Bourbaki

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§ 6。局部凸空间上的测度和测度

在整个截面中,仅考虑实数中超过域的向量空间。局部凸空间是指R\mathbf{R}上的拓扑向量空间,即豪斯多夫且局部凸。局部凸空间 E 的拓扑对偶将表示为 E′E';对于x∈Ex \in E和x′∈E′x' \in E',写为⟨x,x′⟩=x′(x)\langle x, x' \rangle = x'(x)。

1. 局部凸空间的 Promeasures

令 E 为局部凸空间。我们用有限余维的E的闭合线性子空间的F(E)\mathscr{F}(E)集合表示,按关系⊃\supset排序。对于每个V∈F(E)V \in \mathscr{F}(E),pVp_V表示E到E/VE/V的典范映射。令V和W为F(E)\mathscr{F}(E)的两个元素,使得V⊃WV \supset W;我们用 E/WE/W 的 pVWp_{VW} 映射表示为通过商从 E 的恒等映射推导出来的 E/VE/V。族Q(E)=(E/V,pVW)\mathscr{Q}(E) = (E/V, p_{VW})是局部凸空间的逆系,由F(E)\mathscr{F}(E)索引。它被称为 E* 的有限维商的 *逆系。

可以证明,逆系 Q(E)\mathscr{Q}(E) 的逆极限与E′E' 的代数对偶E′∗E'{}^* 自然同构,并配备弱拓扑 σ(E′∗,E′)\sigma(E'{}^*, E')。

定义 1 09S6

设EE为局部凸空间。在 EE 的有限维商的逆系上,每逆系(1)^{(1)} 的测度(§ 4, No. 2,定义 1)对 EE 调用 promeasure。

引用了 2

引用了 定义 1, IX § 4, 命题 7

在其他字中,EE上的promeasureμ\mu是一个族(μV)V∈F(E)(\mu_V)_{V \in \mathscr{F}(E)},其中μV\mu_V是有限维空间E/VE/V上的有界(正)测度,并且当V⊃WV \supset W时μV=pVW(μW)\mu_V = p_{VW}(\mu_W)。所有措施 μV\mu_V 具有相同的总质量,称为前措施 μ\mu 的*总质量*。

对于EE的子空间VV到属于到F(E)\mathscr{F}(E),存在E′E'的元素x1′,…,xn′x'_1, \ldots, x'_n的有限数是充分必要的,使得VV由x∈Ex \in E组成满足 ⟨x,xi′⟩=0\langle x, x'_i \rangle = 0 for 1≤i≤n1 \leq i \leq n(TVS、II, § 6, No. 3、第 1 条的 Cor.2 和 No. 5、第 7 号提案的 Cor.2)。此外,在有限维向量空间上存在且仅有一个豪斯多夫拓扑向量空间拓扑(TVS,I, § 2, No. 3,Th.2)。因而,EE的promeasure概念仅取决于EE的对偶E′E'。

令 λ\lambda 为 EE 上的有界测度。对于每个V∈F(E)V \in \mathscr{F}(E),让我们用EE的典范映射pVp_V到E/VE/V下的λ\lambda的λ~V\widetilde{\lambda}_V像来表示。对于 F(E)\mathscr{F}(E) 中的任意两个元素 VV 和 WW,一个人有pV=pVW∘pWp_V = p_{VW} \circ p_W,使得 V⊃WV \supset W;因而,族λ~=(λ~V)V∈F(E)\widetilde{\lambda} = (\widetilde{\lambda}_V)_{V \in \mathscr{F}(E)}是EE的赞成计划。我们可以说λ~\widetilde{\lambda}是与措施λ\lambda*相关联的promeasure。人们立即看出 λ\lambda 和 λ~\widetilde{\lambda} 具有相同的总质量。

命题 1 09S7

设EE为局部凸空间。 映射λ↦λ~\lambda \mapsto \widetilde{\lambda}是EE上有界措施集合双射到EE满足上的优惠措施(μV)V∈F(E)(\mu_V)_{V \in \mathscr{F}(E)}集合以下条件:

对于每个 ε>0\varepsilon > 0,都存在 EE 的紧凑子集 KK,使得 μV(E/V−pV(K))≤ε\mu_V(E/V - p_V(K)) \leq \varepsilon 对于所有 V∈F(E)V \in \mathscr{F}(E)。

引用了 2 · 被以下引用 1

引用了 定理 1(普罗霍罗夫), IX § 4, 命题 2

被以下引用 定理 2(米洛斯)

已知EE上连续的线性形式的核的交等于0(TVS,II, § 4, No. 1,第2条命题的Cor.1);因而⋂V∈F(E)V={0}\bigcap_{V \in \mathscr{F}(E)} V = \{0\}和家庭(pV)V∈F(E)(p_V)_{V \in \mathscr{F}(E)}既是连贯又是分离的。然后从 Th 得出命题。 § 4, No. 2 中的 1 个。

特别地,映射λ↦λ~\lambda \mapsto \widetilde{\lambda}是单射的。如果μ\mu是EE的一个promeasure,并且如果EE存在有界测度λ\lambda使得μ=λ~\mu = \widetilde{\lambda},我们会滥用语言说μ\mu是一个测度。如果EE是有限维的,则每个promeasureμ=(μV)V∈F(E)\mu = (\mu_V)_{V \in \mathscr{F}(E)}都是一个测度:对于{0}∈F(E)\{0\} \in \mathscr{F}(E),E/{0}=EE/\{0\} = E和pV,{0}=pVp_{V,\{0\}} = p_V,从而μV=pV(μ{0})\mu_V = p_V(\mu_{\{0\}})对于所有V∈F(E)V \in \mathscr{F}(E);在其他字,μ=λ~\mu = \widetilde{\lambda}与λ=μ{0}\lambda = \mu_{\{0\}}。

(1) 也称为“射影系统”。

命题 2 09S8

— 设 T 为可数集合,T 上实数函数的 E 向量空间,配备逐点收敛的拓扑。 E 上的每一个测度都是一个测度。

引用了 2 · 被以下引用 3

引用了 定理 2, IX § 4, 命题 8

被以下引用 § 6. 。局部凸空间上的测度和测度, 命题 1, 命题 10

对于每个t∈Tt \in T,令εt\varepsilon_t为E上的线性形式f↦f(t)f \mapsto f(t)。我们知道(TVS,II, §6, No. 6,第8条命题的Cor.2)族(εt)t∈T(\varepsilon_t)_{t \in T}是向量空间E′E'的基。用'T'的有限子集的Φ\Phi集合表示,对于每个J∈ΦJ \in \Phi,让EJE_J为T上的函数的集合,在J的每个点处为零。让F∈F(E)F \in \mathscr{F}(E);由于F的正交F∘F^\circ是E′E'的有限维子空间,因此存在J∈ΦJ \in \Phi,使得F∘F^\circ包含在由εt\varepsilon_t为t∈Jt \in J生成的E′E'的线性子空间G中。从F∘⊂GF^\circ \subset G开始,我们有EJ=G∘⊂F∘∘=FE_J = G^\circ \subset F^{\circ\circ} = F,可数族(EJ)J∈Φ(E_J)_{J \in \Phi}在F(E)\mathscr{F}(E)中并列。 命题然后从 Th 开始。 §4, No. 3 中的 2 个。

2. 像的优惠措施

设E和E1E_1是两个局部凸空间,uu是E到E1E_1的连续线性映射。对于E 属于到F(E)\mathscr{F}(E)的每个V1∈F(E1)V_1 \in \mathscr{F}(E_1)、子空间V=u‾−1(V1)V = \overline{u}^{-1}(V_1)和uu定义,通过商,将E/VE/V的线性映射uV1u_{V_1}代入E1/V1E_1/V_1。令F(E1)\mathscr{F}(E_1)中的V1V_1和W1W_1使得V1⊃W1V_1 \supset W_1; 集合V=u‾−1(V1)V = \overline{u}^{-1}(V_1)和W=u‾−1(W1)W = \overline{u}^{-1}(W_1)。我们有 V⊃WV \supset W,还有一个可交换的图表

E→pwE/W→pvwE/V↓u↓uW1↓uV1E1→pw1E1/W1→pv1W1E1/V1 \begin{array}{ccccc} E & \xrightarrow{pw} & E/W & \xrightarrow{pvw} & E/V \\ \downarrow u & & \downarrow u_{W_1} & & \downarrow u_{V_1} \\ E_1 & \xrightarrow{pw_1} & E_1/W_1 & \xrightarrow{pv_{1W_1}} & E_1/V_1 \end{array}

现在让 μ=(μV)V∈F(E)\mu = (\mu_V)_{V \in \mathscr{F}(E)} 成为 E 上的配度。对于每个 V1∈F(E1)V_1 \in \mathscr{F}(E_1),集合

(1)

νV1=uV1(μu−1(V1)). \nu_{V_1} = u_{V_1}(\mu_{u^{-1}(V_1)}).

前面图表的交换律表明家庭ν=(νV1)V1∈F(E1)\nu = (\nu_{V_1})_{V_1 \in \mathscr{F}(E_1)}是E1E_1的亲生。我们说ν\nu是uu下μ\mu的像,并用u(μ)u(\mu)表示。

令λ\lambda为E上的有界测度,u(λ)u(\lambda)为E1E_1上的测度,即uu下λ\lambda的像。如果promeasure μ\mu 与λ\lambda 关联,则promeasure u(μ)u(\mu) 与u(λ)u(\lambda) 关联。这是从前面的图表的交换律得出的。

让V∈F(E)V \in \mathscr{F}(E)。 典范映射pV:E→E/Vp_V : E \to E/V下的优惠措施μ\mu的E/VE/V上的像优惠措施与措施μV\mu_V相关联的是直接的。

令 u1u_1 为 E1E_1 的连续线性映射变为局部凸空间 E2E_2。轻松建立关系

(u1∘u)(μ)=u1(u(μ)) (u_1 \circ u)(\mu) = u_1(u(\mu))

(优惠措施像中的传递性)。

3. 傅里叶变换的优惠

令 EE 为局部凸空间,而 μ=(μV)V∈F(E)\mu = (\mu_V)_{V \in \mathscr{F}(E)} 为 EE 的等度。对于EE上的每个连续线性形式x′x',我们用μx′\mu_{x'}表示R\mathbf{R}上的测度,即EE上的测度μ\mu的x′x'下的像。 μ\mu 的傅里叶变换是 E′E' 上的函数 Fμ\mathscr{F}\mu 定义为

(Fμ)(x′)=∫Reitdμx′(t). (\mathscr{F}\mu)(x') = \int_{\mathbf{R}} e^{it} d\mu_{x'}(t).

令 λ\lambda 为 EE 上的有界测度。 λ\lambda 的傅里叶变换是 E′E' 上的函数定义为

(Fλ)(x′)=∫Eei⟨x,x′⟩dλ(x). (\mathscr{F}\lambda)(x') = \int_E e^{i\langle x, x' \rangle} d\lambda(x).

令 μ\mu 为与 λ\lambda 相关的比例。对于每个x′∈E′x' \in E',R\mathbf{R}上的措施μx′\mu_{x'}是EE上的措施λ\lambda的x′:E→Rx' : E \to \mathbf{R}下的像;从公式(2)和(3),立即推出Fμ=Fλ\mathscr{F}\mu = \mathscr{F}\lambda。

令 μ\mu 为 EE 的任意比例,并且 uu 将 EE 的连续线性映射变为局部凸空间 E1E_1。用E1′E'_1的tu^t u线性映射表示为E′E',即uu的转置,并用ν\nu表示E1E_1的比例u(μ)u(\mu)。对于每个x1′∈E1′x'_1 \in E'_1,我们有tu(x1′)=x1′∘u^t u(x'_1) = x'_1 \circ u,从而

νx1′=x1′(ν)=x1′(u(μ))=(x1′∘u)(μ)=μtu(x1′). \nu_{x'_1} = x'_1(\nu) = x'_1(u(\mu)) = (x'_1 \circ u)(\mu) = \mu_{^t u(x'_1)}.

因而,

F(u(μ))=(Fμ)∘tu. \mathscr{F}(u(\mu)) = (\mathscr{F}\mu) \circ {}^t u.

特别是,让我们将EE的uu典范映射pVp_V代入E/VE/V(V∈F(E)V \in \mathscr{F}(E))。 E/VE/V 上的原测度pV(μ)p_V(\mu) 与测度μV\mu_V 相关联,tpV^t p_V 是E/VE/V 到与E′E' 正交于VV 的子空间 V∘V^\circ 的对偶的同构。如果通过tpV^t p_V将(E/V)′(E/V)'与V∘V^\circ进行识别,则

(Fμ)(x′)=∫E′/Vei⟨x,x′⟩dμV(x) (\mathscr{F}\mu)(x') = \int_{E'/V} e^{i\langle x, x' \rangle} d\mu_V(x)

对于所有x′∈V∘x' \in V^\circ。其中一个具有E′=⋃V∈F(E)V∘E' = \bigcup_{V \in \mathscr{F}(E)} V^\circ,因此前面的公式表征了E′E'上的函数Fμ\mathscr{F}\mu。最后,如果(5)中的集合x′=0x' = 0,则可以看出μ\mu的总质量等于(Fμ)(0)(\mathscr{F}\mu)(0)。

命题 3 09S9

令EE为局部凸空间。将EE上的集合映射μ↦Fμ\mu \mapsto \mathscr{F}\mu变为E′E'上的函数集合单射。

引用了 2 · 被以下引用 4

引用了 命题 8, 命题 12, IX § 5

被以下引用 注, 命题 4, 命题 5, 定理 4

公式 (5) 允许简化为EE 是有限维的情况;由于每个有限维空间都同构于空间Rn\mathbf{R}^n,我们甚至可以假设存在整数n⩾0n \geqslant 0使得E=RnE = \mathbf{R}^n。因此,我们必须证明如果μ\mu是Rn\mathbf{R}^n上的有界测度(不一定是正数)并且如果

∫Rnei⟨x,y⟩dμ(x)=0 \int_{\mathbf{R}^n} e^{i\langle x, y \rangle} d\mu(x) = 0

对于Rn\mathbf{R}^n上的每个线性形式yy,然后μ=0\mu = 0。

对于每个整数 m⩾0m \geqslant 0,令 GmG_m 为 Rn\mathbf{R}^n 的子群 m⋅Znm \cdot \mathbf{Z}^n。用Rn\mathbf{R}^n上连续的函数ff的Cm\mathscr{C}_m向量空间表示,使得f(x+a)=f(x)f(x + a) = f(x)代表x∈Rnx \in \mathbf{R}^n和a∈Gma \in G_m。根据GT第8条,X, §4, No. 4,Cm\mathscr{C}_m中的每一个函数是型x↦e2πi⟨x,q⟩x \mapsto e^{2\pi i \langle x, q \rangle}的函数有限线性组合与q∈m−1⋅Znq \in m^{-1} \cdot \mathbf{Z}^n的一致极限。因此,每函数 f∈Cmf \in \mathscr{C}_m 就有 μ(f)=0\mu(f) = 0。

令 ff 为 Rn\mathbf{R}^n 上具有紧支撑的连续函数。对于每个整数 m⩾0m \geqslant 0,集合 fm(x)=∑q∈Gmf(x+q)f_m(x) = \sum_{q \in G_m} f(x + q)。 直接的,对于每个x∈Rnx \in \mathbf{R}^n,前面的级数只有有限多个项,而fmf_m属于到Cm\mathscr{C}_m。此外,很容易看出,序列(fm)(f_m)在每个紧集上均匀地趋于ff,并且存在一个常数C⩾0C \geqslant 0,使得对于所有mm都有∣fm∣⩽C|f_m| \leqslant C。因而,根据 §5, No. 6 的第 12 号提案,μ(f)=lim⁡m→∞μ(fm)\mu(f) = \lim_{m \to \infty} \mu(f_m)。从fm∈Cmf_m \in \mathscr{C}_m开始,我们有μ(fm)=0\mu(f_m) = 0,从而最后μ(f)=0\mu(f) = 0。因而μ=0\mu = 0。

注 09SA

— 当EE是有限维时,EE的每个特征标都是形式x↦ei⟨x,x′⟩x \mapsto e^{i\langle x, x' \rangle}和x′∈E′x' \in E'(*Théor.spect.*,Ch.II, §1, No. 9,Prop.12的Cor.3)。在这种情况下,第 3 条命题是从唯一性定理进行傅里叶变换得出的(*loc. cit.*,§1, No. 6,第 6 条命题的 Cor.)。

引用了 1

引用了 命题 3

4. 高斯积分的计算

引理 1 09SB

对于每整数 n⩾0n \geqslant 0,

引用了 1 · 被以下引用 2

引用了 IX § 1. 。拓扑空间上的预测量和测量

被以下引用 命题 10, 命题 6

∫R∣x∣ne−x2/2dx=2n+12Γ(n+12) \int_{\mathbf{R}} |x|^n e^{-x^2/2} dx = 2^{n+1 \over 2} \Gamma \left( {n+1 \over 2} \right)
(6)

∫Rx2ne−x2/2dx=(2π)1/2(2n)!2nn! \int_{\mathbf{R}} x^{2n} e^{-x^2/2} dx = (2\pi)^{1/2} \frac{(2n)!}{2^n n!}
(7)

∫Rx2n+1e−x2/2dx=0. \int_{\mathbf{R}} x^{2n+1} e^{-x^2/2} dx = 0.
(8)

回忆公式

Γ(s)=∫0∞us−1e−udu \Gamma(s) = \int_0^\infty u^{s-1} e^{-u} du
(9)

适用于每个实数 s>0s > 0(FRV、VII, §1, No. 3、提案 3)。将变量 x=(2u)1/2x = (2u)^{1/2} 设为变换时,由 (9) 得出

∫0∞xne−x2/2dx=∫0∞(2u)n/2e−u1221/2u−1/2du=2n−12Γ(n+12), \int_0^\infty x^n e^{-x^2/2} dx = \int_0^\infty (2u)^{n/2} e^{-u} {1 \over 2} 2^{1/2} u^{-1/2} du = 2^{n-1 \over 2} \Gamma \left( {n+1 \over 2} \right),

从而公式 (6) 自

∫R∣x∣ne−x2/2dx=2∫0∞xne−x2/2dx. \int_{\mathbf{R}} |x|^n e^{-x^2/2} dx = 2 \int_0^\infty x^n e^{-x^2/2} dx.

公式 (7) 由 (6) 和关系推出

Γ(n+12)=π1/2(2n)!22nn!. \Gamma \left( n + \frac{1}{2} \right) = \pi^{1/2} \frac{(2n)!}{2^{2n} n!}.
(10)

对于n=0n = 0,这个关系约化到Γ(12)=π1/2\Gamma(\frac{1}{2}) = \pi^{1/2},即到FRV的公式(21),VII, §1, No. 3。一般情况下,在考虑到关系 Γ(x+1)=x⋅Γ(x)\Gamma(x+1) = x \cdot \Gamma(x)(前述,§1, No. 1)的情况下,nn 上的归纳紧随其后。

最后,公式 (8) 由函数 x↦x2n+1e−x2/2x \mapsto x^{2n+1} e^{-x^2/2} 是奇数这一事实得出。

引理 2 09SC

对于每个复数 yy,

被以下引用 3

被以下引用 注, 命题 10, 命题 4

(2π)−1/2∫Re−x2/2eixydx=e−y2/2. (2\pi)^{-1/2} \int_{\mathbf{R}} e^{-x^2/2} e^{ixy} dx = e^{-y^2/2}.
(11)

特别是,

(2π)−1/2∫Re−x2/2dx=1. (2\pi)^{-1/2} \int_{\mathbf{R}} e^{-x^2/2} dx = 1.

变量 x↦−xx \mapsto -x 的变换产生

(2π)−1/2∫Re−x2/2eixydx=(2π)−1/2∫Re−x2/2e−ixydx; (2\pi)^{-1/2} \int_{\mathbf{R}} e^{-x^2/2} e^{i xy} dx = (2\pi)^{-1/2} \int_{\mathbf{R}} e^{-x^2/2} e^{-ixy} dx;

由于 cos⁡u=eiu+e−iu2\cos u = \frac{e^{iu} + e^{-iu}}{2} 对于每个复数 uu,因而

(12)(2π)−1/2∫Re−x2/2eixydx=(2π)−1/2∫Re−x2/2cos⁡xy dx. (12) \quad (2\pi)^{-1/2} \int_{\mathbf{R}} e^{-x^2/2} e^{i xy} dx = (2\pi)^{-1/2} \int_{\mathbf{R}} e^{-x^2/2} \cos xy \, dx .

对于每个整数 n⩾0n \geqslant 0,集合

gn(x)=(−1)n(2π)−1/2(xy)2n(2n)!e−x2/2. g_n(x) = (-1)^n (2\pi)^{-1/2} \frac{(xy)^{2n}}{(2n)!} e^{-x^2/2}.

由(7),

(13)∫R∣gn(x)∣ dx=1n!(∣y∣22)n (13) \quad \int_{\mathbf{R}} |g_n(x)| \, dx = \frac{1}{n!} \left( \frac{|y|^2}{2} \right)^n
(14)∫Rgn(x) dx=1n!(−y22)n, (14) \quad \int_{\mathbf{R}} g_n(x) \, dx = \frac{1}{n!} \left( -\frac{y^2}{2} \right)^n,

从而

∑n=0∞∫R∣gn(x)∣ dx=e∣y∣2/2<+∞. \sum_{n=0}^{\infty} \int_{\mathbf{R}} |g_n(x)| \, dx = e^{|y|^2/2} < +\infty.

而且,因为,

(2π)−1/2e−x2/2cos⁡xy=∑n=0∞gn(x), (2\pi)^{-1/2} e^{-x^2/2} \cos xy = \sum_{n=0}^{\infty} g_n(x),

这个等式可以通过项、从而积分项

(2π)−1/2∫Re−x2/2cos⁡xy dx=∑n=0∞∫Rgn(x) dx=e−y2/2 (2\pi)^{-1/2} \int_{\mathbf{R}} e^{-x^2/2} \cos xy \, dx = \sum_{n=0}^{\infty} \int_{\mathbf{R}} g_n(x) \, dx = e^{-y^2/2}

由(14)。 公式 (11) 然后从 (12) 得出。

5. 高斯预测度和测度

命题 4 09SD

设 E 为局部凸空间。对于 E' 上的每个正二次方形式 Q,在 E 上存在且仅有一个 Promeasure ΓQ\Gamma_Q 使得 FΓQ=e−Q/2\mathscr{F} \Gamma_Q = e^{-Q/2}。 ΓQ\Gamma_Q的总质量等于1.

引用了 2 · 被以下引用 2

引用了 命题 3, 引理 2

被以下引用 命题 3, IX § 3, § 6. 。局部凸空间上的测度和测度

ΓQ\Gamma_Q的唯一性源自No. 3的第3条命题。 ΓQ\Gamma_Q的总质量等于(FΓQ)(0)=e−Q(0)/2=1(\mathscr{F}\Gamma_Q)(0) = e^{-Q(0)/2} = 1。我们将分阶段证明存在。

A) E 为有限维 n,Q 非简并。

通过 No. 4 的引理 2,具有密度 t↦(2π)−1/2e−t2/2t \mapsto (2\pi)^{-1/2}e^{-t^2/2} 的 R\mathbf{R} 上的测度 γ1\gamma_1 受到限制,总质量为 1。 集合 γ=γ1⊗⋯⊗γ1\gamma = \gamma_1 \otimes \cdots \otimes \gamma_1 (n 因子)。从引理 2 of No. 4 推导出

∫Rnei(a1t1+⋯+antn)dγ(t1,…,tn)=∏j=1n∫Reiajtdγ1(t) \int_{\mathbf{R}^n} e^{i(a_1 t_1 + \cdots + a_n t_n)} d\gamma(t_1, \ldots, t_n) = \prod_{j=1}^n \int_{\mathbf{R}} e^{ia_j t} d\gamma_1(t)
=∏j=1n(2π)−1/2∫Reiajte−t2/2dt = \prod_{j=1}^n (2\pi)^{-1/2} \int_{\mathbf{R}} e^{ia_j t} e^{-t^2/2} dt
=∏j=1ne−aj2/2 = \prod_{j=1}^n e^{-a_j^2/2}
=exp⁡(−12(a12+⋯+an2)). = \exp \left( -\frac{1}{2}(a_1^2 + \cdots + a_n^2) \right).

由于 Q 是正的且非简并,因而 Q 存在 E' 正交的基 (e1′,…,en′)(e'_1, \ldots, e'_n)(Alg.,Ch. IX, §7, No. 1)。让我们用 E 到 Rn\mathbf{R}^n 的 f 同构 x↦(e1′(x),…,en′(x))x \mapsto (e'_1(x), \ldots, e'_n(x)) 表示,并用 ΓQ\Gamma_Q 表示 E 上的 f−1(γ)f^{-1}(\gamma) 测度。令 x′=a1e1′+⋯+anen′x' = a_1 e'_1 + \cdots + a_n e'_n 在 E' 中;那么 x′(f−1(t1,…,tn))=∑j=1ntjajx'(f^{-1}(t_1, \ldots, t_n)) = \sum_{j=1}^n t_j a_j 为t1,…,tnt_1, \ldots, t_n实数,从而

∫Eei⟨x,x′⟩dΓQ(x)=∫Rnei(a1t1+⋯+antn)dγ(t1,…,tn) \int_E e^{i\langle x, x' \rangle} d\Gamma_Q(x) = \int_{\mathbf{R}^n} e^{i(a_1 t_1 + \cdots + a_n t_n)} d\gamma(t_1, \ldots, t_n)
=exp⁡(−12(a12+⋯+an2))=exp⁡(−12Q(x′)). = \exp \left( -\frac{1}{2}(a_1^2 + \cdots + a_n^2) \right) = \exp \left( -\frac{1}{2}Q(x') \right).

