胡增周,王 薇,許貴橋
(1.河北省城鄉(xiāng)建設(shè)學(xué)校,石家莊 050031;2.天津師范大學(xué) 數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院,天津 300387)
求函數(shù)空間上數(shù)值問題的滿足一定精度的解所必須搜集的最小信息量,是信息復(fù)雜度理論研究的核心問題,其中易處理性問題是目前的研究熱點(diǎn)[1-5].當(dāng)前研究最多的是基于單變量第二類Sobolev空間與第一類Sobolev空間的多元問題的易處理性,而不同函數(shù)空間之間的嵌入范數(shù)是研究多元問題易處理性的主要工具[6-10].設(shè)
且f是局部絕對(duì)連續(xù)的.在W21([0,1])上引入第一類Sobolev空間H1,其相應(yīng)的范數(shù)為
同時(shí),在W21([0,1])上引入第二類Sobolev空間H2,其相應(yīng)的范數(shù)為
H2稱為以c∈[0,1]為錨的Sobolev空間,其中c稱為錨.顯然,H1與H2之間是互相嵌入的,文獻(xiàn)[8]對(duì)于錨取端點(diǎn)(即c=0)的H1與H2的嵌入范數(shù)做了研究,得到了嵌入范數(shù)的準(zhǔn)確值,而在許多研究如文獻(xiàn)[9,11-13]中,c的值都是任意的,本文對(duì)任意c∈[0,1],得到了嵌入范數(shù)的準(zhǔn)確值.
首先引入2種空間之間嵌入的定義.記
下面引入算子范數(shù)的定義.設(shè)F、G為2個(gè)線性賦范空間,若算子I:F→G為一個(gè)線性有界算子,則線性算子I的范數(shù)為
定理設(shè)I1、I2定義如式(1)和式(2),則
其中∈[0,1].
證明先計(jì)算‖I1‖H1→H2.記F=W21([0,1]).由定義知
對(duì)f(x)做余弦展開得
由此可得
由式(3)和式(4)得
因此有
由式(3)和式(6)以及Cauchy-Schwarz不等式可得
另外,令
則ak滿足且有
將f(x)=(x-1)2在(0,1)上展開成余弦級(jí)數(shù),有
令x=2c,則有
將式(10)代入式(9)得
由式(7)、式(8)和式(11)可得
對(duì)固定的a0,記其為a,則有
因此
令
對(duì)g(a)關(guān)于a求導(dǎo),可得g(a)當(dāng)a=時(shí)取得最大值,且其最大值為
下面計(jì)算
其中c∈[0,1].如果則f′(x)幾乎處處為0,即f(x)=a,a為常數(shù),則顯然有
對(duì)式(14)兩邊同時(shí)積分得
由Fubini積分交換定理得
由Cauchy-Schwarz不等式可得
由式(16)和式(17)可得
此外,令
則f(x)同時(shí)滿足由此結(jié)合式(18)可得
由式(19)得
注:當(dāng)c=0時(shí),由式(13)得
文獻(xiàn)[8]給出了上面的等式成立,但沒有給出具體的證明,本文證明了文獻(xiàn)[8]的結(jié)論,并對(duì)任意c∈[0,1]給出了該嵌入范數(shù)的具體值.