1 < /< f e .

Справедлива формула дифференцирования сложной функции

^ б (* > ( Р ) = ^ б (*+1)(Р).

Далее, имеют место равенства Рб (Р) = О,

pS(ft)(p) + £6<ft_1) (Р) = О,

6 = 1 , 2,

Если поверхности Р = 0 и Q = 0 не пересекаются и Q обла­ дает теми же свойствами, что и Р, то

б(PQ) = Р~‘Ь (Q) + Q- l6 (Я)

Если функция а(х) не обращается в нуль, то

 

z*____6<«(Я)

 

б ' (аР) =

а* (л:) |а (л:) |

Пусть теперь в гс-мерном пространстве поверхность S имеет

размерность п k и задается k уравнениями

 

Р 1 (-^1) • • • у % п ) ===

• • • »

Pfe (-^1 > • • • > Х п ) === О,

где Pj(x1,

хп) — бесконечно

дифференцируемые функции,

причем поверхности Pi = 0, . . . ,

Ph = 0 образуют правильную

сетку. Иными словами, предполагается, что в окрестности лю­

бой точки х поверхности S

можно

ввести систему координат

ии .. . ,

tin так, что Uj = Pj,

1 -*Cj^Ckt и якобиан D ^ *j

отличен

от нуля. Тогда полагают

 

 

 

(б (Pi,

... , Р/г), ф) ^ J* Ф (0>

• • • >

^&+1>• • • > tin) diifc+

... dun

и

 

 

 

 

дР*

Ф

 

,+ •••+** r all+- +S (Q .---,o ,«й+|, .. “*) duk+1 ... rf«„.

... d u g

498

ГЛ. X. ОБОБЩЕННЫЕ ФУНКЦИИ

Можно показать, что и эти обобщенные функции не зависят от выбора координат ии ...» ип.

Для введенных функций справедливы следующие равен­ ства:

д

 

д д ( Р и

Рк)

dPj

д х . б (р„

 

д Р ,

 

д х ,

 

 

<=1

 

 

Ргб(Р„ ....

Рк) — О,

 

 

PtPfi(P» ....

Рк) =

0,

 

 

Р,Р2 ... РАб(Р„ ....

Pfc) =

0.

 

 

Справедливы

также

тождества,

получаемые

формальным

дифференцированием последних равенств.

 

Примеры.

функция

6(otiXi +

. . . + otnJCn)

задается ра­

1. Обобщенная

венством

 

 

 

J ф da,

(б (ct!*, + ...

+

апхп), <р) =

2«А =°

П

где d a — элементарная площадка плоскости 2 akxk — 0. k=\

2. Обобщенная функция б{ху с) при с Ф 0 задается фор­ мулой

 

(ху с),

ф) =

J* Ф (*>- j)- у

- .

П

 

3.

Обобщенная функция

6 (г — с), где г2 =

2

х1> с > 0,

задается формулой

 

 

J ф dQc,

 

fc=i

*

 

 

 

 

 

 

 

(б (г — с), ф) =

 

 

 

 

 

 

 

 

а с

 

 

 

 

где

dQc— элементарная

площадка

поверхности

сферы Qc

радиуса с.

можно задать уравнением г2 =

с2. Тогда

Ту же сферу

 

 

(б (г2 — с% ф) =

-Т .Jф rfQ,..

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sc

 

 

 

4.

Если Р =

х{— f (лг2, .

хп)у то имеет место равенство

 

(6 (Р)> ф) ===

j" Ф[/ (^2>

• • •»

%п)*

^2*

••• *

2 dx• . dX*ц-

Литература: [12].

§ 4. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ФУРЬЕ ОБОБЩЕННЫХ ФУНКЦИЙ

499

§4. Преобразование Фурье обобщенных функций

1.Мультипликаторы и свертыватели. В главе II, § 1, п. 4

дано определение преобразования Фурье обобщенных функций, рассматриваемых как функционалы над линейным простран­ ством Е, плотно вложенным в S. Это преобразование опреде­ ляется формулой

(Р, ф) = (F, ф),

где ф— преобразование Фурье основной функции ф.

Есть иное определение преобразования Фурье обобщенных и быстро растущих функций. Пространства растущих функций интерпретируются как пространства мультипликаторов в некото­ рых пространствах быстро убывающих бесконечно дифференци­ руемых функций.