因而,FΓQ=e−Q/2\mathscr{F}\Gamma_Q = e^{-Q/2}。

B) E 有限维的。

令 N 为由 x′x' 形成的 E' 的线性子空间,使得 Q(x′)=0Q(x') = 0。用 M 表示 E 中 N 的正交,并用 j 典范嵌入 M 到 E 的正交。线性映射 tj:E′→M′{}^t j : E' \to M' 是满射,与核 N,因此在M′M' 上存在非简并正二次形式 q,使得 Q=q∘tjQ = q \circ {}^t j。由上可知,M 上存在有界测度Γ\Gamma,使得FΓ=e−q/2\mathscr{F}\Gamma = e^{-q/2}。 设定ΓQ=j(Γ)\Gamma_Q = j(\Gamma),我们有

FΓQ=(FΓ)∘tj=exp⁡(−q∘tj/2)=e−Q/2 \mathscr{F}\Gamma_Q = (\mathscr{F}\Gamma) \circ {}^t j = \exp(-q \circ {}^t j/2) = e^{-Q/2}

由公式 (4) 共 No. 3。

C) 一般情况。 让V∈F(E)V \in \mathscr{F}(E)。用E/VE/V上的EE的pVp_V典范映射表示,并用QVQ_V表示(E/V)′(E/V)'上的正二次方形式Q∘tpVQ \circ {}^t p_V;最后,令 μV\mu_V 为 E/VE/V 与傅里叶变换 e−QV/2e^{-Q_V/2} (cf. B)) 的度量。若W∈F(E)W \in \mathscr{F}(E)包含在VV中,则pV=pVW∘pWp_V = p_{VW} \circ p_W、从而QV=QW∘tpVWQ_V = Q_W \circ {}^t p_{VW};通过No. 3的公式(4),测度pVW(μW)p_{VW}(\mu_W)有傅里叶变换函数(e−QW/2)∘tpVW=e−QV/2(e^{-Q_W/2}) \circ {}^t p_{VW} = e^{-Q_V/2},因此等于μV\mu_V。因而,族(μV)V∈F(E)(\mu_V)_{V \in \mathscr{F}(E)}是μ\mu右EE的赞成措施。 No. 3的公式(5)表明Fμ\mathscr{F}\mu等于e−Q/2e^{-Q/2}。

定义 2 09SE

设EE为局部凸空间。对于 E′E' 上的每个正二次方形式 QQ,傅里叶变换等于 e−Q/2e^{-Q/2} 的 EE 上的测度称为 EE 上方差为 QQ 的高斯测度,并表示为 ΓQ\Gamma_Q。如果 E′E' 上存在正二次方形式 QQ 使得 μ=ΓQ\mu = \Gamma_Q,则 EE 上的测度 μ\mu 被称为高斯分布。

被以下引用 3

被以下引用 命题 14, IX § 1, 命题 9, IX § 2, 推论 2, IX § 5

通过滥用语言,如果相关的 promeasure μ~\widetilde{\mu} 等于 ΓQ\Gamma_Q,则 EE 上的有界测度 μ\mu 将被称为具有方差 QQ 的高斯分布。

注 09SF

— 1) 令EE为有限维向量空间,并令μ\mu为质量1的EE的正测度,使得EE属于到L2(E,μ)\mathscr{L}^2(E, \mu)上的每个线性形式。 One defines an element mm of EE and a positive quadratic form VV on E′E' by the formulas

⟨m,x′⟩=∫E⟨x,x′⟩dμ(x),V(x′)=∫E⟨x−m,x′⟩2dμ(x). \langle m, x' \rangle = \int_E \langle x, x' \rangle d\mu(x), \quad V(x') = \int_E \langle x - m, x' \rangle^2 d\mu(x).
In the traditional terminology of Probability Theory, mm is called the mean and VV the variance of μ\mu; μ\mu is said to be centered if m=0m = 0.

现在让aa是EE的元素,并且QQ是E′E'上的正二次方形式。让我们用Γa,Q\Gamma_{a,Q}像来表示翻译x↦x+ax \mapsto x + a下的度量ΓQ\Gamma_Q。很容易看出,Γa,Q\Gamma_{a,Q}是质量1的EE的正测度,其中傅里叶变换x′↦ei⟨a,x′⟩−12Q(x′)x' \mapsto e^{i\langle a, x' \rangle - \frac{1}{2} Q(x')}和平均值aa。此外,下面的命题6暗示QQ是Γa,Q\Gamma_{a,Q}的方差。传统上,Γa,Q\Gamma_{a,Q} 是均值 aa 和方差 QQ 的高斯测度,ΓQ=Γ0,Q\Gamma_Q = \Gamma_{0,Q} 是方差 QQ 的“中心”高斯测度。由于我们只考虑“中心”高斯测度,因此我们将省略此限定符。

2) 设QQ是局部凸空间EE的对偶E′E'上的二次形式。如果EE与傅里叶变换e−Q/2e^{-Q/2}存在配度,则二次形式QQ必然为正:对于,函数e−Q/2e^{-Q/2}有界于E′E';因此,对于每个x′∈E′x' \in E',R\mathbf{R}上的函数t↦e−t2Q(x′)/2=e−Q(tx′)/2t \mapsto e^{-t^2 Q(x')/2} = e^{-Q(tx')/2}是有界的,从而Q(x′)≥0Q(x') \geq 0。

3) R\mathbf{R} 的对偶与R\mathbf{R} 自然同构,R\mathbf{R} 上的正二次形式是形式 t↦at2t \mapsto at^2 与a≥0a \geq 0 的函数。因此,对于每一个a≥0a \geq 0,在R\mathbf{R}上都存在一个且唯一的有界测度γa\gamma_a,其傅里叶变换等于函数t↦e−at2/2t \mapsto e^{-at^2/2};通过滥用语言,γa\gamma_a被认为是*R\mathbf{R}的高斯测度,方差为aa*。

γ0\gamma_0的傅里叶变换是常数1,从而γ0=ε0\gamma_0 = \varepsilon_0(单位在R\mathbf{R}原点的质量)。假设a>0a > 0,用uau_a线性映射x↦a1/2xx \mapsto a^{1/2} x表示;然后Fγa=Fγ1∘tua\mathscr{F}\gamma_a = \mathscr{F}\gamma_1 \circ {}^t u_a,从而γa=ua(γ1)\gamma_a = u_a(\gamma_1)。 引理2表明γ1\gamma_1是密度x↦(2π)−1/2e−x2/2x \mapsto (2\pi)^{-1/2} e^{-x^2/2}相对于勒贝格测度的测度;由此,人们很容易推断出

(15)dγa(x)=(2πa)−1/2e−x2/2adx. (15) \quad d\gamma_a(x) = (2\pi a)^{-1/2} e^{-x^2/2a} dx .

连续线性映射下的高斯测度的像是高斯测度。更准确地说,我们得到以下结果:

引用了 2

引用了 命题 6, 引理 2

命题 5 09SG

设E和E₁为两个局部凸空间,u为E到E₁的连续线性映射。令 Q 为 E' 上的正二次方程形式,Q₁ 为 E'₁ 上的正二次方程形式 Q ∘tu\circ {}^t u。然后u(ΓQ)=ΓQ1u(\Gamma_Q) = \Gamma_{Q_1}.

引用了 1 · 被以下引用 1

引用了 命题 3

被以下引用 § 6. 。局部凸空间上的测度和测度

集合μ=u(ΓQ)\mu = u(\Gamma_Q)。通过No. 3的公式(4),

Fμ=(FΓQ)∘tu=e−Q/2∘tu=e−Q1/2=FΓQ1, \mathscr{F}\mu = (\mathscr{F}\Gamma_Q) \circ {}^t u = e^{-Q/2} \circ {}^t u = e^{-Q_1/2} = \mathscr{F}\Gamma_{Q_1} ,

从而 μ=ΓQ1\mu = \Gamma_{Q_1} 根据 No. 3 的第 3 号提案。

推出 09SH

设 E 为局部凸空间,Q 为 E' 上的正二次方形式。对于每个x′∈E′x' \in E',x′x'下的ΓQ\Gamma_Q的像是R\mathbf{R}上的高斯测度,方差为Q(x′)Q(x')。

被以下引用 1

被以下引用 命题 6

命题 6 09SI

设 E 为局部凸空间,μ\mu E 上的高斯测度,方差为 Q。对于每个整数 n≥0n \geq 0 和每个 x′∈E′x' \in E',都有关系

引用了 2 · 被以下引用 6

引用了 引理 1, 推出

被以下引用 § 6. 。局部凸空间上的测度和测度, 引理 3, 引理 4, 引理 6, 注, 命题 7

(16)∫E∣⟨x,x′⟩∣ndμ(x)=π−1/22n/2Γ(n+12)Q(x′)n/2(17)∫E⟨x,x′⟩2ndμ(x)=(2n)!2nn!Q(x′)n(18)∫E⟨x,x′⟩2n+1dμ(x)=0. \begin{align*} (16) & \quad \int_E |\langle x, x' \rangle|^n d\mu(x) = \pi^{-1/2} 2^{n/2} \Gamma\left( \frac{n+1}{2} \right) Q(x')^{n/2} \\ (17) & \quad \int_E \langle x, x' \rangle^{2n} d\mu(x) = \frac{(2n)!}{2^n n!} Q(x')^n \\ (18) & \quad \int_E \langle x, x' \rangle^{2n+1} d\mu(x) = 0 . \end{align*}

特别是,

(19)∫E⟨x,x′⟩2dμ(x)=Q(x′)(x′∈E′). (19) \quad \int_E \langle x, x' \rangle^2 d\mu(x) = Q(x') \qquad (x' \in E') .

如果这些公式对于 E′E' 的元素 x′x' 为真,那么它们对于其所有倍数 t⋅x′t \cdot x' 都为真(其中 tt 为实数)。因此,当 Q(x′)Q(x') 等于 0 或 1 时,我们可能会满足于建立它们。

a) 假设Q(x′)=0Q(x') = 0。度量值x′(μ)x'(\mu)等于γ0=ε0\gamma_0 = \varepsilon_0,因此x′x'等于零μ\mu——几乎无处不在; 公式 (16) 到 (19) 则显而易见。

b) 假设Q(x′)=1Q(x') = 1,从而x′(μ)=γ1x'(\mu) = \gamma_1。然后

∫E∣⟨x,x′⟩∣ndμ(x)=∫R∣t∣ndγ1(t)=(2π)−1/2∫R∣t∣ne−t2/2dt \int_E |\langle x, x' \rangle|^n d\mu(x) = \int_{\mathbf{R}} |t|^n d\gamma_1(t) = (2\pi)^{-1/2} \int_{\mathbf{R}} |t|^n e^{-t^2/2} dt
(16) 紧随 (6) (No 4, 引理 1)。类似地,公式 (17) 和 (18) 由 (7) 和 (8) 得出。最后由(17)中的设定n=1n = 1得到(19)。

我们现在可以证明 Cor 的逆命题。提案 5。

命题 7 09SJ

设 E 为局部凸空间,μ\mu E 上的算度。假设 x′(μ)x'(\mu) 是R\mathbf{R} 对于每个 x′∈E′x' \in E' 的高斯测度。那么 μ\mu 是 E 上的高斯测度。

引用了 1 · 被以下引用 1

引用了 命题 6

被以下引用 定义 1

对于每个x′∈E′x' \in E',令Q(x′)Q(x')为R\mathbf{R}上高斯测度x′(μ)x'(\mu)的方差。一个有x′(μ)=γQ(x′)x'(\mu) = \gamma_{Q(x')},从而

(Fμ)(x′)=∫Reit⋅1dγQ(x′)(t)=e−Q(x′)⋅12/2 (\mathscr{F}\mu)(x') = \int_{\mathbf{R}} e^{it \cdot 1} d\gamma_{Q(x')}(t) = e^{-Q(x') \cdot 1^2 / 2}
由 Fμ\mathscr{F}\mu 的定义 (No. 3, 公式 (2))。其他字、Fμ=e−Q/2\mathscr{F}\mu = e^{-Q/2},还有待证明QQ是E′E'上的正二次形式。

对于 E 与有限余维的每个闭线性子空间 V,用 E 到 E/VE/V 的 pVp_V 典范映射表示,用 μV\mu_V E/VE/V 上的测度pV(μ)p_V(\mu) 和集合表示QV=Q∘tpVQ_V = Q \circ {}^t p_V。由于E′=⋃V∈F(E)Im⁡(tpV)E' = \bigcup_{V \in \mathscr{F}(E)} \operatorname{Im}({}^t p_V)和tpV{}^t p_V是单射的,因此只需证明QVQ_V是(E/V)′(E/V)'上的正二次方形式即可。设u∈(E/V)′u \in (E/V)'和x′=tpV(u)x' = {}^t p_V(u)。我们有

u(μV)=u(pV(μ))=x′(μ)=γQ(x′); u(\mu_V) = u(p_V(\mu)) = x'(\mu) = \gamma_{Q(x')} ;
那么,命题 6 意味着
QV(u)=Q(x′)=∫Rt2dγQ(x′)(t)=∫E/Vu(x)2dμV(x), Q_V(u) = Q(x') = \int_{\mathbf{R}} t^2 d\gamma_{Q(x')}(t) = \int_{E/V} u(x)^2 d\mu_V(x),
因此QVQ_V是(E/V)′(E/V)'上的正二次形式。

6. 高斯算子的例

1) 令 E 为真正的希尔伯特空间。 映射 x′↦∥x′∥2x' \mapsto \|x'\|^2 是 E′E' 上的正二次方形式。 相应的高斯测度被称为 E 上的*规范高斯测度*。可以证明,如果 E 是无限维的,则该测度不是测度。

令 AA 为 EE 上的连续线性算子。 映射 x′↦∥tA⋅x′∥2x' \mapsto \|{}^tA \cdot x'\|^2 是 E′E' 上的正二次方形式。当且仅当AA是希尔伯特-施密特算子时,相应的promeasureμA\mu_A on EE是一个测度(cf.No. 11,Th.3的Cor.2)。

2) 正型的核。设TT为集合,TT上的实函数的E=RTE = \mathbf{R}^T向量空间,配备逐点收敛的拓扑。对于每个 t∈Tt \in T,1 表示 EE 上的 εt\varepsilon_t 线性形式 f↦f(t)f \mapsto f(t)。族(εt)t∈T(\varepsilon_t)_{t \in T}是E′E'的基(TVS,II, §6, No. 6,第8号提案的Cor.2)。

在 TT 上对 T×TT \times T 满足关系上的每个实值函数 KK 调用(实数)型的核

(20)K(t,t′)=K(t′,t)for t,t′ in T, \text{(20)} \qquad K(t, t') = K(t', t) \quad \text{for } t, t' \text{ in } T,
(21)∑i,j=1pcicjK(ti,tj)⩾0 \text{(21)} \qquad \sum_{i,j=1}^p c_i c_j K(t_i, t_j) \geqslant 0

对于 TT 中的任意正整数 pp、元素 t1,…,tpt_1, \ldots, t_p 和实数 c1,…,cpc_1, \ldots, c_p。如果是这样的话公式

(22)q(∑t∈Tctεt)=∑t,t′∈Tctct′K(t,t′) \text{(22)} \qquad q\left( \sum_{t \in T} c_t \varepsilon_t \right) = \sum_{t,t' \in T} c_t c_{t'} K(t, t')

定义 E′E' 上的正二次形式。相反,如果qq是E′E'上的正二次形式,则公式

(23)K(t,t′)=12[q(εt+εt′)−q(εt)−q(εt′)] \text{(23)} \qquad K(t, t') = \frac{1}{2} [q(\varepsilon_t + \varepsilon_{t'}) - q(\varepsilon_t) - q(\varepsilon_{t'})]

TT 上的正型定义核 KK。由此,在TT上的正型的核的集合和E′E'上的正二次方形式之间,得到两个互为逆双射。

令 KK 为 TT 上的正型的核,qq 为 E′E' 上的相关二次方形式。 EE 上具有方差 qq 的高斯测度也称为*EE 上具有协方差* KK 的高斯测度。如果TT是可数的,No. 1的命题2意味着这个测度是一个测度。

3) 令TT为可数集合。正型的TT上的核δ\delta由设定定义

(24)δ(t,t′)={1if t=t′0if t≠t′. \text{(24)} \qquad \delta(t, t') = \begin{cases} 1 & \text{if } t = t' \\ 0 & \text{if } t \neq t'. \end{cases}

相应的二次形式由q(∑t∈Tctεt)=∑t∈Tct2q\left( \sum_{t \in T} c_t \varepsilon_t \right) = \sum_{t \in T} c_t^2 给出。对于每个t∈Tt \in T,让我们用μt\mu_t表示R\mathbf{R}上方差为1的高斯测度;

很容易证明,RT\mathbf{R}^T 上协方差为 δ\delta 的高斯测度等于 ⨂t∈Tμt\bigotimes_{t \in T} \mu_t。

4) 设n≥1n \geq 1为整数。如果阶 nn 是对称的,则称平方矩阵 C=(cij)C = (c_{ij}) 为“正对称”,对于任何实数 x1,…,xnx_1, \ldots, x_n 则称∑i,j=1ncijxixj≥0\sum_{i,j=1}^n c_{ij} x_i x_j \geq 0;同样的,映射(i,j)↦cij(i, j) \mapsto c_{ij}是核在集合{1,2,…,n}\{1, 2, \ldots, n\}上的正型。因此,我们可以谈论 Rn\mathbf{R}^n 上的高斯测度 γC\gamma_C,协方差为 CC;其特点是公式

(25)∫Rnei(x1t1+⋯+xntn)dγC(t1,…,tn)=exp⁡(−12∑j,k=1ncjkxjxk), (25) \quad \int_{\mathbf{R}^n} e^{i(x_1 t_1 + \cdots + x_n t_n)} d\gamma_C(t_1, \ldots, t_n) = \exp \left( - \frac{1}{2} \sum_{j,k=1}^n c_{jk} x_j x_k \right),

对于 x1,…,xnx_1, \ldots, x_n 实数。由No. 5(公式(19))的第6条推论

(26)∫RntjtkdγC(t1,…,tn)=cjk(1≤j,k≤n). (26) \quad \int_{\mathbf{R}^n} t_j t_k d\gamma_C(t_1, \ldots, t_n) = c_{jk} \quad (1 \leq j, k \leq n).

从No. 5的第5条命题,推导出公式

(27)u(γC)=γUCtU, (27) \quad u(\gamma_C) = \gamma_{UC^t U},

其中uu是Rn\mathbf{R}^n到Rm\mathbf{R}^m的线性映射和矩阵UU。此外,我们很容易看出(No. 5第四条命题cf.第一个证明的第一个部分),如果InI_n是阶nn的恒等式矩阵,那么测度γIn\gamma_{I_n}承认密度

(2π)−n/2exp⁡(−12(t12+⋯+tn2)) (2\pi)^{-n/2} \exp \left( - \frac{1}{2}(t_1^2 + \cdots + t_n^2) \right)

关于Rn\mathbf{R}^n的勒贝格测度λn\lambda_n。

我们将证明,如果矩阵 CC 是可逆的,并且 D=(djk)D = (d_{jk}) 是可逆的,那么

(28)dγC(t1,…,tn)=(2π)−n/2(det⁡D)1/2(exp⁡(−12∑j,k=1ndjktjtk))dt1⋯dtn. (28) \quad d\gamma_C(t_1, \ldots, t_n) = (2\pi)^{-n/2} (\det D)^{1/2} \left( \exp \left( - \frac{1}{2} \sum_{j,k=1}^n d_{jk} t_j t_k \right) \right) dt_1 \cdots dt_n.

因为,如果 CC 可逆,则 Rn\mathbf{R}^n 上的二次形式 qq 定义为

q(x1,…,xn)=∑j,k=1ncjkxjxk q(x_1, \ldots, x_n) = \sum_{j,k=1}^n c_{jk} x_j x_k

是非简并的。利用Rn\mathbf{R}^n正交于qq的基的存在性,证明阶nn的平方矩阵UU的存在性使得C=U⋅tUC = U \cdot {}^tU、从而γC=u(γIn)\gamma_C = u(\gamma_{I_n})通过(27) (其中uu表示Rn\mathbf{R}^n与矩阵UU的自同构)。令 QQ 为 Rn\mathbf{R}^n 的二次方形式,定义为

Q(t1,…,tn)=t12+⋯+tn2; Q(t_1, \ldots, t_n) = t_1^2 + \cdots + t_n^2;
那么
γIn=(2π)−n/2e−Q/2⋅λn, \gamma_{I_n} = (2\pi)^{-n/2} e^{-Q/2} \cdot \lambda_n,
从而
u(γIn)=(2π)−n/2e−(Qou−1)/2⋅u(λn). u(\gamma_{I_n}) = (2\pi)^{-n/2} e^{-(Qou^{-1})/2} \cdot u(\lambda_n).
形式Q∘u−1Q \circ u^{-1}在Rn\mathbf{R}^n上的二次方直接的在点(t1,…,tn)(t_1, \ldots, t_n)处取值∑j,k=1ndjktjtk\sum_{j,k=1}^n d_{jk} t_j t_k,以及第15章的命题。 VII, §1, No. 10表明
u(λn)=(det⁡U)−1⋅λn=(det⁡D)1/2⋅λn. u(\lambda_n) = (\det U)^{-1} \cdot \lambda_n = (\det D)^{1/2} \cdot \lambda_n.
由此得出公式 (28)。

7. 维纳测度

在这个数中,我们用TT表示R\mathbf{R}的区间]0,1]]0, 1],用H\mathscr{H}表示实数函数在TT可平方可积的勒贝格测度上的希尔伯特空间,其中标量乘积表示(f∣g)(f|g)。我们还用TT上的连续实数函数的C\mathscr{C}空间表示,在点0处趋于0;我们为C\mathscr{C}配备了范数∥f∥=sup⁡t∈T∣f(t)∣\|f\| = \sup_{t \in T} |f(t)|。紧区间 [0,1]=T∪{0}[0, 1] = T \cup \{0\} 是局部紧但非紧区间 TT 的 Alexandroff 紧致化;因而,具有紧支撑的TT上连续函数的集合在C\mathscr{C}中密集,并且C\mathscr{C}的对偶可以用TT上有界测度(不一定是正数)的空间M1\mathscr{M}^1来识别(Ch. III, §1, No. 8,Def. 3)。

对于每函数 f∈Hf \in \mathscr{H},TT 上有一个定义函数 PfPf

(Pf)(t)=∫0tf(x) dx=(f∣It), (Pf)(t) = \int_0^t f(x) \, dx = (f|I_t),
其中ItI_t是区间]0,t]]0, t]的特征函数。柯西-施瓦茨不等式意味着不等式
∣(Pf)(t)∣≤∥f∥2⋅t1/2 |(Pf)(t)| \leq \|f\|_2 \cdot t^{1/2}
∣(Pf)(t)−(Pf)(t′)∣≤∥f∥2⋅∣t−t′∣1/2; |(Pf)(t) - (Pf)(t')| \leq \|f\|_2 \cdot |t - t'|^{1/2};

因而,PfPf属于到C\mathscr{C},以及H\mathscr{H}到C\mathscr{C}的线性映射PP与范数⩽1\leqslant 1连续。

让我们认同希尔伯特空间H\mathscr{H}及其对偶(TVS,V, §1, No. 7,Th.3),并用P:H→CP : \mathscr{H} \to \mathscr{C}的Π:M1→H\Pi : \mathscr{M}^1 \to \mathscr{H}转置表示。对于每个测量μ∈M1\mu \in \mathscr{M}^1和每个函数f∈Hf \in \mathscr{H},我们有

(Πμ∣f)=μ(Pf)=∫Tdμ(t)∫TIt(x)f(x) dx (\Pi \mu | f) = \mu(Pf) = \int_{\mathbf{T}} d\mu(t) \int_{\mathbf{T}} I_t(x) f(x) \, dx
=∫Tf(x) dx∫TIt(x) dμ(t) = \int_{\mathbf{T}} f(x) \, dx \int_{\mathbf{T}} I_t(x) \, d\mu(t)

由勒贝格-富比尼定理。现在,

It(x)={1if 0<x≤t≤10otherwise, I_t(x) = \begin{cases} 1 & \text{if } 0 < x \leq t \leq 1 \\ 0 & \text{otherwise}, \end{cases}

终于从而

(34)

(Πμ)(x)=μ([x,1])for x∈T. (\Pi \mu)(x) = \mu([x, 1]) \quad \text{for } x \in \mathbf{T}.

令μ,ν\mu, \nu位于M1\mathscr{M}^1中。然后

(Πμ∣Πν)=∫TΠμ(x)Πν(x) dx=∫Tdx∫TIt(x) dμ(t)∫TIt′(x) dν(t′) (\Pi \mu | \Pi \nu) = \int_{\mathbf{T}} \Pi \mu(x) \Pi \nu(x) \, dx = \int_{\mathbf{T}} dx \int_{\mathbf{T}} I_t(x) \, d\mu(t) \int_{\mathbf{T}} I_{t'}(x) \, d\nu(t')
=∫T∫Tdμ(t) dν(t′)∫TIt(x)It′(x) dx. = \int_{\mathbf{T}} \int_{\mathbf{T}} d\mu(t) \, d\nu(t') \int_{\mathbf{T}} I_t(x) I_{t'}(x) \, dx.

现在,It⋅It′I_t \cdot I_{t'}是区间]0,t]∩]0,t′]]0, t] \cap ]0, t']的特征函数,立即从而

(35)

∫TIt(x)It′(x) dx=inf⁡(t,t′). \int_{\mathbf{T}} I_t(x) I_{t'}(x) \, dx = \inf(t, t').

由此可见

(36)

(Πμ∣Πν)=∫T∫Tinf⁡(t,t′) dμ(t) dν(t′). (\Pi \mu | \Pi \nu) = \int_{\mathbf{T}} \int_{\mathbf{T}} \inf(t, t') \, d\mu(t) \, d\nu(t').

根据前面的结果,一个定义在M1\mathscr{M}^1乘公式的正二次形式WW

(37)

W(μ)=∫T∫Tinf⁡(t,t′) dμ(t) dμ(t′)=∥Πμ∥22. W(\mu) = \int_{\mathbf{T}} \int_{\mathbf{T}} \inf(t, t') \, d\mu(t) \, d\mu(t') = \| \Pi \mu \|_2^2.

特别是,如果 t1,…,tnt_1, \ldots, t_n 是 T 的元素,且 c1,…,cnc_1, \ldots, c_n 是实数,则

W(∑j=1ncjεtj)=∑j,k=1ncjckinf⁡(tj,tk) W \left( \sum_{j=1}^n c_j \varepsilon_{t_j} \right) = \sum_{j,k=1}^n c_j c_k \inf(t_j, t_k)
并且由于 W 是正数,因此 T 上的函数 (t,t′)↦inf⁡(t,t′)(t, t') \mapsto \inf(t, t') 是正型的核。

定理 1 (维纳). — 令 w 为希尔伯特空间 H\mathscr{H} 正则高斯测度的P:H→CP : \mathscr{H} \to \mathscr{C}下的像。那么 w 是 C\mathscr{C} 上的高斯测度,方差为 W。

构造、W(μ)=∥tP(μ)∥22W(\mu) = \|^tP(\mu)\|_2^2; No. 5的命题5表明,w是方差为W的高斯测度。还需要证明w是C\mathscr{C}上的测度。

A) 构造辅助测量空间^{(2)} (Ω,m)(\Omega, m): 对于每个整数n⩾0n \geqslant 0,用形式k/2nk/2^n的数和k=1,2,3,…,2nk = 1, 2, 3, \ldots, 2^n表示DnD_n集合。 集合 D=⋃n⩾0DnD = \bigcup_{n \geqslant 0} D_n(T 中包含的二元数的集合)和Ω=RD\Omega = \mathbf{R}^D。对于每个t∈Dt \in D,在Ω\Omega上用X(t)X(t)线性形式f↦f(t)f \mapsto f(t)表示。

对于D中的t,t′t, t',集合M(t,t′)=inf⁡(t,t′)M(t, t') = \inf(t, t');我们已经看到,M 是 D 上正型的核。由于集合 D 是可数的,因此可以用协方差 M (No. 6, 例 2) 定义 Ω\Omega 上的高斯*测量* m。

引理 3 09SK

对于 D 中的任意 t,t′t, t',

∫Ω∣X(t+t′2)−X(t)+X(t′)2∣3dm=1(8π)1/2∣t−t′∣3/2. \int_\Omega \left| X\left( \frac{t + t'}{2} \right) - \frac{X(t) + X(t')}{2} \right|^3 dm = \frac{1}{(8\pi)^{1/2}} |t - t'|^{3/2}.
注,t+t′2\frac{t + t'}{2}属于到D。人们知道(No. 6,*例2*)族(X(t))t∈D(X(t))_{t \in D}是Ω\Omega的拓扑对偶Ω′\Omega'的基;因此,在Ω′×Ω′\Omega' \times \Omega'上存在对称双线性形式M^\widehat{M},其特征为M^(X(t),X(t′))=inf⁡(t,t′)\widehat{M}(X(t), X(t')) = \inf(t, t')。到构造时,Ω\Omega 上的高斯测度 m 的方差是 Ω′\Omega' 上的二次方形式 ξ↦M^(ξ,ξ)\xi \mapsto \widehat{M}(\xi, \xi)。 集合,特别是,
ξ=X(t+t′2)−X(t)+X(t′)2; \xi = X\left( \frac{t + t'}{2} \right) - \frac{X(t) + X(t')}{2};
简单计算得出
M^(ξ,ξ)=∣t−t′∣4. \widehat{M}(\xi, \xi) = \frac{|t - t'|}{4}.

引用了 2 · 被以下引用 1

引用了 IX § 2. 。 运算关于措施, 命题 6

被以下引用 引理 4

(2) Espace mesuré:一个局部紧凑的空间,配有一个措施(第III,第 1 版,§2, No. 2,p. 52)。

根据No. 5(公式(16))第6条,

∫Ω∣ξ∣3 dm=π−1/223/2Γ(2)M^(ξ,ξ)3/2; \int_{\Omega} |\xi|^3 \, dm = \pi^{-1/2} 2^{3/2} \Gamma(2) \widehat{M}(\xi, \xi)^{3/2};

引理紧随公式 (40) 和 (41)。

B) 将Ω\Omega的映射u构造转化为C\mathscr{C}: 对于每个整数n⩾0n \geqslant 0,用函数形成的C\mathscr{C}的EnE_n子空间表示,它们在1⩽k⩽2n1 \leqslant k \leqslant 2^n的每个区间[k−12n,k2n]\left[ \frac{k-1}{2^n}, \frac{k}{2^n} \right]上仿射。 R\mathbf{R} 紧致区间 I 上的仿射函数在I 端点处达到其边界;因而,

∥f∥=sup⁡1⩽k⩽2n∣f(k2n)∣ \|f\| = \sup_{1 \leqslant k \leqslant 2^n} \left| f\left( \frac{k}{2^n} \right) \right|

f∈Enf \in E_n。

对于每一个函数g∈Ωg \in \Omega和每一个整数n⩾0n \geqslant 0,存在且仅有一个函数un(g)u_n(g),属于到EnE_n和重合以及每点的gg DnD_n;我们将写Tng=un+1(g)−un(g)T_n g = u_{n+1}(g) - u_n(g)。由于DnD_n是有限的,Ω\Omega到C\mathscr{C}的映射TnT_n是连续的,因而mm是可测的。

引理 4 09SL

— *对于每个整数 n⩾0n \geqslant 0,

∫Ω∥Tng∥3 dm(g)⩽1(8π)1/22−n/2. \int_{\Omega} \|T_n g\|^3 \, dm(g) \leqslant \frac{1}{(8\pi)^{1/2}} 2^{-n/2}.
引用了 3

引用了 引理 3, IV § 3. 。 L$^p$空间, 命题 6

设g∈Ωg \in \Omega和n∈Nn \in \mathbf{N}。一个有En⊂En+1E_n \subset E_{n+1};因而,函数TngT_n g属于到En+1E_{n+1},并且在DnD_n的每点处为零;因而,根据 (42),

∥Tng∥3=sup⁡1⩽k⩽2n∣Tng(2k−12n+1)∣3⩽∑k=12n∣Tng(2k−12n+1)∣3. \|T_n g\|^3 = \sup_{1 \leqslant k \leqslant 2^n} \left| T_n g\left( \frac{2k-1}{2^{n+1}} \right) \right|^3 \leqslant \sum_{k=1}^{2^n} \left| T_n g\left( \frac{2k-1}{2^{n+1}} \right) \right|^3.

让我们约定g(0)=0g(0) = 0。 un(g)u_n(g)的构造通过gg的线性插值意味着关系

Tng(2k−12n+1)=g(2k−12n+1)−12(g(k−12n)+g(k2n)) T_n g\left( \frac{2k-1}{2^{n+1}} \right) = g\left( \frac{2k-1}{2^{n+1}} \right) - \frac{1}{2} \left( g\left( \frac{k-1}{2^n} \right) + g\left( \frac{k}{2^n} \right) \right)

1⩽k⩽2n1 \leqslant k \leqslant 2^n。由此,通过积分推论,

∫Ω∣Tng(2k−12n+1)∣3 dm(g)=∫Ω∣X(2k−12n+1)−12(X(k−12n)+X(k2n))∣3 dm; \int_{\Omega} \left| T_n g\left( \frac{2k-1}{2^{n+1}} \right) \right|^3 \, dm(g) = \int_{\Omega} \left| X\left( \frac{2k-1}{2^{n+1}} \right) - \frac{1}{2} \left( X\left( \frac{k-1}{2^n} \right) + X\left( \frac{k}{2^n} \right) \right) \right|^3 \, dm;

!图1

图1

然后可以应用引理 3 和 t=k−12nt = \frac{k-1}{2^n}、t′=k2nt' = \frac{k}{2^n}、从而

∫Ω∣Tng(2k−12n+1)∣3dm(g)=1(8π)1/22−3n2. \int_{\Omega} \left| T_n g \left( \frac{2k-1}{2^{n+1}} \right) \right|^3 dm(g) = \frac{1}{(8\pi)^{1/2}} 2^{-\frac{3n}{2}} .

由(44),我们有

∫Ω∥Tng∥3dm(g)≤∑k=12n∫Ω∣Tng(2k−12n+1)∣3dm(g)=1(8π)1/22n⋅2−3n2, \int_{\Omega} \| T_n g \|^3 dm(g) \leq \sum_{k=1}^{2^n} \int_{\Omega} \left| T_n g \left( \frac{2k-1}{2^{n+1}} \right) \right|^3 dm(g) = \frac{1}{(8\pi)^{1/2}} 2^n \cdot 2^{-\frac{3n}{2}} ,

从而引理。

由引理 4、Ω\Omega的映射TnT_n进入巴纳赫空间C\mathscr{C}属于至LC3(Ω,m)L^3_{\mathscr{C}}(\Omega, m)和N3(Tn)≤1(8π)1/6(2−1/6)nN_3(T_n) \leq \frac{1}{(8\pi)^{1/6}} (2^{-1/6})^n、从而∑n=0∞N3(Tn)<+∞\sum_{n=0}^{\infty} N_3(T_n) < +\infty。根据第 6 章的提案。 IV, §3, No. 3,存在集合Ω0⊂Ω\Omega_0 \subset \Omega,使得Ω−Ω0\Omega - \Omega_0可以忽略mm,并且对于每个g∈Ω0g \in \Omega_0,级数∑n=0∞Tn(g)\sum_{n=0}^{\infty} T_n(g)绝对收敛于C\mathscr{C}。然后将Ω\Omega的定义和mm可测量的映射uu转化为C\mathscr{C}

u(g)={∑n=0∞Tng=lim⁡n→∞un(g)for g∈Ω00for g∈Ω−Ω0. u(g) = \begin{cases} \sum_{n=0}^{\infty} T_n g = \lim_{n \to \infty} u_n(g) & \text{for } g \in \Omega_0 \\ 0 & \text{for } g \in \Omega - \Omega_0 . \end{cases}

由于0≤m≤n0 \leq m \leq n在Dm⊂DnD_m \subset D_n上有un(g)u_n(g)和gg重合,对于每个g∈Ω0g \in \Omega_0,u(g)u(g)到DD的限制等于gg,因此直接的。

C) 构造 C\mathscr{C} 上的高斯测度: 令 w′w' 为 C\mathscr{C} 上的有界测度,即 mm 可测映射 u:Ω→Cu : \Omega \to \mathscr{C} 下 mm 的像。 我们将证明w′w'是C\mathscr{C}的高斯测度,方差为WW、从而w=w′w = w'。 用D\mathscr{D}表示M1\mathscr{M}^1的线性子空间,该线性子空间由tt的测量εt\varepsilon_t生成超过DD。

引理 5 09SM

对于每一个度量μ∈D\mu \in \mathscr{D},

∫Cei⟨f,μ⟩ dw′(f)=e−W(μ)/2. \int_{\mathscr{C}} e^{i \langle f, \mu \rangle} \, dw'(f) = e^{-W(\mu)/2}.
被以下引用 1

被以下引用 引理 6

集合 μ=c1εt1+c2εt2+⋯+cnεtn\mu = c_1 \varepsilon_{t_1} + c_2 \varepsilon_{t_2} + \cdots + c_n \varepsilon_{t_n},其中t1,…,tnt_1, \ldots, t_n位于DD,c1,…,cnc_1, \ldots, c_n位于R\mathbf{R}。对于每个 g∈Ω0g \in \Omega_0、函数 u(g)u(g) 重合,其中 gg 位于 DD;所以

⟨u(g),μ⟩=∑j=1ncjg(tj)(g∈Ω0). \langle u(g), \mu \rangle = \sum_{j=1}^n c_j g(t_j) \qquad (g \in \Omega_0).

还,

W(μ)=∑j,k=1ncjckinf⁡(tj,tk), W(\mu) = \sum_{j,k=1}^n c_j c_k \inf(t_j, t_k),

并且,由于 mm 是 Ω\Omega 的高斯测度,协方差为 MM,并且 Ω−Ω0\Omega - \Omega_0 mm 可忽略不计,因此我们有

∫Ω0ei∑j=1ncjg(tj) dm(g)=exp⁡(−12∑j,k=1ncjckinf⁡(tj,tk)). \int_{\Omega_0} e^{i \sum_{j=1}^n c_j g(t_j)} \, dm(g) = \exp \left( - \frac{1}{2} \sum_{j,k=1}^n c_j c_k \inf(t_j, t_k) \right).

现在,Ω−Ω0\Omega - \Omega_0 mm 可以忽略不计,w′=u(m)w' = u(m);由此可见

∫Cei⟨f,μ⟩ dw′(f)=∫Ω0ei⟨u(g),μ⟩ dm(g). \int_{\mathscr{C}} e^{i \langle f, \mu \rangle} \, dw'(f) = \int_{\Omega_0} e^{i \langle u(g), \mu \rangle} \, dm(g).

公式 (48) 紧随公式 (49) 到 (52)。

引理 6 09SN

让μ∈M1\mu \in \mathscr{M}^1。存在序列措施μn∈D\mu_n \in \mathscr{D},使得μ(f)=lim⁡n→∞μn(f)\mu(f) = \lim_{n \to \infty} \mu_n(f) 对于所有f∈Cf \in \mathscr{C} 和W(μ)=lim⁡n→∞W(μn)W(\mu) = \lim_{n \to \infty} W(\mu_n)。

引用了 8

引用了 命题 13, III § 1, 命题 15, III § 1, 命题 17, III § 1, 推论 1, III § 2, 推论 2, III § 3, 命题 6, 定理 2, IV § 4, 引理 5

让I=[0,1]I = [0, 1]。 T=]0,1[T = ]0, 1[上的有界测度的空间M1\mathscr{M}^1将被识别为M(I)\mathscr{M}(I)的子空间,该测度由在00放置没有权的测度形成。 (3) 我们为M(I)\mathscr{M}(I)配备了模糊的拓扑。 映射

(3) 即II上的措施集中在T=I−{0}T = I - \{0\}上。

II到M(I)\mathscr{M}(I)的t↦εtt \mapsto \varepsilon_t是连续的(第III, §1, No. 9章,第13条命题);由于 D 在 I 中是稠密的,因此 D\mathscr{D} 包含的闭包 D‾\overline{\mathscr{D}} 所有点措施。设 A 为 ν∈D\nu \in \mathscr{D} 的集合,使得 ∥ν∥≤∥μ∥\| \nu \| \leq \| \mu \|;措施μ\mu位于A的闭包中(第III, §2, No. 4章,Th.1的Cor.1)。 集合 A 在 M(I)\mathscr{M}(I) 中相对紧致(第 III, §1, No. 9,第 15 章),而 M(I)\mathscr{M}(I) 的紧致子集是可度量的(TVS,III, §3, No. 4,第 6 条第(4)条的 Cor.2 和 GT,X, §3, No. 3,Th.1)。因此,在M(I)\mathscr{M}(I)中存在序列个测度μn∈A\mu_n \in A收敛于μ\mu。由于 C\mathscr{C} 与原点 I 零上的连续函数的子空间进行识别,因此对于所有 f∈Cf \in \mathscr{C},我们都有 μ(f)=lim⁡n→∞μn(f)\mu(f) = \lim_{n \to \infty} \mu_n(f)。此外,由于C(I)⊗C(I)\mathscr{C}(I) \otimes \mathscr{C}(I)在范数空间C(I×I)\mathscr{C}(I \times I)(第III, §4, No. 1,引理1)中是密集的,关系lim⁡n→∞μn=μ\lim_{n \to \infty} \mu_n = \mu和∥μn∥≤∥μ∥\| \mu_n \| \leq \| \mu \|意味着lim⁡n→∞(μn⊗μn)=μ⊗μ\lim_{n \to \infty} (\mu_n \otimes \mu_n) = \mu \otimes \mu(第III, §1, No. 10,提案 17);由于措施 μn\mu_n 和 μ\mu 将权置于 0,我们有

W(μn)=∫I∫Iinf⁡(t,t′)dμn(t)dμn(t′), W(\mu_n) = \int_I \int_I \inf(t, t') d\mu_n(t) d\mu_n(t'),
W(μ)=∫I∫Iinf⁡(t,t′)dμ(t)dμ(t′), W(\mu) = \int_I \int_I \inf(t, t') d\mu(t) d\mu(t'),

从而lim⁡n→∞W(μn)=W(μ)\lim_{n \to \infty} W(\mu_n) = W(\mu)。

还需要证明w′w'的傅里叶变换等于e−W/2e^{-W/2}。令 μ∈M1\mu \in \mathscr{M}^1; 选择测量μn∈D\mu_n \in \mathscr{D},如引理 6。测量w′w'是有界的,并且∣ei⟨f,μn⟩∣=1|e^{i \langle f, \mu_n \rangle}| = 1对于所有nn; 引理 5 和勒贝格收敛定理(Ch. IV, §4, No. 3,Th. 2)则意味着

∫Cei⟨f,μ⟩dw′(f)=lim⁡n→∞∫Cei⟨f,μn⟩dw′(f)=lim⁡n→∞e−W(μn)/2=e−W(μ)/2. \int_{\mathscr{C}} e^{i \langle f, \mu \rangle} dw'(f) = \lim_{n \to \infty} \int_{\mathscr{C}} e^{i \langle f, \mu_n \rangle} dw'(f) = \lim_{n \to \infty} e^{-W(\mu_n)/2} = e^{-W(\mu)/2}.

Q.E.D.

C\mathscr{C}上的ww测度,其傅里叶变换等于e−W/2e^{-W/2},称为*C\mathscr{C}*上的维纳测度。

注 09SO

— 对于 T 中包含的每个半开区间J=]a,b]J = ]a, b],让我们集合l(J)=b−al(J) = b - a(J 的长度)并在C\mathscr{C}上用AJA_J线性形式f↦f(b)−f(a)f \mapsto f(b) - f(a)表示。可以证明,维纳测度具有以下性质的特征:

令 J1,…,JnJ_1, \ldots, J_n 为包含在 T 和成对不相交的中的半开区间。 C\mathscr{C}到Rn\mathbf{R}^n的线性映射f↦(AJ1(f),…,AJn(f))f \mapsto (A_{J_1}(f), \ldots, A_{J_n}(f))下的测量w的像等于γa1⊗⋯⊗γan\gamma_{a_1} \otimes \cdots \otimes \gamma_{a_n},ai=l(Ji)1/2a_i = l(J_i)^{1/2}对于1≤i≤n1 \leq i \leq n。

8. 傅里叶变换的连续性

命题 8 09SP

— 令 E 为局部凸空间,μ\mu E 的比例,Φ\Phi 傅里叶变换为 μ\mu。一个人存在不平等

∣Φ(x′)∣≤Φ(0) |\Phi(x')| \leq \Phi(0)
∣Φ(x′)−Φ(y′)∣2≤2Φ(0)(Φ(0)−ℜΦ(x′−y′)) |\Phi(x') - \Phi(y')|^2 \leq 2\Phi(0)\left(\Phi(0) - \Re \Phi(x' - y')\right)
被以下引用 5

被以下引用 § 6. 。局部凸空间上的测度和测度, 命题 2, 命题 3, 定理 2(米洛斯), 定理 3(普罗霍罗夫-萨佐诺夫)

E′E' 中的 x′,y′x', y'。

No. 3的公式(5)允许简化为E是有限维且μ\mu是测度的情况。然后

∣Φ(x′)∣=∣∫Eei⟨x,x′⟩dμ(x)∣≤∫E∣ei⟨x,x′⟩∣dμ(x)=∫Edμ(x)=Φ(0), |\Phi(x')| = \left| \int_E e^{i\langle x, x' \rangle} d\mu(x) \right| \leq \int_E |e^{i\langle x, x' \rangle}| d\mu(x) = \int_E d\mu(x) = \Phi(0),

从而 (53)。此外,如果aa和bb是实数,那么

∣eia−eib∣2=∣eib∣2∣ei(a−b)−1∣2=(ei(a−b)−1)(e−i(a−b)−1)=2−2cos⁡(a−b); |e^{ia} - e^{ib}|^2 = |e^{ib}|^2|e^{i(a-b)} - 1|^2 = (e^{i(a-b)} - 1)(e^{-i(a-b)} - 1) = 2 - 2\cos(a - b);

根据柯西-施瓦茨不等式,我们有

∣Φ(x′)−Φ(y′)∣2=∣∫E(ei⟨x,x′⟩−ei⟨x,y′⟩)dμ(x)∣2 |\Phi(x') - \Phi(y')|^2 = \left| \int_E (e^{i\langle x, x' \rangle} - e^{i\langle x, y' \rangle}) d\mu(x) \right|^2
≤∫E∣ei⟨x,x′⟩−ei⟨x,y′⟩∣2dμ(x)∫E12dμ(x) \leq \int_E |e^{i\langle x, x' \rangle} - e^{i\langle x, y' \rangle}|^2 d\mu(x) \int_E 1^2 d\mu(x)
=∫E(2−2cos⁡⟨x,x′−y′⟩))dμ(x)⋅Φ(0) = \int_E (2 - 2\cos\langle x, x' - y' \rangle)) d\mu(x) \cdot \Phi(0)
=2Φ(0)(Φ(0)−ℜΦ(x′−y′)), = 2\Phi(0)\left(\Phi(0) - \Re \Phi(x' - y')\right),

从而 (54)。

推论 09SQ

— 为E′E'配备与其向量空间结构兼容的拓扑。为了使 Φ\Phi 连续,其实数部分 ℜΦ\Re \Phi 在原点处连续是充分必要的,在这种情况下 Φ\Phi 是一致连续的。

被以下引用 1

被以下引用 命题 9

这是从不等式 (54) 得出的。

令 F 为局部凸空间。我们为F的对偶F′F'配备拓扑,与F和F′F'之间的对偶性兼容,并且我们为认同F配备F′F'的对偶。因而,F′F'上的有界测度μ\mu的傅里叶变换是F上的函数Fμ\mathscr{F}\mu,定义为

(Fμ)(x)=∫F′ei⟨x,x′⟩dμ(x′). (\mathscr{F}\mu)(x) = \int_{F'} e^{i\langle x, x' \rangle} d\mu(x').

命题 9 09SR

— 如果 F 是桶状的,则 F' 上每个有界测度的傅里叶变换是 F 上均匀连续的函数。

引用了 2 · 被以下引用 2

引用了 定理 1, III § 4, 推论

被以下引用 推论, 命题 11

令μ\mu为F′F'的有界测度,Φ\Phi为傅里叶变换。让ε>0\varepsilon > 0。存在 F′F' 的紧子集 K,使得 μ(F′−K)≤ε\mu(F' - K) \leq \varepsilon。现在,K 对于弱拓扑 σ(F′,F)\sigma(F', F) 是紧致的,因此是等连续的,因为 F 是桶形的(TVS,III, §4, No. 2,Th.1)。因而,F 中存在一个对称邻域 U 为 0,其极坐标为 U∘U^\circ 包含 K。设 x 在 εU\varepsilon U 内;那么

Φ(0)−ℜΦ(x)=∫F′(1−cos⁡⟨x,x′⟩)dμ(x′). \Phi(0) - \Re \Phi(x) = \int_{F'} (1 - \cos \langle x, x' \rangle) d\mu(x').

现在,每个x′∈F′−Kx' \in F' - K对应0≤1−cos⁡⟨x,x′⟩≤20 \leq 1 - \cos \langle x, x' \rangle \leq 2,并且

1−cos⁡⟨x,x′⟩≤12⟨x,x′⟩2≤ε22 1 - \cos \langle x, x' \rangle \leq \frac{1}{2} \langle x, x' \rangle^2 \leq \frac{\varepsilon^2}{2}

x′∈K⊂U∘x' \in K \subset U^\circ;由此可见

0≤Φ(0)−ℜΦ(x)≤2μ(F′−K)+ε22μ(K)≤2ε+ε22μ(F′). 0 \leq \Phi(0) - \Re \Phi(x) \leq 2 \mu(F' - K) + \frac{\varepsilon^2}{2} \mu(K) \leq 2\varepsilon + \frac{\varepsilon^2}{2} \mu(F').

这个不等式的第二个成员随着ε\varepsilon趋于0;因而 ℜΦ\Re \Phi 在 0 处连续,命题由 Cor 得出。提案 8。

9. 米洛斯的引理

令 T 为有限维向量空间且 μ\mu 为 T′T' 上的有界测度;我们将认同 T 与T′T' 的对偶,使得μ\mu 的傅里叶变换 Φ\Phi 是T 上的函数。我们假设给定T 上的两个正二次方形式 h 和q 以及数 ε>0\varepsilon > 0。对于每个实数r>0r > 0,我们用x′∈T′x' \in T'的CrC_r集合表示,这样⟨x,x′⟩2≤r2h(x)\langle x, x' \rangle^2 \leq r^2 h(x)代表所有x∈Tx \in T。

命题 10 09SS

— *在假设 Φ(0)−ℜΦ≤ε+q\Phi(0) - \Re \Phi \leq \varepsilon + q 下,我们有

μ(T′−Cr)≤3(ε+r−2Tr⁡(q/h)) \mu(T' - C_r) \leq 3 (\varepsilon + r^{-2} \operatorname{Tr}(q/h))
引用了 3 · 被以下引用 2

引用了 引理 2, 引理 1, 命题 2

被以下引用 命题 3, IX § 3, 定理 2(米洛斯)

对于每个r>0r > 0。

q 右 h 的迹可写为 Tr⁡(q/h)\operatorname{Tr}(q/h)(cf. 附件,No. 1)。当 Tr⁡(q/h)\operatorname{Tr}(q/h) 无穷大时,公式 (55) 是微不足道的。从此以后,我们假设 Tr⁡(q/h)\operatorname{Tr}(q/h) 是有限的,因而 h(x)=0h(x) = 0 意味着 x∈Tx \in T 的 q(x)=0q(x) = 0。

令a1,…,ana_1, \ldots, a_n为TT的元素,且DD集合为x′∈T′x' \in T',使得∑j=1n⟨aj,x′⟩2>1\sum_{j=1}^n \langle a_j, x' \rangle^2 > 1。对于每个实数t≥0t \geq 0,我们都有3(1−e−t/2)≥03(1 - e^{-t/2}) \geq 0,甚至还有

3(1−e−t/2)≥3(1−e−1/2)≥3(1−(94)−1/2)=1 3(1 - e^{-t/2}) \geq 3(1 - e^{-1/2}) \geq 3\left(1 - \left(\frac{9}{4}\right)^{-1/2}\right) = 1

对于t>1t > 1,因为e>94e > \frac{9}{4}。 应用这些不等式到t=∑j=1n⟨aj,x′⟩2t = \sum_{j=1}^n \langle a_j, x' \rangle^2,我们得到

μ(D)≤3∫T′(1−exp⁡(−12∑j=1n⟨aj,x′⟩2))dμ(x′). \mu(D) \leq 3 \int_{T'} \left(1 - \exp \left(-\frac{1}{2} \sum_{j=1}^n \langle a_j, x' \rangle^2\right)\right) d\mu(x').

令 γ\gamma 为 R\mathbf{R} 的测度,相对于勒贝格测度,具有密度 t↦(2π)−1/2e−t2/2t \mapsto (2\pi)^{-1/2} e^{-t^2/2}。截至引理 2 / No. 4,

∫Reiutdγ(t)=e−u2/2 \int_{\mathbf{R}} e^{iut} d\gamma(t) = e^{-u^2/2}

对于所有真实的uu。因而,

1−exp⁡(−12∑j=1n⟨aj,x′⟩2)=∫⋯∫(1−ei∑j=1n⟨aj,x′⟩tj)dγ(t1)⋯dγ(tn) \begin{align*} 1 - \exp \left(-\frac{1}{2} \sum_{j=1}^n \langle a_j, x' \rangle^2\right) \\ &= \int \cdots \int \left(1 - e^{i \sum_{j=1}^n \langle a_j, x' \rangle t_j}\right) d\gamma(t_1) \cdots d\gamma(t_n) \end{align*}

对于所有x′∈T′x' \in T'。要整合到第二个成员中的x′,t1,…,tnx', t_1, \ldots, t_n的函数是连续的,并且在绝对值上以2为界,并且度量μ\mu和γ\gamma有界;因而,我们可以对dμ(x′)d\mu(x')整的(57)的两个成员,并互换对μ\mu和γ\gamma的积分;一个获得

∫T′(1−exp⁡(−12∑j=1n⟨aj,x′⟩2))dμ(x′)=∫⋯∫(Φ(0)−Φ(∑j=1ntjaj))dγ(t1)⋯dγ(tn). \begin{align*} \int_{T'} \left(1 - \exp \left(-\frac{1}{2} \sum_{j=1}^n \langle a_j, x' \rangle^2\right)\right) d\mu(x') \\ &= \int \cdots \int \left(\Phi(0) - \Phi\left(\sum_{j=1}^n t_j a_j\right)\right) d\gamma(t_1) \cdots d\gamma(t_n). \end{align*}

由于qq是TT上的二次形式,因此存在实数qjkq_{jk}使得

q(∑j=1ntjaj)=∑j,kqjktjtk q \left( \sum_{j=1}^n t_j a_j \right) = \sum_{j,k} q_{jk} t_j t_k
t1,…,tnt_1, \ldots, t_n真实;特别是,qjj=q(aj)q_{jj} = q(a_j)代表1≤j≤n1 \leq j \leq n。此外,对于n=0,1,2n = 0, 1, 2,整的∫Rtndγ(t)\int_{\mathbf{R}} t^n d\gamma(t)分别有值 1、0、1(No. 4、引理 1)。由此,立即推断出
∫⋯∫(ε+q(∑j=1ntjaj))dγ(t1)…dγ(tn)=ε+∑j=1nq(aj). \int \cdots \int \left( \varepsilon + q \left( \sum_{j=1}^n t_j a_j \right) \right) d\gamma(t_1) \ldots d\gamma(t_n) = \varepsilon + \sum_{j=1}^n q(a_j).
现在,(58)和Φ(0)\Phi(0)的第一个成员是实数;因而,在(58)的第二个成员中,可以通过替换Φ\Phi乘ℜΦ\Re \Phi。 不等式 Φ(0)−ℜΦ≤ε+q\Phi(0) - \Re \Phi \leq \varepsilon + q 和公式 (56), (58) 和 (59) 那么意味着
μ(D)≤3(ε+∑j=1nq(aj)). \mu(D) \leq 3 \left( \varepsilon + \sum_{j=1}^n q(a_j) \right).
让我们修复数r>0r > 0。由于二次方形式 hh 为正,因此在 0 和 nn 之间存在 TT 和整数 mm 的基 (e1,…,en)(e_1, \ldots, e_n),使得
h(∑j=1ntjej)=∑j=1mtj2 h \left( \sum_{j=1}^n t_j e_j \right) = \sum_{j=1}^m t_j^2
t1,…,tnt_1, \ldots, t_n实数(附件,No. 1,提案2)。那么直接的 CrC_r 由 x′∈T′x' \in T' 组成,这样
∑j=1m⟨ej,x′⟩2≤r2,∑j=m+1n⟨ej,x′⟩2=0. \sum_{j=1}^m \langle e_j, x' \rangle^2 \leq r^2, \qquad \sum_{j=m+1}^n \langle e_j, x' \rangle^2 = 0.
对于每个整数 l≥1l \geq 1,令 DlD_l 为 x′∈T′x' \in T' 满足不等式中的集合
∑j=1m⟨r−1ej,x′⟩2+∑j=m+1n⟨lej,x′⟩2>1. \sum_{j=1}^m \langle r^{-1} e_j, x' \rangle^2 + \sum_{j=m+1}^n \langle l e_j, x' \rangle^2 > 1.
人们很容易看出序列(Dl)l≥1(D_l)_{l \geq 1}是递增与并T′−CrT' - C_r,从而
μ(T′−Cr)=lim⁡l→∞μ(Dl). \mu(T' - C_r) = \lim_{l \to \infty} \mu(D_l).

但到了(60),

μ(Dl)≤3(ε+∑j=1mr−2q(ej)+∑j=m+1nl2q(ej)); \mu(D_l) \leq 3 \left( \varepsilon + \sum_{j=1}^m r^{-2} q(e_j) + \sum_{j=m+1}^n l^2 q(e_j) \right);

对于j=m+1,…,nj = m+1, \ldots, n,我们有h(ej)=0h(e_j) = 0,因此q(ej)=0q(e_j) = 0。此外,Tr⁡(q/h)=∑j=1mq(ej)\operatorname{Tr}(q/h) = \sum_{j=1}^m q(e_j)(附件,No. 1,提案 2)。然后从 (61) 和 (62) 得出关系 (55)。

Q.E.D.

10. 对核空间的双重措施

令 F 为局部凸空间。令Ts\mathscr{T}_s为F′F'上的弱拓扑σ(F′,F)\sigma(F', F),以及Tc\mathscr{T}_c拓扑在F的紧凸子集上一致收敛。由Mackey的定理(TVS,IV, §1, No. 1,Th.1)拓扑F′F'上的Ts\mathscr{T}_s和Tc\mathscr{T}_c与F和F′F'之间的对偶性兼容;因此,对于 F′F' 上Ts\mathscr{T}_s 和 Tc\mathscr{T}_c 中间的每个局部凸拓扑 T\mathscr{T} 也是如此。如果T\mathscr{T}是这样的拓扑,并且FT′F'_{\mathscr{T}}表示空间F′F'配备T\mathscr{T},我们将认同F与FT′F'_{\mathscr{T}}的对偶。因此,对于前面型的所有拓扑T\mathscr{T},F′F'的promeasure都是相同的,如果μ\mu是这样的promeasure,那么它的傅里叶变换就是F上的函数。

人们将 F 上的 Sazonov 拓扑称为由连续半范数 N 满足定义的局部凸拓扑 S\mathscr{S},如下条件:N2N^2 是 F 上的正二次方形式,并且 F 上存在连续正二次方形式 H,使得Tr⁡(N2/H)<+∞\operatorname{Tr}(N^2/H) < +\infty。 拓扑 S\mathscr{S} 比 F 上给定的拓扑更粗糙;如果这些拓扑相同,则 F 被称为核。这个空间的类稍后会详细研究。

定理 2(米洛斯) 09ST

— *令 F 为局部凸空间,T\mathscr{T} F′F' 上的局部凸拓扑,介于 Ts\mathscr{T}_s 和 Tc\mathscr{T}_c 之间,以及μ\mu FT′F'_{\mathscr{T}} 上的比例。假设对于 Sazonov 拓扑,μ\mu 的傅里叶变换 Φ\Phi 在 F 上连续。那么 μ\mu 是 FT′F'_{\mathscr{T}} 的度量。

引用了 3 · 被以下引用 2

引用了 命题 8, 命题 10, 命题 1

被以下引用 推论, 定理 3(普罗霍罗夫-萨佐诺夫)

让ε>0\varepsilon > 0。由于 Φ\Phi 对于 F 上的 Sazonov 拓扑是连续的,因此 F 上存在两个连续正二次形式 Q 和 H,使得 Tr⁡(Q/H)<+∞\operatorname{Tr}(Q/H) < +\infty 和

Φ(0)−RΦ(x)≤ε/6 \Phi(0) - \mathscr{R}\Phi(x) \leq \varepsilon/6

对于每个x∈Fx \in F,使得Q(x)≤1Q(x) \leq 1。根据No. 8、∣RΦ(x)∣≤Φ(0)|\mathscr{R}\Phi(x)| \leq \Phi(0)第8号提案,适用于所有x∈Fx \in F、从而

Φ(0)−RΦ(x)≤ε/6+2Φ(0)Q(x) \Phi(0) - \mathscr{R}\Phi(x) \leq \varepsilon/6 + 2\Phi(0)Q(x)

对于所有x∈Fx \in F。

集合 r=(12Φ(0)Tr⁡(Q/H)ε−1)1/2r = (12\Phi(0)\operatorname{Tr}(Q/H)\varepsilon^{-1})^{1/2} 并用 x′∈FT′x' \in F'_\mathscr{T} 的 K 集合表示,使得 ⟨x,x′⟩2≤r2H(x)\langle x, x' \rangle^2 \leq r^2 H(x) 对于所有 x∈Fx \in F。由于H1/2H^{1/2}是FF上的连续半范数,集合K在FT′F'_\mathscr{T}上等连续且闭;因此,它在 Ascoli 的定理中是紧凑的 FT′F'_\mathscr{T}(GT,X, §2, No. 5,Th.2 的 Cor.1)。

设V是FT′F'_\mathscr{T}与有限余维的闭线性子空间;则 V 是 F 的有限维线性子空间 T 的正交。 Let μV\mu_V be the measure on T′T' that is the image of the promeasure μ\mu on FT′F'_\mathscr{T} under the mapping pVp_V that is the transpose of the canonical injection of T into F; its Fourier transform is the restriction of Φ\Phi to T. 最后,根据 Hahn–Banach 定理(TVS,II, §3, No. 2,Th.1 的 Cor.1),pV(K)p_V(K) 等于 x′∈T′x' \in T' 的集合 CrC_r,使得对于所有 x∈Tx \in T 都有 ⟨x,x′⟩2≤r2H(x)\langle x, x' \rangle^2 \leq r^2 H(x)。 根据不等式 (63),可以将No. 9的第10条命题应用到T′T'上的测度μV\mu_V,将2Φ(0)Q2\Phi(0)Q的q限制取为T,将h取H。 然后Tr⁡(q/h)≤2Φ(0)Tr⁡Q/H)\operatorname{Tr}(q/h) \leq 2\Phi(0)\operatorname{Tr}Q/H),从而

μV(T′−Cr)≤3(ε6+2Φ(0)Tr⁡(Q/H) r−2)=ε. \mu_V(T' - C_r) \leq 3 \left( \frac{\varepsilon}{6} + 2\Phi(0)\operatorname{Tr}(Q/H)\,r^{-2} \right) = \varepsilon.

由于pVp_V定义,通过将FT′/VF'_\mathscr{T}/V的商同构推到T′T',No. 1的命题1则表明μ\mu是FT′F'_\mathscr{T}的测度。

Q.E.D.

推论 09SU

— *令 F 为桶状核空间,T\mathscr{T} F′F' 上的局部凸拓扑,介于 Ts\mathscr{T}_s 和 Tc\mathscr{T}_c 之间,μ\mu FT′F'_\mathscr{T} 上的算子,以及 Φ\Phi 傅里叶变换 μ\mu。为了使 μ\mu 成为一个测度,Φ\Phi 在 F 上连续是必要且充分的。

引用了 2 · 被以下引用 1

引用了 命题 9, 定理 2(米洛斯)

被以下引用 推论

必要性来自于No. 8的第9条命题,充分性来自于Th。 2.

注 09SV

— 令 F 为桶状空间和 T\mathscr{T} 拓扑上的局部凸拓扑,位于 F′F' Ts\mathscr{T}_s 和 Tc\mathscr{T}_c 中间。 T\mathscr{T} 的 F′F' 紧凑中的每个子集对于较粗糙的拓扑 Ts\mathscr{T}_s 都是紧凑的。相反,令 K 为 Ts\mathscr{T}_s 的 F′F' 紧凑型子集。由于F是桶形的,所以K是等连续的(TVS,III, §4, No. 2,Th.1);但根据阿斯科利的定理,F′F'的每个等连续子集对于Tc\mathscr{T}_c都是相对紧的,对于T\mathscr{T}来说*更不必说*是相对紧的,因此K包含在对于T\mathscr{T}来说紧的F′F'的子集中。由此不难推断,FT′F'_\mathscr{T}的恒等映射落在这两个空间的措施集合之间的FTs′F'_{\mathscr{T}_s}定义双射之间。

引用了 1

引用了 定理 1, III § 4

11. 希尔伯特空间的测量

令 E 为实希尔伯特空间,其中标量乘积表示为 (x∣y)(x|y)。 E 的对偶 E′E' 上存在同构 j,其特征在于 E 中的 x,yx, y 具有公式 ⟨x,j(y)⟩=(x∣y)\langle x, j(y) \rangle = (x|y)(TVS、V, §1, No. 7、Th. 3)。我们将通过 j 计算认同 E 和 E′E'。因此,E 上的promeasure μ\mu 的傅里叶变换是E 上的函数 Fμ\mathscr{F}\mu;当 μ\mu 是一个测度时,我们有

(64)(64)
(Fμ)(x)=∫Eei(x∣y)dμ(y)(x∈E).(\mathscr{F}\mu)(x) = \int_{E} e^{i(x|y)} d\mu(y) \quad (x \in E).

定理 3(普罗霍罗夫-萨佐诺夫) 09SW

设 E 为希尔伯特空间,Es 空间 E 配备弱化拓扑。设 μ 为 E 的配度,Φ 为傅里叶变换。以下条件是等效的*:

引用了 2 · 被以下引用 4

引用了 命题 8, 定理 2(米洛斯)

被以下引用 § 6. 。局部凸空间上的测度和测度, 注, 推论 1, 推论 2

a) 对于 Sazonov 拓扑*,*函数 Φ 在 E 上连续。

b) 对于每个 ε > 0,E 上存在一个核正二次方程形式 Q,使得 Φ(0) − ℜΦ\Re \Phi ≤ ε + Q。

c) promeasure μ 是对 Es 的测量。

b)⇒a)b) \Rightarrow a):这是从No. 8 (cf. 不等式 (54)) 的第 8 条命题得出的。

a)⇒c)a) \Rightarrow c):这是从 No. 10 的定理 2 开始的。

c)⇒b)c) \Rightarrow b):假设 μ 是 Es 上的度量。令 ε > 0。对于 x∈Ex \in E 的每个整数 n≥1n \geq 1、集合 BnB_n 以及范数 ≤n\leq n,是 EsE_s 和 E=⋃n≥1BnE = \bigcup_{n \geq 1} B_n 的闭子集。因此存在整数n≥1n \geq 1使得μ(E−Bn)<ε2\mu(E - B_n) < \frac{\varepsilon}{2}。 公式

(65)(65)
Q(x)=12∫Bn(x∣y)2dμ(y) Q(x) = \frac{1}{2} \int_{B_n} (x|y)^2 d\mu(y)

定义 E 上的正二次形式 Q。集合 C=n22μ(Bn)C = \frac{n^2}{2} \mu(B_n)。如果 (e1,…,ep)(e_1, \ldots, e_p) 是 E 中的有限正交序列,则

∑j=1p(ej∣y)2≤∥y∥2≤n2 \sum_{j=1}^p (e_j|y)^2 \leq \|y\|^2 \leq n^2

贝塞尔的不等式每y∈Bny \in B_n。通过积分可以得出

∑j=1pQ(ej)=12∫Bn∑j=1p(ej∣y)2dμ(y)≤n22μ(Bn)=C, \sum_{j=1}^p Q(e_j) = \frac{1}{2} \int_{B_n} \sum_{j=1}^p (e_j|y)^2 d\mu(y) \leq \frac{n^2}{2} \mu(B_n) = C,

因此Q是核。

此外,每实数t1−cos⁡t≤inf⁡(2,t22)1 - \cos t \leq \inf \left( 2, \frac{t^2}{2} \right),从而

Φ(0)−ℜΦ(x)=∫E(1−cos⁡(x∣y))dμ(y) \Phi(0) - \Re \Phi(x) = \int_{E} (1 - \cos(x|y)) d\mu(y)
≤∫Bn12(x∣y)2dμ(y)+∫E−Bn2⋅dμ(y) \leq \int_{B_n} \frac{1}{2}(x|y)^2 d\mu(y) + \int_{E - B_n} 2 \cdot d\mu(y)
<Q(x)+ε < Q(x) + \varepsilon

对于所有x∈Ex \in E。从而b)得到验证。

Q.E.D.

推论 1 09SX

— *令E1E_1和E2E_2为两个希尔伯特空间,uu为E1E_1的希尔伯特-施密特映射到E2E_2,以及μ\mu为E1E_1的折算。假设μ\mu的傅里叶变换Φ\Phi在E1E_1上连续。那么promeasure ν=u(μ)\nu = u(\mu)就是在E2E_2上配备弱拓扑的措施。

引用了 1 · 被以下引用 4

引用了 定理 3(普罗霍罗夫-萨佐诺夫)

被以下引用 命题 10, IX § 5, 定理 2, IX § 5, 例 8, VII § 3, 命题 1, VII § 3

通过本文介绍的E1E_1和E2E_2及其对偶的辨识,ν\nu的傅里叶变换等于Φ∘u∗\Phi \circ u^*,其中u∗u^*是uu的伴随。现在,u∗u^*是E2E_2到E1E_1的希尔伯特-施密特映射(附件,No. 2),因此E2E_2上的二次形式y↦∥u∗(y)∥2y \mapsto \|u^*(y)\|^2是核的。如果(E2)S(E_2)_\mathscr{S}表示E2E_2配备了Sazonov 拓扑,则u∗u^*是(E2)S(E_2)_\mathscr{S}到E1E_1的连续线性映射,FV=Φ∘u∗\mathscr{F}_V = \Phi \circ u^*是(E2)S(E_2)_\mathscr{S}上的连续; 定理 3 则表明ν\nu是在空间E2E_2上配备弱拓扑的测度。

推论 2 09SY

— *令QQ为希尔伯特空间EE上的核正二次形式。 EE 上的高斯原测度 ΓQ\Gamma_Q 以及方差 QQ 是 EsE_s 上的测度。

引用了 1 · 被以下引用 1

引用了 定理 3(普罗霍罗夫-萨佐诺夫)

被以下引用 § 6. 。局部凸空间上的测度和测度

ΓQ\Gamma_Q的傅里叶变换Φ\Phi等于e−Q/2e^{-Q/2}。现在,每实数 tt、从而 Φ(0)−ℜΦ≤Q/2\Phi(0) - \Re \Phi \leq Q/2 et≥1+te^t \geq 1 + t。因而,定理 3 的条件 b) 得到验证,ΓQ\Gamma_Q 是EsE_s 的测度。

注 09SZ

— 1) 令EE为希尔伯特空间,EsE_s空间EE配备弱拓扑,并将EE的jj恒等映射配备EsE_s。人们知道,EE的集合的jj定义双射到EsE_s的相应的集合。此外,如果EE是可分的,则它是EE上有界测度的集合的波兰语空间和jj定义双射到EsE_s上有界测度的集合(§ 3, No. 3, 注);可以证明(菲利普斯的定理)如果EE不可分,则定理仍然成立。因而,定理 3 为EE 上的赞成措施提供了判据作为一项措施。

2)可以证明(附件,Exer.7)希尔伯特空间EE上的萨佐诺夫拓扑由型Q1/2Q^{1/2}的半范数定义,其中QQ是一个*核*正二次形式 EE。

12. 关系且函数为正型

引用了 2

引用了 IX § 3. 。措施和加法集合函数, 定理 3(普罗霍罗夫-萨佐诺夫)

定义 3 09T0

— 令 GG 为群。如果不等式,则 GG 上的复值函数 Φ\Phi 被称为正型

∑j,k=1pcjck‾Φ(xjxk−1)≥0 \sum_{j,k=1}^p c_j \overline{c_k} \Phi(x_j x_k^{-1}) \geq 0
被以下引用 2

被以下引用 引理, IV § 4, 习题 5, § 3

适用于任何 x1,…,xpx_1, \ldots, x_p 在 GG 和任何复数 c1,…,cpc_1, \ldots, c_p。

稍后将详细研究这个概念。

命题 11 09T1

— 令 E 为有限维向量空间,μ\mu E 的有界(正)测度,Φ\Phi 傅里叶变换为 μ\mu。 函数 Φ\Phi 是连续的,且型在 E′E' 上。

引用了 1 · 被以下引用 2

引用了 命题 9

被以下引用 IX § 4. 。 逆极限措施, 定理 4

Φ\Phi的连续性源自No. 8的第9条命题。

让我们证明Φ\Phi是正型。令x1′,…,xp′x'_1, \ldots, x'_p位于E′E'和c1,…,cpc_1, \ldots, c_p复数中。然后

∑j,kcjck‾Φ(xj′−xk′)=∫E∑j,kcjck‾ei⟨x,xj′−xk′⟩ dμ(x) \sum_{j,k} c_j \overline{c_k} \Phi(x'_j - x'_k) = \int_E \sum_{j,k} c_j \overline{c_k} e^{i \langle x, x'_j - x'_k \rangle} \, d\mu(x)
=∫E∣∑j=1pcjei⟨x,xj′⟩∣2 dμ(x)≥0. = \int_E \left| \sum_{j=1}^p c_j e^{i \langle x, x'_j \rangle} \right|^2 \, d\mu(x) \geq 0.

Q.E.D.

一个可以证明逆命题被称为 Bochner 的定理:正型的 E′E' 上的每个连续函数是有界(正)测度的傅里叶变换。 (*) 我们将在 No. 12 的其余部分假设这个结果。

定理 4 09T2

— 令 E 为局部凸空间。傅立叶变换是 E 上的算子的集合的双射到E′E' 上的正型的函数的集合,其中限制对于每个有限维子空间都是连续的。

引用了 2 · 被以下引用 2

引用了 命题 11, 命题 3

被以下引用 推论, 定理 3, VI § 3

我们知道(No. 3,命题 3)傅里叶变换是单射的。令 μ=(μV)V∈F(E)\mu = (\mu_V)_{V \in \mathscr{F}(E)} 为 E 的配度,Φ\Phi 为傅里叶变换。令 T 为 E′E' 的有限维子空间,并令 V 为 T 在 E 中的正交。一个可以确定 T 与 E/VE/V 的对偶; Φ\Phi到T的限制ΦT\Phi_T是E/VE/V上有界测度μV\mu_V的傅里叶变换。根据命题 11,ΦT\Phi_T 是连续的,且在 T 上为正型。由于 T 是任意的,所以显然Φ\Phi 在E′E' 上为正型。

相反,令Φ\Phi为E′E'上正型的函数,其限制对于E′E'的每个有限维子空间都是连续的。对于每个V∈F(E)V \in \mathscr{F}(E),我们在E′E'中将E/VE/V与V的正交V∘V^\circ对偶进行认同; Φ\Phi到V∘V^\circ的限制ΦV\Phi_V是连续的并且为正型,因而,根据Bochner的定理,E/VE/V上存在有界(正)测度μV\mu_V,其傅里叶变换为ΦV\Phi_V。令F(E)\mathscr{F}(E)中的V和W使得W⊂VW \subset V,并令pVWp_{VW}为E/WE/W的典范映射到E/VE/V;经过识别,tpVW{}^t p_{VW} 是V∘V^\circ 中的单射变成W∘W^\circ。到No. 3的公式(4),我们有

F(pVW(μW))=(FμW)∘tpVW=ΦW∘tpVW=ΦV=FμV, \mathscr{F}(p_{VW}(\mu_W)) = (\mathscr{F}\mu_W) \circ {}^t p_{VW} = \Phi_W \circ {}^t p_{VW} = \Phi_V = \mathscr{F}\mu_V,

() 这个问题将在即将出版的《光谱理论》一书中的章中进行研究。关于这个问题读者可以查阅L.H的书。 LOOMIS,抽象谐波数学分析*,范诺斯特兰德,纽约,1953 年。

从而 pvw(μw)=μvpvw(\mu_w) = \mu_v 根据 No. 3 的第 3 号提案。因而,族μ=(μv)v∈F(E)\mu = (\mu_v)_{v \in \mathscr{F}(E)}是EE的订婚;显然Φ\Phi是μ\mu的傅里叶变换。

推论 09T3

— *令 F 为桶装核空间;为 F' 配备一个局部凸拓扑 T\mathscr{T} 中间的弱拓扑 σ(F′,F)\sigma(F', F) 和拓扑,在 F 的紧凸子集上均匀收敛。傅里叶变换是 F' 上有界(正)测度的集合的双射 F 上连续函数的集合正型。

引用了 2

引用了 推论, 定理 4

这紧随定理 4 和 Cor.的 Th。 2 个No. 10。*

习题

参见习题为 § 6。

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