Пусть Ф и W — линейные топологические локально выпуклые пространства функций или функционалов, и Ь(Ф, 4я)— простран­ ство линейных непрерывных операторов из Ф в W с топологией ограниченной сходимости. Пусть М(Ф, 4я) — замыкание в £(ф, 4я) пространства операторов умножения на функции из S. Например, M(Dt D) — пространство С°° всех бесконечно диффе­ ренцируемых функций, M (S ,S ) — пространство бесконечно диф­ ференцируемых функций, имеющих вместе с производными лю­ бого порядка степенной рост, M (Z ,Z )— пространство целых аналитических функций экспоненциального типа, имеющих на

вещественной оси степенной рост (вместе

со всеми производ­

ными).

 

операторов свертки

Пусть С(Фу4я) — замыкание в Ь(Ф, 4я)

с функциями из S. Например, C(S,S) — пространство линейных

функционалов в S,

т. е. S'. Элементы из М(Ф, 4я) называются

мультипликаторами

(из Ф в ? ) , а элементы из С(Ф, 4я)— свер-

тывателями. Топология в М(Ф, 4я) и С(Ф, 4я) задается тополо­ гией пространства £(Ф, 4я). Для краткости М(Ф, Ф) обознача­ ется через М(Ф), а С(Ф, Ф) через С(Ф).

Пусть пространство Ф состоит из непрерывных суммируе­

мых функций и через Ф обозначено пространство преобразо­ ваний Фурье функций из Ф, а через Ф* — сильно сопряжен­

ное с Ф пространство. Топология в Ф индуцируется тополо­

гией в Ф. Преобразованием Фурье

оператора % из £(Ф, 40

называют оператор

% из

Ь(Ф, 40, определяемый равенством

х(ф) = %(ф) (ф е Ф)-

Таким

образом,

L (Ф, 4я) « L (Ф, 40. При

этом изоморфизме

 

 

 

М(Ф, 40~ С (Ф , чо

и, в частности, М(Ф) « С(Ф).

500

ГЛ X. ОБОБЩЕННЫЕ ФУНКЦИИ

 

Определим

оператор Xf

умножения на /,

действующий из

W* в Ф*, как оператор, сопряженный оператору %. умножения

на /, действующему из Ф в

Отображение

непрерыв­

но. Если в Ф определено и ограничено отображение ф-*ф, то

соответствие

%.—>Х^ порождает

непрерывное вложение

М(Ф, 4я) —►Л1

Ф*). Если, кроме

того, Ф и Т рефлексивны,

то

М(Ф, 4я) ~

М (У \ Ф*),

 

 

С(Ф, 4я) ~

С (4я*, Ф*).

Отметим еще, что

М {М (Ф)) « М (Ф), С(С(Ф))«С(Ф).

Л и т е р а т у р а : [13], [308].

2. Пространство типов S и <ЁГ. Пространство S замкнуто от­ носительно операций умножения на независимые переменные, дифференцирования, умножения и свертки - функций. Построен широкий класс пространств, обладающих указанными свойст­ вами. Пусть

 

 

 

-а, А м'

 

1/а\

т

Г

) ’

 

“ >

 

 

 

- ( т

|

 

 

 

 

е 0, А

 

1,

| * | < Л ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

оо,

| х | >

Л.

 

 

 

 

 

Через

5а, а

обозначают банахово

пространство,

состоящее

из

бесконечно

дифференцируемых

функций,

для

которых

ко­

нечна норма

 

 

 

 

Ф(<?) (*)

 

 

 

 

 

 

 

 

I ф IU =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

su p еа, А(х)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X, и

 

 

 

 

 

 

 

 

а

через St', а — пространство

бесконечно

дифференцируемых

функций, имеющих конечную норму

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IIФ11®^ =

sup

о—1

(х)

(х)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

х, q

А

 

BQqqb

 

 

 

 

 

 

Здесь для

краткости

положено

Bq = B^q\ q<® = \ <7|Р|<71, где

| <7 1= <7i + ...

+<7n.

<7=

(<7i> •••» Яп)-

Функции

из

этих

про­

странств

бесконечно

дифференцируемы. При а =

0

функции

пространства

Ifo, а рассматриваются лишь

при | х | < Л . Функ­

ции

из 5а, л

убывают не медленнее экспоненты

порядка

1/а,

а при а =

0 равны нулю вне шара |

х | <

Л Функции.

из S’a,а

растут не быстрее экспоненты порядка

1/а. При р <

1

функции-

Источник: https://studfile.net/preview/19992813/

Смотрите также: