Bourbaki

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§ 4。测量和函数的卷积

1. 测度与函数的卷积

令 X 为局部紧致空间,其上局部紧致群 G 在左侧连续运算。令β\beta为X上的正测度,在G下准不变。令χ\chi为G×XG \times X上的函数>0> 0,可测量G×XG \times X上的每个测度,并且对于每个s∈Gs \in G,χ(s−1,⋅)\chi(s^{-1}, \cdot)为γ(s)β\gamma(s)\beta相对于β\beta的密度:

(1)γ(s)β=χ(s−1,⋅)⋅β, (1) \qquad \gamma(s)\beta = \chi(s^{-1}, \cdot) \cdot \beta,

其中,按照 Ch 的约定。 VII, §1, No. 1,可写为:

(1′)dβ(sx)=χ(s,x) dβ(x). (1') \qquad d\beta(sx) = \chi(s, x) \, d\beta(x).

这些数据将保持固定在第 1、2、3 号中(注 2 或No. 2 除外)。

回想一下(§2, No. 5),如果χ\chi是连续的并且β\beta有支持XX,那么χ\chi是乘子。

令ff为XX上的局部β\beta可积复形函数,令μ\mu为GG的测度。对于每个s∈Gs \in G,测度γ(s)(f⋅β)\gamma(s)(f \cdot \beta)有基β\beta,因为β\beta是准不变的。因此,如果 μ\mu 和 f⋅βf \cdot \beta 可卷积,则 μ∗(f⋅β)\mu * (f \cdot \beta) 有基 β\beta(§3, No. 2,命题 10)。

定义 1 09K4

如果μ\mu和f⋅βf \cdot \beta是可卷积的,则μ\mu和ff相对于β\beta来说是可卷积的。 μ∗(f⋅β)\mu * (f \cdot \beta)相对于β\beta的每个密度称为μ\mu和ff相对于β\beta的卷积乘积,并表示为μ∗βf\mu *_{\beta} f。

当不可能混淆时,可以省略 β\beta。 GG 和函数 XX 上的多个测度的卷积以类似的方式定义。

μ\mu和ff的各种卷积乘积在局部β\beta几乎处处相等。如果β\beta支持XX,并且存在μ\mu和ff的连续卷积乘积,则后者是唯一确定的;然后,它被称为μ\mu和ff相对于β\beta的*卷积乘积。

令s∈Gs \in G和ff是XX上的局部β\beta可积复形函数。那么εs\varepsilon_s和ff是可卷积的,并且

εs∗(f⋅β)=γ(s)(f⋅β)=(γ(s)f)⋅(γ(s)β)=(γ(s)f)⋅χ(s−1,⋅)⋅β, \varepsilon_s * (f \cdot \beta) = \gamma(s)(f \cdot \beta) = (\gamma(s)f) \cdot (\gamma(s)\beta) = (\gamma(s)f) \cdot \chi(s^{-1}, \cdot) \cdot \beta,

因此

(2)(εs∗f)(x)=χ(s−1,x)f(s−1x)=(γχ(s)f)(x) (2) \qquad (\varepsilon_s * f)(x) = \chi(s^{-1}, x) f(s^{-1}x) = (\gamma_{\chi}(s)f)(x)

局部地β\beta-几乎无处不在。

引理 1 09K5

令 μ\mu 为GG 的度量。那么χ\chi是局部(μ⊗β)(\mu \otimes \beta)可积的,并且μ⊗β\mu \otimes \beta的像在G×XG \times X到G×XG \times X的同胚(s,x)↦(s,s−1x)(s, x) \mapsto (s, s^{-1}x)下是χ⋅(μ⊗β)\chi \cdot (\mu \otimes \beta)。

引用了 1 · 被以下引用 6

引用了 命题 7, V § 8

被以下引用 习题 13, § 4, 习题 8, § 4, 例, 命题 1, 命题 2, 命题 8

我们可以假设μ⩾0\mu \geqslant 0。让F∈K+(G×X)F \in \mathscr{K}_+(\mathbf{G} \times \mathbf{X})。然后

∬F(s,s−1x)dμ(s)dβ(x)=∫dμ(s)∫F(s,s−1x)dβ(x) \iint F(s, s^{-1}x) d\mu(s) d\beta(x) = \int d\mu(s) \int F(s, s^{-1}x) d\beta(x)
=∫dμ(s)∫F(s,x)d(γ(s−1)β)(x)=∫dμ(s)∫F(s,x)χ(s,x)dβ(x). = \int d\mu(s) \int F(s, x) d(\gamma(s^{-1})\beta)(x) = \int d\mu(s) \int F(s, x)\chi(s, x) d\beta(x).

现在,函数(s,x)↦F(s,x)χ(s,x)(s, x) \mapsto F(s, x)\chi(s, x)具有紧凑的支持并且(μ⊗β)(\mu \otimes \beta)可测量。由 Ch. V, §8, No. 3,命题7,前面的等式证明了这个函数是(μ⊗β)(\mu \otimes \beta)可积的,并且

∬F(s,s−1x)dμ(s)dβ(x)=∬F(s,x)χ(s,x)dμ(s)dβ(x). \iint F(s, s^{-1}x) d\mu(s) d\beta(x) = \iint F(s, x)\chi(s, x) d\mu(s) d\beta(x).
这同时证明了断言和引理 1。

命题 1 09K6

令μ\mu为G\mathbf{G}的测度,ff为X\mathbf{X}的局部β\beta可积复形函数。假设函数s↦f(s−1x)χ(s−1,x)s \mapsto f(s^{-1}x)\chi(s^{-1}, x)本质上是μ\mu可积的,除了xx的值的局部β\beta可忽略的集合,以及函数x↦∫∣f(s−1x)∣χ(s−1,x)d∣μ∣(s)x \mapsto \int |f(s^{-1}x)|\chi(s^{-1}, x) d|\mu|(s),几乎在任何地方都定义为β\beta,是局部β\beta可积的。那么 μ\mu 和 ff 是可卷积的。

引用了 4 · 被以下引用 2

引用了 命题 3, V § 5, 命题 10, V § 8, 引理 1, 命题 7, V § 8

被以下引用 命题 5, 命题 9

我们可以假设f⩾0f \geqslant 0和μ⩾0\mu \geqslant 0。让h∈K+(X)h \in \mathscr{K}_+(\mathbf{X})。我们要证明函数 (s,x)↦h(sx)(s, x) \mapsto h(sx) 对于μ⊗(f⋅β)=(1⊗f)⋅(μ⊗β)\mu \otimes (f \cdot \beta) = (1 \otimes f) \cdot (\mu \otimes \beta)(第 V, §8, No. 5 章,第 10 条命题)本质上是可积的,即 ∬∙h(sx)f(x)φK(s)dμ(s)dβ(x)<+∞\iint^\bullet h(sx)f(x)\varphi_K(s) d\mu(s) d\beta(x) < +\infty(第 V, §5, No. 3 章,第 3 条命题);显然足以证明存在一个a>0a > 0,使得对于G\mathbf{G}的每个紧凑子集KK,

∬∙h(sx)f(x)φK(s)dμ(s)dβ(x)⩽a. \iint^\bullet h(sx)f(x)\varphi_K(s) d\mu(s) d\beta(x) \leqslant a.
到引理1,
∬∙h(sx)f(x)φK(s)dμ(s)dβ(x) \iint^\bullet h(sx)f(x)\varphi_K(s) d\mu(s) d\beta(x)
=∬∗h(x)f(s−1x)φK(s)χ(s−1,x)dμ(s)dβ(x). = \iint^* h(x)f(s^{-1}x)\varphi_K(s)\chi(s^{-1}, x) d\mu(s) d\beta(x).
现在,函数(s,x)↦h(x)f(s−1x)φK(s)χ(s−1,x)(s, x) \mapsto h(x)f(s^{-1}x)\varphi_K(s)\chi(s^{-1}, x)是(μ⊗β)(\mu \otimes \beta)可测量的(引理1)并且具有紧凑的支持。因此,前面的表达式等于(第 V, §8, No. 3 章,提案 7)
∫∗h(x)dβ(x)∫∗f(s−1x)φK(s)χ(s−1,x)dμ(s) \int^* h(x) d\beta(x) \int^* f(s^{-1}x)\varphi_K(s)\chi(s^{-1}, x) d\mu(s)
⩽(sup⁡h)∫∗dβ(x)∫∗f(s−1x)χ(s−1,x)dμ(s), \leqslant (\sup h) \int^* d\beta(x) \int^* f(s^{-1}x)\chi(s^{-1}, x) d\mu(s),

其中S表示h的支持度。 从而命题。

命题 2 09K7

— 令 μ\mu 为 G 上的测度,f 为 X 上的局部 β\beta 可积复数函数。假设满足以下条件之一: (i) f 和 χ\chi 连续; (ii) G 在 X 中正确运行,并且 f 是零,对紧集的可数并的补集; (iii) μ\mu 由可数并紧集携带。 如果μ\mu和f是可卷积的,那么函数s↦f(s−1x)χ(s−1,x)s \mapsto f(s^{-1}x)\chi(s^{-1}, x)本质上是μ\mu可积的,除了x的值的局部β\beta可忽略不计的集合,并且局部几乎处处都有β\beta,

(μ∗βf)(x)=∫Gf(s−1x)χ(s−1,x) dμ(s)=∫G(γχ(s)f)(x) dμ(s). (\mu *_{\beta} f)(x) = \int_G f(s^{-1}x)\chi(s^{-1}, x)\, d\mu(s) = \int_G (\gamma_{\chi}(s)f)(x)\, d\mu(s).
引用了 4 · 被以下引用 6

引用了 V § 1. 。基本上衣整体, 引理 1, 命题 3, 命题 7

被以下引用 注, 注 2, 命题 10, 命题 3, 命题 5, 命题 6

让h∈H(X)h \in \mathscr{H}(X)。由于μ\mu和f是可卷积的,函数(s,x)↦h(sx)f(x)(s, x) \mapsto h(sx)f(x)本质上是(μ⊗β)(\mu \otimes \beta)可积。到引理 1,函数 (s,x)↦h(x)f(s−1x)χ(s−1,x)(s, x) \mapsto h(x)f(s^{-1}x)\chi(s^{-1}, x) 本质上是 (μ⊗β)(\mu \otimes \beta) 可积。在叙述的假设 (i) 或 (ii) 下,可以推断出该函数是 (μ⊗β)(\mu \otimes \beta) 可积的;因为,在第一种情况下它是连续的并且适用第 3 章的命题 3。 V, §1, No. 1,在第二种情况下,它是零在紧集的可数并之外,并且适用No. 2的第7、2)条,loc。引用。由勒贝格-富比尼定理,

∬h(sx) dμ(s) d(f⋅β)(x)=∬h(x)f(s−1x)χ(s−1,x) dμ(s) dβ(x)=∫h(x) dβ(x)∫f(s−1x)χ(s−1,x) dμ(s), \iint h(sx)\, d\mu(s)\, d(f \cdot \beta)(x) = \iint h(x)f(s^{-1}x)\chi(s^{-1}, x)\, d\mu(s)\, d\beta(x) = \int h(x)\, d\beta(x) \int f(s^{-1}x)\chi(s^{-1}, x)\, d\mu(s),

函数 x↦g(x)=∫f(s−1x)χ(s−1,x) dμ(s)x \mapsto g(x) = \int f(s^{-1}x)\chi(s^{-1}, x)\, d\mu(s) 而且β\beta 是可积的。由此可见

⟨h,μ∗(f⋅β)⟩=⟨h,g⋅β⟩, \langle h, \mu * (f \cdot \beta) \rangle = \langle h, g \cdot \beta \rangle,

从而g=μ∗βfg = \mu *_{\beta} f。

现在假设μ\mu由紧集的序列的并 S携带。 函数

(s,x)↦h(x)f(s−1x)χ(s−1,x)φS(s) (s, x) \mapsto h(x)f(s^{-1}x)\chi(s^{-1}, x)\varphi_S(s)

本质上是(μ⊗β)(\mu \otimes \beta)可积,并且零在紧集的可数并之外,因此(μ⊗β)(\mu \otimes \beta)可积。从μ=φS⋅μ\mu = \varphi_S \cdot \mu开始,参数结论变为之前。

注 09K8

当μ\mu有界时,命题2的假设(iii)尤其得到满足。因为,对于每个 n>0n > 0,都存在一个 GG 的紧凑子集 KnK_n,使得

∣μ∣(G−Kn)≤1n |\mu|(G - K_n) \leq \frac{1}{n}
(第 IV, §4, No. 7 章),μ\mu 由 KnK_n 的并承载。更一般地,令ρ\rho是GG上的下半连续有限函数>0> 0,使得ρ(st)≤ρ(s)ρ(t)\rho(st) \leq \rho(s)\rho(t);如果满足μ∈Mρ\mu \in \mathscr{M}^\rho、假设(iii);因为,ρ⋅μ\rho \cdot \mu是有界的,并且μ\mu由与ρ⋅μ\rho \cdot \mu相同的子集承载,因为在GG的每个紧凑子集上,ρ\rho在下面由常数>0> 0界定。

引用了 2

引用了 命题 2, IV § 4. 。 可积函数和集合

2. 例可卷积措施和函数

在道具中。如图3和图4所示,C′(G)\mathscr{C}'(G)和M(G)\mathscr{M}(G)分别在C(G)\mathscr{C}(G)和K(G)\mathscr{K}(G)配备了紧凑收敛的拓扑。

命题 3 09K9

— 假设 χ\chi 连续。让μ∈C′(G)\mu \in \mathscr{C}'(G),f∈C(X)f \in \mathscr{C}(X)。然后: (i) μ\mu 和 ff 相对于 β\beta 是可卷积的。 (ii) No. 1 定义的公式 (3) 对于每个x∈Xx \in X,一个卷积乘积μ∗βf\mu *_{\beta} f是连续的,并且正是由连续表示定义的元素γχ(μ)f\gamma_\chi(\mu)f C(X)\mathscr{C}(X)中的GG中的γχ\gamma_\chi;此外,相对于C′(G)\mathscr{C}'(G)的等连续子集和C(X)\mathscr{C}(X)的紧致子集,映射(μ,f)↦μ∗βf(\mu, f) \mapsto \mu *_{\beta} f是低连续的。 (iii) 如果在加法 f∈K(X)f \in \mathscr{K}(X) 中,则 (ii) 属于至 K(X)\mathscr{K}(X) 和映射 (μ,f)↦μ∗βf(\mu, f) \mapsto \mu *_{\beta} f 的乘积 μ∗βf\mu *_{\beta} f 相对于等连续的子集是低连续的C′(G)\mathscr{C}'(G) 和 K(X)\mathscr{K}(X) 的紧凑型子集。

引用了 5 · 被以下引用 3

引用了 命题 8, VIII § 3, VIII § 2. 。 线性表示群, 命题 9, VIII § 3, 注 3, 命题 2

被以下引用 例, 命题 2, 命题 4

我们知道 μ\mu 和 ff 是可卷积的(§3, No. 2,命题 8 (i))。另一方面,对于 §2 的记号,我们有

γχ(μ)f=∫(γχ(s)f)dμ(s)∈C(X) \gamma_\chi(\mu)f = \int (\gamma_\chi(s)f)d\mu(s) \in \mathscr{C}(X)
因为 C(X)\mathscr{C}(X) 已经完成。特别是,对于每个 x∈Xx \in X,
(γχ(μ)f)(x)=∫(γχ(s)f)(x) dμ(s). (\gamma_\chi(\mu)f)(x) = \int (\gamma_\chi(s)f)(x)\,d\mu(s).
这与命题 2 (i) 和§2, No. 6 相结合,证明了 (ii)。最后,如果f∈K(X)f \in \mathscr{K}(X)则μ∗(f⋅β)\mu * (f \cdot \beta)具有紧支持(§3, No. 2,命题9),因此μ∗βf∈K(X)\mu *_{\beta} f \in \mathscr{K}(X)。例如,让我们考虑通过连续扩展K(X)\mathscr{K}(X)中的连续算子γχ(s)\gamma_\chi(s)而获得的补全K(X)∼\mathscr{K}(X)^{\sim}中GG的连续表示UU(§ 2, No. 1,*注3*)。设SS为μ\mu的支撑。 函数γχ(s)f\gamma_\chi(s)f,对于s∈Ss \in S,其支持包含在固定的紧集KK中。 集合K(X,K)\mathscr{K}(X, K)是K(X)\mathscr{K}(X)的完全线性子空间。因此U(μ)f∈K(X)U(\mu)f \in \mathscr{K}(X)。人们将U(μ)f=μ∗βfU(\mu)f = \mu *^\beta f视为之前,并且(iii)再次从§ 2, No. 6得出。

命题 4 09KA

假设G在X内正确运行,并且χ\chi是连续的。让 μ∈M(G)\mu \in \mathscr{M}(G) 和 f∈K(X)f \in \mathscr{K}(X).

引用了 2 · 被以下引用 2

引用了 命题 8, VIII § 3, 命题 3

被以下引用 注 1, 例

(i) μ\mu 和 ff 相对于 β\beta 是可卷积的。

(ii) No. 1定义的公式(3)对于每个x∈Xx \in X一个连续的卷积乘积μ∗βf\mu *^\beta f。

(iii) M(G)×K(X)\mathscr{M}(G) \times \mathscr{K}(X)到C(X)\mathscr{C}(X)的*映射(μ,f)↦μ∗βf(\mu, f) \mapsto \mu *^\beta f相对于M(G)\mathscr{M}(G)的有界子集和包含在某些子空间K(X,L)\mathscr{K}(X, L)中的紧子集和K(X)\mathscr{K}(X)的紧凑子集来说是低连续的(其中LL是XX的可变紧凑子集)。*

我们知道μ\mu和ff是可卷积的(§ 3, No. 2,命题8(ii)),并且很明显,对于每个x∈Xx \in X,(3)中出现的积分都存在。令KK和LL是XX的两个紧凑的子集。存在GG的紧子集HH,使得关系x∈Kx \in K和s−1x∈Ls^{-1}x \in L隐含s∈Hs \in H;让φ∈K+(G)\varphi \in \mathscr{K}_+(G)和φ(s)=1\varphi(s) = 1得到s∈Hs \in H。然后,对于f∈K(X,L)f \in \mathscr{K}(X, L)和x∈Kx \in K,

∫f(s−1x)χ(s−1,x) dμ(s)=∫f(s−1x)χ(s−1,x)φ(s) dμ(s)=((φ⋅μ)∗βf)(x). \int f(s^{-1}x)\chi(s^{-1}, x)\, d\mu(s) = \int f(s^{-1}x)\chi(s^{-1}, x)\varphi(s)\, d\mu(s) = ((\varphi \cdot \mu) *^\beta f)(x).

因此,∫f(s−1x)χ(s−1,x) dμ(s)\int f(s^{-1}x)\chi(s^{-1}, x)\, d\mu(s)是xx的连续函数,定义是乘积μ∗βf∈C(X)\mu *^\beta f \in \mathscr{C}(X)的卷积。此外,对于紧收敛拓扑,M(G)\mathscr{M}(G)到C′(G)\mathscr{C}'(G)的映射μ↦φ⋅μ\mu \mapsto \varphi \cdot \mu是连续的。因此,第 3 (iii) 条意味着,对于 XX 的每个紧致子集 LL,M(G)×K(X,L)\mathscr{M}(G) \times \mathscr{K}(X, L) 的映射 (μ,f)↦μ∗βf(\mu, f) \mapsto \mu *^\beta f 进入 C(X)\mathscr{C}(X) 相对于 K(X,L)\mathscr{K}(X, L) 的紧致子集是低连续的。特别地,M(G)×K(X)\mathscr{M}(G) \times \mathscr{K}(X)到C(X)\mathscr{C}(X)的映射(μ,f)↦μ∗βf(\mu, f) \mapsto \mu *^\beta f是单独连续的。由于 K(X)\mathscr{K}(X) 是桶状的,因此这个映射相对于 M(G)\mathscr{M}(G) 的有界子集是低连续的(TVS,III, § 5, No. 3,命题 6)。

注 1 09KB

— 根据命题 4 的假设,对于每个 f∈K(X)f \in \mathscr{K}(X),当 M+(G)\mathscr{M}_+(G) 配备*模糊* 拓扑时,M+(G)\mathscr{M}_+(G) 到C(X)\mathscr{C}(X) 的映射 μ↦μ∗βf\mu \mapsto \mu *^\beta f 是连续的。例如,令KK为XX的紧致子集,SS为ff的(紧致)支持;由于GG在XX、s∈Gs \in G的集合中正常运行,因此存在x∈Kx \in K和s−1x∈Ss^{-1}x \in S是GG的紧凑子集LL(GT,III, § 4, No. 5,Th.1)。令ε\varepsilon为数>0> 0,K+(G)\mathscr{K}_+(G)中的φ\varphi函数等于1,紧集LL,M+(G)\mathscr{M}_+(G)的μ0\mu_0元素; 集合W0W_0措施μ∈M+(G)\mu \in \mathscr{M}_+(G)使得

∣∫φ(s) dμ(s)−∫φ(s) dμ0(s)∣≤ε \left| \int \varphi(s)\, d\mu(s) - \int \varphi(s)\, d\mu_0(s) \right| \leq \varepsilon
是M+(G)\mathscr{M}_+(G)中μ0\mu_0的邻域。另一方面,函数(s,x)↦f(s−1x)χ(s−1,x)(s, x) \mapsto f(s^{-1}x)\chi(s^{-1}, x)在L×KL \times K上一致连续,因此存在点xi∈Kx_i \in K(1≤i≤n1 \leq i \leq n)的有限数,这样对于每个x∈Kx \in K,都存在一个ii,其中
∣f(s−1x)χ(s−1,x)−f(s−1xi)χ(s−1,xi)∣≤ε |f(s^{-1}x)\chi(s^{-1}, x) - f(s^{-1}x_i)\chi(s^{-1}, x_i)| \leq \varepsilon
对于所有s∈Ls \in L。由于 μ(L)≤∫φ(s) dμ0(s)+ε\mu(L) \leq \int \varphi(s)\, d\mu_0(s) + \varepsilon 对于所有 μ∈W0\mu \in W_0,也
∣∫f(s−1x)χ(s−1,x) dμ(s)−∫f(s−1xi)χ(s−1,xi) dμ(s)∣≤ε(∫φ(s) dμ0(s)+ε) \begin{align*} \left| \int f(s^{-1}x)\chi(s^{-1}, x)\, d\mu(s) - \int f(s^{-1}x_i)\chi(s^{-1}, x_i)\, d\mu(s) \right| \\ \leq \varepsilon \left( \int \varphi(s)\, d\mu_0(s) + \varepsilon \right) \end{align*}
对于每个xx满足前面的不等式和每个μ∈W0\mu \in W_0。现在令 WW 为 M+(G)\mathscr{M}_+(G) 中μ0\mu_0 的邻域,由测度 μ∈W0\mu \in W_0 形成,使得
∣∫f(s−1xi)χ(s−1,xi) dμ(s)−∫f(s−1xi)χ(s−1,xi) dμ0(s)∣≤ε \left| \int f(s^{-1}x_i)\chi(s^{-1}, x_i)\, d\mu(s) - \int f(s^{-1}x_i)\chi(s^{-1}, x_i)\, d\mu_0(s) \right| \leq \varepsilon
1≤i≤n1 \leq i \leq n。很明显,对于每一个度量 μ∈W\mu \in W 和每一个 x∈Kx \in K,
∣∫f(s−1x)χ(s−1,x) dμ(s)−∫f(s−1x)χ(s−1,x) dμ0(s)∣≤ε(2∫φ(s) dμ0(s)+2ε+1), \begin{align*} \left| \int f(s^{-1}x)\chi(s^{-1}, x)\, d\mu(s) - \int f(s^{-1}x)\chi(s^{-1}, x)\, d\mu_0(s) \right| \\ \leq \varepsilon \left( 2 \int \varphi(s)\, d\mu_0(s) + 2\varepsilon + 1 \right), \end{align*}
由于ε\varepsilon是任意的,这证明了我们的断言。

引用了 2 · 被以下引用 2

引用了 定理 1, III § 4, 命题 4

被以下引用 命题 4, VIII § 5, 命题 5, VIII § 5

命题 5 09KC

假设 χ\chi 是连续的乘子并且每个函数 χ(s,⋅)\chi(s, \cdot) 有界。* (i) GG上的函数s↦ρ(s)=sup⁡x∈Xχ(s−1,x)s \mapsto \rho(s) = \sup_{x \in X} \chi(s^{-1}, x)是下半连续>0> 0并且对于GG中的所有s,ts, t满足ρ(st)≤ρ(s)ρ(t)\rho(st) \leq \rho(s)\rho(t)。 (ii) 设 μ∈Mρ(G)\mu \in \mathscr{M}^\rho(G) 和 f∈L∞(X,β)f \in L^\infty(X, \beta)。1 *则 μ\mu 和 ff 是可卷积的,并且 μ∗βf\mu *^\beta f 几乎在任何地方都由 No. 1 的公式 (3) 局部给出。一个有μ∗βf∈L∞(X,β)\mu *^\beta f \in L^\infty(X, \beta),还有∥μ∗βf∥∞≤∥μ∥ρ∥f∥∞\| \mu *^\beta f \|_\infty \leq \| \mu \|_\rho \| f \|_\infty。

引用了 2 · 被以下引用 3

引用了 命题 1, 命题 2

被以下引用 例, 命题 13, 命题 14

1对于函数ff,表达方式“f∈L∞(X,β)f \in L^\infty(X, \beta)”是对记号的滥用,表示根据上下文,符号ff将被解释为函数或函数的等价类。 In particular, the symbol μ∗βf\mu *^\beta f can stand for either a function defined locally β\beta-almost everywhere, or the equivalence class of such a function for the relation of equality locally β\beta-almost everywhere.

(iii) *If, moreover, f∈C∞(X)f \in \mathscr{C}^\infty(X) (resp. K(X)‾\overline{\mathscr{K}(X)}), then formula (3) of No. 1 defines for every xx a convolution product μ∗βf\mu *^\beta f that belongs to C∞(X)\mathscr{C}^\infty(X) (resp. K(X)\mathscr{K}(X)).

(iv) *如果f∈K(X)f \in \mathscr{K}(X),则(3)定义的卷积乘积μ∗βf\mu *^\beta f就是K(X)‾\overline{\mathscr{K}(X)}中GG的连续表示γχ\gamma_\chi定义的元素γχ(μ)f\gamma_\chi(\mu)f。

恒等式χ(st,x)=χ(s,tx)χ(t,x)\chi(st, x) = \chi(s, tx)\chi(t, x)立即意味着ρ(st)≤ρ(s)ρ(t)\rho(st) \leq \rho(s)\rho(t)。另一方面,ρ\rho是下半连续的,是连续函数的上包络线。

让μ∈Mρ(G)\mu \in \mathscr{M}^\rho(G)。根据No. 1的命题1,μ\mu和1是可卷积的;命题 2 (i) 表明 (∣μ∣∗β1)(x)≤∫Gρ(s)d∣μ∣(s)(|\mu| *^\beta 1)(x) \leq \int_G \rho(s) d|\mu|(s) 局部β\beta——几乎无处不在。因此,如果ff是β\beta可测且∣f∣≤1|f| \leq 1,则μ\mu和ff是可卷积的且N∞(μ∗βf)≤∫ρ(s)d∣μ∣(s)N_\infty(\mu *^\beta f) \leq \int \rho(s) d|\mu|(s)。此外,μ∗βf\mu *^\beta f几乎处处都由No. 1的公式(3)局部给出,因为满足No. 1的命题2的条件(iii)。这意味着(ii)。

假设 ff 连续,并且在绝对值中以 1 为界。很明显,对于所有x∈Xx \in X,(3) 中出现的积分都存在。让我们证明它们持续依赖于 xx。我们可以假设μ≥0\mu \geq 0。设x0∈Xx_0 \in X和ε>0\varepsilon > 0。令 KK 为 GG 的紧凑子集,使得 ∫G−Kρ(s)dμ(s)≤ε\int_{G - K} \rho(s) d\mu(s) \leq \varepsilon。在XX中存在x0x_0的邻域VV,使得x∈Vx \in V意味着

∣f(s−1x)χ(s−1,x)−f(s−1x0)χ(s−1,x0)∣≤ε/μ(K) |f(s^{-1}x)\chi(s^{-1}, x) - f(s^{-1}x_0)\chi(s^{-1}, x_0)| \leq \varepsilon / \mu(K)

对于s∈Ks \in K。那么,对于x∈Vx \in V,

∣∫f(s−1x)χ(s−1,x)dμ(s)−∫f(s−1x0)χ(s−1,x0)dμ(s)∣ \left| \int f(s^{-1}x)\chi(s^{-1}, x) d\mu(s) - \int f(s^{-1}x_0)\chi(s^{-1}, x_0) d\mu(s) \right|
≤2∫G−Kρ(s)dμ(s)+∫Kεμ(K)dμ(s)≤3ε, \leq 2 \int_{G - K} \rho(s) d\mu(s) + \int_K \frac{\varepsilon}{\mu(K)} d\mu(s) \leq 3\varepsilon,

从而我们的断言。假设在加法f∈K(X)‾f \in \overline{\mathscr{K}(X)}。令 HH 为 XX 的紧凑子集,使得 ∣f(y)∣≤ε|f(y)| \leq \varepsilon 为 y∉Hy \notin H。让x∉KHx \notin KH。然后 s−1x∉Hs^{-1}x \notin H 对应 s∈Ks \in K,因此

∣∫Gf(s−1x)χ(s−1,x)dμ(s)∣≤∫G−Kρ(s)dμ(s)+∫Kερ(s)dμ(s) \left| \int_G f(s^{-1}x)\chi(s^{-1}, x) d\mu(s) \right| \leq \int_{G - K} \rho(s) d\mu(s) + \int_K \varepsilon \rho(s) d\mu(s)
≤ε(1+∫Gρ(s)dμ(s)), \leq \varepsilon \left( 1 + \int_G \rho(s) d\mu(s) \right),

从而完成 (iii) 的证明。

最后,如果 f∈K(X)f \in \mathscr{K}(X) 那么,由于 εx∈M1(X)\varepsilon_x \in \mathscr{M}^1(X) 对于所有 x∈Xx \in X,我们有

(γχ(μ)f)(x)=∫(γχ(s)f)(x)dμ(s), (\gamma_\chi(\mu)f)(x) = \int (\gamma_\chi(s)f)(x) d\mu(s),

因此γχ(μ)f\gamma_\chi(\mu)f是(3)定义的卷积乘积μ∗βf\mu *^\beta f。

命题 6 09KD

假设 χ\chi 是连续的乘子并且每个函数 χ(s,⋅)\chi(s, \cdot) 有界。让ρ(s)=sup⁡x∈Xχ(s−1,x)\rho(s) = \sup_{x \in X} \chi(s^{-1}, x)。令 pp 和 qq 为两个共轭指数 (1≤p<+∞1 \leq p < +\infty)。设μ∈Mρ1/q(G)\mu \in \mathscr{M}^{\rho^{1/q}}(G)和f∈Lp(X,β)2f \in L^p(X, \beta)^2则: (i) μ\mu 和 ff 是可卷积的; (ii) 卷积乘积μ∗βf\mu *^\beta f在局部β\beta-几乎处处由公式(3)给出,并且局部β\beta-几乎处处等于函数g∈Lp(X,β)g \in L^p(X, \beta),使得∥g∥p≤∥μ∥ρ1/q∥f∥p\|g\|_p \leq \|\mu\|_{\rho^{1/q}} \|f\|_p; (iii) gg等于Lp(X,β)L^p(X, \beta)中GG的连续表示γχ\gamma_\chi定义的元素γχ(μ)f\gamma_\chi(\mu)f。

引用了 4 · 被以下引用 4

引用了 VIII § 2. 。 线性表示群, 命题 9, VIII § 2, 命题 7, VIII § 1, 命题 2

被以下引用 推论, 例, 推论 2, 命题 20

我们有

∫∗∥γχ(s)f∥pd∣μ∣(s)≤(∫∗ρ(s)1/qd∣μ∣(s))∥f∥p<+∞ \int^* \|\gamma_\chi(s)f\|_p d|\mu|(s) \leq \left( \int^* \rho(s)^{1/q} d|\mu|(s) \right) \|f\|_p < +\infty
由 §2, No. 5、公式 (5)。另一方面,GG到Lp(X,β)L^p(X, \beta)的映射s↦γχ(s)fs \mapsto \gamma_\chi(s)f是连续的(§2, No. 5,命题9)。因此这个映射是μ\mu可积的。让
g=∫G(γχ(s)f)dμ(s)∈Lp(X,β). g = \int_G (\gamma_\chi(s)f) d\mu(s) \in L^p(X, \beta).
我们有∥g∥p≤(∫ρ1/q(s)d∣μ∣(s))∥f∥p\|g\|_p \leq (\int \rho^{1/q}(s) d|\mu|(s)) \|f\|_p。 应用前面的注到∣f∣|f|,可以看出,GG到Lp(X,β)L^p(X, \beta)的映射s↦εs∗∣f∣s \mapsto \varepsilon_s * |f|是μ\mu可积的,因此,对于每个h∈H(X)h \in \mathscr{H}(X),映射s↦⟨h,εs∗(∣f∣⋅β)⟩s \mapsto \langle h, \varepsilon_s * (|f| \cdot \beta) \rangle是 μ\mu 可积的。 §1, No. 5的第7条命题证明了μ\mu和f⋅βf \cdot \beta是可卷积的。而且,
∫Xg(x)h(x)dβ(x)=∫Gdμ(s)∫X(γχ(s)f)(x)h(x)dβ(x)=∫G⟨h,εs∗(f⋅β)⟩dμ(s), \int_X g(x)h(x) d\beta(x) = \int_G d\mu(s) \int_X (\gamma_\chi(s)f)(x)h(x) d\beta(x) = \int_G \langle h, \varepsilon_s * (f \cdot \beta) \rangle d\mu(s),
根据 §1, No. 5 的命题 7,最后一个积分等于 ⟨h,μ∗(f⋅β)⟩\langle h, \mu * (f \cdot \beta) \rangle。因此,可以看出gg是μ\mu和ff的卷积乘积。这个卷积乘积是局部β\beta 给出的——几乎所有地方都由 (3)、命题 2 和其后面的 注 给出。

2对于函数ff,表达方式“f∈Lp(X,β)f \in L^p(X, \beta)”是对记号的滥用,表示根据上下文,符号ff将被解释为β\beta定义的函数-几乎无处不在,或者解释为此类的等价类函数关系等式 β\beta - 几乎无处不在。因此f∈Lpf \in L^p可以象征f∈Lpf \in \mathscr{L}^p或f˙∈Lp\dot{f} \in L^p。

通过滥用记号,它通常是叙述的函数gg之一,表示为μ∗βf\mu *^\beta f,它允许写入

∥μ∗βf∥p≤∥μ∥ρ1/q∥f∥p. \| \mu *^\beta f \|_p \leq \| \mu \|_{\rho^{1/q}} \| f \|_p .

此外,如果 XX 在无穷大处可数,那么记号的这种风格是完全合理的。

推论 09KE

根据第 6 号提案的假设,左模的映射* (μ,f)↦μ∗βf(\mu, f) \mapsto \mu *^\beta f 定义于 Lp(X,β)L^p(X, \beta) 结构超过 Mρ1/q(G)\mathscr{M}^{\rho^{1/q}}(G) (1≤p≤+∞)(1 \leq p \leq +\infty)。

引用了 1

引用了 命题 6

这是从 Props 得出的。 5和6以及卷积乘积的结合性。

注 2 09KF

— 设 XX 为局部紧致空间,其上局部紧致群 GG 在右侧连续运行 (x,s)↦xs(x, s) \mapsto xs。令 β\beta 为XX 的正测度。令 χ\chi 为 G×XG \times X 上的函数 >0> 0,对于 G×XG \times X 上的每个度量都可测量,这样对于每个 s∈Gs \in G 都有 δ(s)β=χ(s,⋅)⋅β\delta(s)\beta = \chi(s, \cdot) \cdot \beta。令ff为XX上的局部β\beta可积函数,令μ\mu为GG的测度。如果f⋅βf \cdot \beta和μ\mu可卷积(将X×GX \times G的映射(x,s)↦xs(x, s) \mapsto xs转化为XX),则(f⋅β)∗μ(f \cdot \beta) * \mu有基β\beta。然后我们说ff和μ\mu相对于β\beta是可卷积的; (f⋅β)∗μ(f \cdot \beta) * \mu相对于β\beta的每个密度称为ff和μ\mu相对于β\beta的卷积乘积,并表示为f∗βμf *^\beta \mu或简称为f∗μf * \mu。

令 G0G^0 为与 GG 相反的群。到(s,x)↦xs(s, x) \mapsto xs时,G0G^0在XX的左侧连续运行。说ff和μ\mu在上述意义上是可卷积的,相当于说对于XX中在左侧运算的G0G^0来说,μ\mu和ff是可卷积的;而卷积乘积f∗βμf *^\beta \mu正是G0G^0在XX左侧操作的卷积乘积μ∗βf\mu *^\beta f。另一方面,对于 s∈G0s \in G^0 来说,有 γ(s)β=χ(s−1,⋅)⋅β\gamma(s)\beta = \chi(s^{-1}, \cdot) \cdot \beta。第 1 项和第 2 项的结果可以立即转化为有关乘积 f∗βμf *^\beta \mu 的结果。特别是:

1) 如果s∈Gs \in G和ff是局部β\beta可积的,那么ff和εs\varepsilon_s是可卷积的并且

(f∗εs)(x)=χ(s−1,x)f(xs−1). (f * \varepsilon_s)(x) = \chi(s^{-1}, x)f(xs^{-1}) .

2) 如果 ff 和 μ\mu 是可卷积的,并且满足命题 2 的条件 (i), (ii), (iii) 之一,则 f∗βμf *^\beta \mu 局部给出 β\beta - 几乎处处由下式给出

(f∗βμ)(x)=∫Gf(xs−1)χ(s−1,x) dμ(s). (f *^\beta \mu)(x) = \int_G f(xs^{-1})\chi(s^{-1}, x)\, d\mu(s) .

我们把翻译另一个叙述的任务留给读者。 注如果χ\chi连续并且β\beta有支持XX,那么

χ(ts,x)=χ(s,xt)χ(t,x)(x∈X; s,t in G). \chi(ts, x) = \chi(s, xt)\chi(t, x) \quad (x \in X; \ s, t \text{ in } G) .
引用了 1

引用了 命题 2

3. 卷积和转置

让我们回到No. 1开始时的假设和记号,但让我们假设在加法中,β\beta*与乘子*χ\chi相对不变;因此,χ\chi 是GG 上的连续函数。

命题 7 09KG

令ff为XX上的局部β\beta可积函数,ν\nu为XX上的测度,μ\mu为GG上的测度。假设: (i) μ\mu 和 ff 是可卷积的,公式 (3) 的 No. 1 定义局部β\beta - 几乎处处都是卷积乘积 μ∗βf\mu *_{\beta} f。 (ii) χ⋅μˇ\chi \cdot \check{\mu} 和 ν\nu 是可卷积的。 (iii) 函数 g(s,x)=f(s−1x)χ(s−1)g(s, x) = f(s^{-1}x)\chi(s^{-1}) 是 (μ⊗ν)(\mu \otimes \nu)*-可积。 然后 ff 本质上可积 (χ⋅μˇ)∗ν(\chi \cdot \check{\mu}) * \nu,*函数* μ∗βf\mu *_{\beta} f 由 (3) 定义是 ν\nu*可积,并且

被以下引用 1

被以下引用 命题 2

ν(μ∗βf)=((χ⋅μˇ)∗ν)(f). \nu(\mu *_{\beta} f) = ((\chi \cdot \check{\mu}) * \nu)(f).

由于g(s,x)g(s, x)对于μ⊗ν\mu \otimes \nu可积,函数f(sx)f(sx)对于(χ⋅μˇ)⊗ν(\chi \cdot \check{\mu}) \otimes \nu本质上可积,并且ff对于(χ⋅μˇ)∗ν(\chi \cdot \check{\mu}) * \nu本质上可积。根据 Lebesgue–Fubini 定理,μ∗βf=∫g(s,x)dμ(s)\mu *_{\beta} f = \int g(s, x) d\mu(s) 是 ν\nu 可积且

ν(μ∗βf)=∬f(s−1x)χ(s−1)dμ(s)dν(x)=∬f(sx)χ(s)dμˇ(s)dν(x)=((χ⋅μˇ)∗ν)(f). \begin{align*} \nu(\mu *_{\beta} f) &= \iint f(s^{-1}x)\chi(s^{-1}) d\mu(s) d\nu(x) \\ &= \iint f(sx)\chi(s) d\check{\mu}(s) d\nu(x) = ((\chi \cdot \check{\mu}) * \nu)(f). \end{align*}

例 09KH

— 1) 根据第 3 条命题可以取 f∈C(X)f \in \mathscr{C}(X)、ν∈C′(X)\nu \in \mathscr{C}'(X) 和 μ∈C′(G)\mu \in \mathscr{C}'(G),Cor. §1, No. 4 的第 5 号提案。 公式(7)则意味着C′(X)\mathscr{C}'(X)的自同态ν↦(χ⋅μˇ)∗ν\nu \mapsto (\chi \cdot \check{\mu}) * \nu是C(X)\mathscr{C}(X)的自同态f↦μ∗ff \mapsto \mu * f的*转置*。

2) 根据§3, No. 2、注的第3、第8条命题可取f∈K(X)f \in \mathscr{K}(X)、ν∈M(X)\nu \in \mathscr{M}(X)、μ∈C′(G)\mu \in \mathscr{C}'(G),连续函数g(s,x)g(s, x)的支持度与μ⊗ν\mu \otimes \nu的支持度相交于紧集。 公式(7)则意味着M(X)\mathscr{M}(X)的自同态ν↦(χ⋅μˇ)∗ν\nu \mapsto (\chi \cdot \check{\mu}) * \nu是K(X)\mathscr{K}(X)的自同态f↦μ∗ff \mapsto \mu * f的*转置*。

3) 如果GG在XX上运行正常,则可以根据§3, No. 2的第4、8条命题取f∈K(X)f \in \mathscr{K}(X)、ν∈C′(X)\nu \in \mathscr{C}'(X)和μ∈M(G)\mu \in \mathscr{M}(G),以及与*例2*中相同的注。

引用了 5

引用了 推论, VIII § 1, 命题 3, 命题 8, VIII § 3, 例, 命题 4

命题 8 09KI

设ff和gg是XX上的两个局部β\beta可积函数,并设μ∈M(G)\mu \in \mathscr{M}(G)。假设:

引用了 1

引用了 引理 1

(i) μ\mu 和 ff 是可卷积的,公式 (3) 的 No. 1 定义局部 β\beta - 几乎处处都是卷积乘积 μ∗βf\mu *_{\beta} f。

(ii) χ⋅μˇ\chi \cdot \check{\mu} 和 gg 是可卷积的,公式 (3) of No. 1(其中 μ\mu 被 χ⋅μˇ\chi \cdot \check{\mu} 替代,ff gg)定义局部β\beta - 几乎所有地方卷积乘积(χ⋅μˇ)∗βg(\chi \cdot \check{\mu}) *_{\beta} g。

(iii) 在GG上存在函数ψ\psi,局部等于μ\mu——几乎处处等于1,使得函数

h(s,x)=g(x)f(s−1x)χ(s−1)ψ(s) h(s, x) = g(x) f(s^{-1} x) \chi(s^{-1}) \psi(s)

是(μ⊗β)(\mu \otimes \beta)可积的。

那么函数 g(x)((μ∗βf)(x))g(x)((\mu *_{\beta} f)(x)) 和 f(x)(((χ⋅μˇ)∗βg)(x))f(x)(((\chi \cdot \check{\mu}) *_{\beta} g)(x)) 本质上是 β\beta 可积的,并且

(8)∫f(x)(((χ⋅μˇ)∗βg)(x))dβ(x)=∫g(x)((μ∗βf)(x))dβ(x). (8) \quad \int f(x)(((\chi \cdot \check{\mu}) *_{\beta} g)(x)) d\beta(x) = \int g(x)((\mu *_{\beta} f)(x)) d\beta(x).

对于 (iii) 和 Lebesgue-Fubini 定理、函数

x↦g(x)∫f(s−1x)χ(s−1)ψ(s)dμ(s) x \mapsto g(x) \int f(s^{-1} x) \chi(s^{-1}) \psi(s) d\mu(s)

是β\beta可积,并且

I=∬f(s−1x)g(x)χ(s−1)ψ(s)dμ(s)dβ(x)=∫g(x)dβ(x)∫f(s−1x)χ(s−1)ψ(s)dμ(s). \begin{align*} \mathrm{I} &= \iint f(s^{-1} x) g(x) \chi(s^{-1}) \psi(s) d\mu(s) d\beta(x) \\ &= \int g(x) d\beta(x) \int f(s^{-1} x) \chi(s^{-1}) \psi(s) d\mu(s). \end{align*}

但是ψ⋅μ=μ\psi \cdot \mu = \mu,因而

∫f(s−1x)χ(s−1)ψ(s)dμ(s)=(μ∗βf)(x) \int f(s^{-1} x) \chi(s^{-1}) \psi(s) d\mu(s) = (\mu *_{\beta} f)(x)

当地β\beta-几乎无处不在。这表明函数

x↦g(x)((μ∗βf)(x)) x \mapsto g(x)((\mu *_{\beta} f)(x))

本质上是 β\beta 可积的

I=∫g(x)((μ∗βf)(x))dβ(x). \mathrm{I} = \int g(x)((\mu *_{\beta} f)(x)) d\beta(x).

另一方面,引理1表明函数

(s,x)↦g(sx)f(x)χ(s−1)ψ(s)(s, x) \mapsto g(sx)f(x)\chi(s^{-1})\psi(s)

可积 (χ⋅μ)⊗β(\chi \cdot \mu) \otimes \beta。因此函数 (s,x)↦g(s−1x)f(x)ψ(s−1)(s, x) \mapsto g(s^{-1}x)f(x)\psi(s^{-1}) 对于 μˇ⊗βˇ\check{\mu} \otimes \check{\beta} 可积,并且

I=∬g(s−1x)f(x)ψ(s−1) dμˇ(s) dβ(x)=∫f(x) dβ(x)∫g(s−1x)ψ(s−1) dμˇ(s). \begin{align*} \mathrm{I} &= \iint g(s^{-1}x)f(x)\psi(s^{-1})\, d\check{\mu}(s)\, d\beta(x) \\ &= \int f(x)\, d\beta(x) \int g(s^{-1}x)\psi(s^{-1})\, d\check{\mu}(s). \end{align*}

但是 ψˇ⋅μˇ=μˇ\check{\psi} \cdot \check{\mu} = \check{\mu} 以及本地 ∫g(s−1x)ψ(s−1) dμˇ(s)=((χ⋅μˇ)∗βg)(x)\int g(s^{-1}x)\psi(s^{-1})\, d\check{\mu}(s) = ((\chi \cdot \check{\mu}) *^\beta g)(x) β\beta - 几乎无处不在。这表明函数

x↦f(x)(((χ⋅μˇ)∗βg)(x))x \mapsto f(x)(((\chi \cdot \check{\mu}) *^\beta g)(x))

本质上是 β\beta 可积的

I=∫f(x)(((χ⋅μˇ)∗βg)(x)) dβ(x).\mathrm{I} = \int f(x)(((\chi \cdot \check{\mu}) *^\beta g)(x))\, d\beta(x).

这就证明了命题。

例 09KJ

— 4) 可以取f∈C(X)f \in \mathscr{C}(X)、g∈K(X)g \in \mathscr{K}(X)和μ∈C′(G)\mu \in \mathscr{C}'(G)(与ψ=1\psi = 1一起)。

5) 如果G在X上运行正常,则可以取f∈K(X)f \in \mathscr{K}(X)、g∈K(X)g \in \mathscr{K}(X)和μ∈M(G)\mu \in \mathscr{M}(G)(与ψ=1\psi = 1)。

6) 可以取f∈Lp(X,β)f \in \mathbf{L}^p(X, \beta)、g∈Lq(X,β)g \in \mathbf{L}^q(X, \beta)和μ∈Mρ(G)\mu \in \mathscr{M}^\rho(G),其中1≤p<+∞1 \leq p < +\infty、1p+1q=1\frac{1}{p} + \frac{1}{q} = 1、ρ=χ−1/q\rho = \chi^{-1/q}。 条件 (i) 和 (ii) 由 Props 满足。 5和6。 让我们证明(iii)。 我们已经看到,μ\mu由集合 S携带,它是紧集的可数并。 让我们将 S 的特征函数视为ψ\psi。 函数 hh 是 (μ⊗β)(\mu \otimes \beta) 可测量的:对于函数 (s,x)↦g(x)χ(s−1)ψ(s)(s, x) \mapsto g(x)\chi(s^{-1})\psi(s) 来说,函数 (s,x)↦f(s−1x)(s, x) \mapsto f(s^{-1}x) 引理 1 也是如此。 Moreover, gg being zero outside a countable union of β\beta-integrable sets, hh is zero outside a countable union of (μ⊗β)(\mu \otimes \beta)-integrable sets. 然后我们就有了(Ch. V, §8, No. 3,命题 7):

J=∬∗∣g(x)f(s−1x)∣χ(s−1)ψ(s) d∣μ∣(s) dβ(x)=∫∗∣g(x)∣ dβ(x)∫∗∣f(s−1x)∣χ(s−1)ψ(s) d∣μ∣(s). \begin{align*} \mathrm{J} &= \iint^* |g(x)f(s^{-1}x)|\chi(s^{-1})\psi(s)\, d|\mu|(s)\, d\beta(x) \\ &= \int^* |g(x)|\, d\beta(x) \int^* |f(s^{-1}x)|\chi(s^{-1})\psi(s)\, d|\mu|(s). \end{align*}

但由于 gg(分别为ψ\psi)是零,位于可积集合的可数并之外,所以(9)的第二个成员的上积分等于基本上积分(第V, §1, No. 2,命题7)。现在(第 V, §5, No. 3 章,第 3 条命题)

∫∙∣f(s−1x)∣χ(s−1)ψ(s)d∣μ∣(s)=∫∙∣f(s−1x)∣χ(s−1)d∣μ∣(s) \int^\bullet |f(s^{-1}x)| \chi(s^{-1}) \psi(s) d|\mu|(s) = \int^\bullet |f(s^{-1}x)| \chi(s^{-1}) d|\mu|(s)

从μ=ψ⋅μ\mu = \psi \cdot \mu开始。根据命题 6,最后一个积分是有限的,并且局部等于 (∣μ∣∗β∣f∣)(x)(|\mu| *^\beta |f|)(x) β\beta——几乎在任何地方。所以

J=∫∙∣g(x)∣(∣μ∣∗β∣f∣)(x)dβ(x), J = \int^\bullet |g(x)|(|\mu| *^\beta |f|)(x) d\beta(x),

并且 J 是有限的,因为 g∈Lqg \in L^q 和 ∣μ∣∗β∣f∣∈Lp|\mu| *^\beta |f| \in L^p(命题 6)。因此 h 是 (μ⊗β)(\mu \otimes \beta) 可积的。

公式 (8) 那么意味着Lq(X,β)L^q(X, \beta) 的自同态 g↦(χ⋅μˇ)∗gg \mapsto (\chi \cdot \check{\mu}) * g 是μ∈Mρ(G)\mu \in \mathscr{M}^\rho(G),转置自同态 f↦μ∗ff \mapsto \mu * f Lp(X,β)L^p(X, \beta)。

引用了 5 · 被以下引用 1

引用了 命题 7, V § 8, 引理 1, 命题 7, V § 1, 命题 3, V § 5, 命题 6

被以下引用 例

4. 测度和函数在群上的卷积

令 G 为局部紧致群。在第 4 条和第 5 条中,我们在 G 上固定了一个相对不变的正测度 β≠0\beta \neq 0;设 χ\chi 和 χ′\chi' 分别为它的左侧和右侧乘子(回想一下χ′=χΔG\chi' = \chi \Delta_G)。如果 μ\mu 是 G 上的测度,ff 是 G 上的局部 β\beta 可积函数,则 μ\mu 和 ff 以及乘积 μ∗f\mu * f 的可卷积性(分别是 ff 和 μ\mu 的可卷积性和乘积f∗μf * \mu)可以通过将 G 视为通过平移在左侧(或右侧)对其自身进行操作来定义。让我们在这种情况下明确前面的一些结果:

1) 令μ\mu为G上的测度,ff为G上的局部β\beta可积复形函数。假设已验证以下条件之一: (i) ff 是连续的; (ii) ff 是零对紧集的可数并的补集; (iii) μ\mu 由可数并紧集携带。 如果 μ\mu 和 ff 可卷积,那么,局部 β\beta - 几乎处处,

(μ∗f)(x)=∫Gf(s−1x)χ(s−1)dμ(s). (\mu * f)(x) = \int_G f(s^{-1}x) \chi(s^{-1}) d\mu(s).

如果 ff 和 μ\mu 可卷积,那么,局部 β\beta - 几乎处处,

(f∗μ)(x)=∫Gf(xs−1)χ′(s−1)dμ(s). (f * \mu)(x) = \int_G f(xs^{-1}) \chi'(s^{-1}) d\mu(s).

2) 令pp和qq为两个共轭指数(1≤p≤+∞1 \leq p \leq +\infty)。如果μ∈Mχ−1/q(G)\mu \in \mathscr{M}^{\chi^{-1/q}}(G)和f∈Lp(G,β)f \in L^p(G, \beta),则μ\mu和ff是可卷积的,并且μ∗f\mu * f局部等于β\beta——几乎处处等于Lp(G,β)L^p(G, \beta)中的函数;一个有(已经注意到滥用记号)

∥μ∗f∥p≤∥μ∥χ−1/q∥f∥p. \| \mu * f \|_p \leq \| \mu \|_{\chi^{-1/q}} \| f \|_p .

如果μ∈Mχ′−1/q(G)\mu \in \mathscr{M}^{{\chi'}^{-1/q}}(G)和f∈Lp(G,β)f \in L^p(G, \beta),那么ff和μ\mu是可卷积的,并且f∗μf * \mu局部等于β\beta——几乎处处等于Lp(G,β)L^p(G, \beta)中的函数;一个有 ∥f∗μ∥p≤∥μ∥χ′−1/q∥f∥p\| f * \mu \|_p \leq \| \mu \|_{{\chi'}^{-1/q}} \| f \|_p。

3) Mχ−1/q(G)\mathscr{M}^{\chi^{-1/q}}(G)以上左模的Lp(G,β)L^p(G, \beta)结构上的映射(μ,f)↦μ∗f,(f,μ)↦f∗μ(\mu, f) \mapsto \mu * f , (f, \mu) \mapsto f * \mu定义和Mχ′−1/q(G)\mathscr{M}^{{\chi'}^{-1/q}}(G)上的右模。 Lp(G,β)L^p(G, \beta)上的两个外法则可以通过卷积的结合性进行置换。

4) 如果μ∗f\mu * f是连续的并且在每个点由(10)给出,那么

(μ∗f)(e)=∫f(s−1)χ(s−1)dμ(s). (\mu * f)(e) = \int f(s^{-1}) \chi(s^{-1}) d\mu(s) .

如果 f∗μf * \mu 是连续的并且在每个点处由 (11) 给出,则

(f∗μ)(e)=∫f(s−1)χ′(s−1)dμ(s). (f * \mu)(e) = \int f(s^{-1}) \chi'(s^{-1}) d\mu(s) .

5. 函数对群的卷积

我们节省 No. 4 中的记号 G,β,χ,χ′G, \beta, \chi, \chi'。

回想一下,如果ff是GG上的复数函数,则β\beta局部可积的性质独立于β\beta的选择。令 L(G)\mathscr{L}(G) 为函数中的集合,具有该性质。如果f∈L(G),g∈L(G)f \in \mathscr{L}(G) , g \in \mathscr{L}(G),关系

« f⋅βf \cdot \beta 和 g⋅βg \cdot \beta 是可卷积的 »

独立于 β\beta 的选择(§ 3, No. 1,命题 6)。然后我们会说ff和gg是*可卷积的*。到No. 1,(f⋅β)∗(g⋅β)(f \cdot \beta) * (g \cdot \beta)为形式h⋅βh \cdot \beta,其中h∈L(G)h \in \mathscr{L}(G),hh被确定为局部β\beta-可忽略的集合。我们将写成h=f∗βgh = f *^{\beta} g,并且我们将说hh是ff和gg相对于β\beta的*卷积乘积*。 (在不会混淆的情况下,可以省略 β\beta。)如果将 β\beta 替换为 ψ⋅β\psi \cdot \beta,则 ψ\psi 是 R+∗\mathbf{R}_+^* 中 GG 的连续表示,hh 不是变换(§ 3, No. 1,提案 6);如果 β\beta 替换为 aβa \beta (a∈R+∗a \in \mathbf{R}_+^*),则 hh 替换为 ahah。多个函数在GG上的卷积乘积以类似的方式定义。

如果ff和gg的卷积之一是连续的,则它是唯一确定的,因为β\beta的支持度是GG。然后,它被称为ff和gg相对于β\beta的*卷积乘积。

很明显,

f∗ββg=(f⋅β)∗ββg=f∗ββ(g⋅β). f *_{\beta}^{\beta} g = (f \cdot \beta) *_{\beta}^{\beta} g = f *_{\beta}^{\beta} (g \cdot \beta).

命题 9 09KK

让f,gf, g位于L(G)\mathscr{L}(G)中。假设函数s↦g(s−1x)f(s)χ(s−1)s \mapsto g(s^{-1}x)f(s)\chi(s^{-1})本质上是β\beta可积的,除了xx的值的局部β\beta可忽略的集合,并且函数

引用了 1 · 被以下引用 1

引用了 命题 1

被以下引用 命题 15

x↦∫∣g(s−1x)f(s)∣χ(s−1) dβ(s), x \mapsto \int |g(s^{-1}x)f(s)|\chi(s^{-1})\, d\beta(s),

本地定义β\beta-几乎无处不在,局部地β\beta-可积。那么 ff 和 gg 是可卷积的。

这是从No. 1 的第 1 条命题得出的。

命题 10 09KL

让f,gf, g位于L(G)\mathscr{L}(G)中。假设这两个函数之一是连续的,或者是零在紧集的可数并的补集上。如果 ff 和 gg 是可卷积的,则函数 f∗gf * g 局部给出 β\beta - 几乎到处都是

引用了 1

引用了 命题 2

(f∗g)(x)=∫Gg(s−1x)f(s)χ(s−1) dβ(s)=∫Gf(xs−1)g(s)χ′(s−1) dβ(s). (f * g)(x) = \int_G g(s^{-1}x)f(s)\chi(s^{-1})\, d\beta(s) = \int_G f(xs^{-1})g(s)\chi'(s^{-1})\, d\beta(s).

这是从No. 1中的第2条命和No. 4中的注得出的。

特别是,如果 f∗gf * g 是连续的并且在每个点处由 (15) 给出,则

(f∗g)(e)=∫g(s−1)f(s)χ(s−1) dβ(s)=∫f(s−1)g(s)χ′(s−1) dβ(s). (f * g)(e) = \int g(s^{-1})f(s)\chi(s^{-1})\, d\beta(s) = \int f(s^{-1})g(s)\chi'(s^{-1})\, d\beta(s).

更具体地,如果β\beta是左右哈尔测度,并且如果f∗gf * g和g∗fg * f是连续的并且在每个点处由(15)给出,并且对于g∗fg * f来说类似的公式,则

(f∗g)(e)=(g∗f)(e)=∫f(s)g(s−1) dβ(s). (f * g)(e) = (g * f)(e) = \int f(s)g(s^{-1})\, d\beta(s).

命题 11 09KM

— 令 f,gf, g 在 L(G)\mathscr{L}(G) 中。假设函数f,gf, g之一是连续的,并且函数f,gf, g之一具有紧支撑。那么ff和gg是可卷积的。 公式 (15) 定义对于所有连续的 x∈Gx \in G 乘积 f∗gf * g。如果f∈K(G)f \in \mathscr{K}(G)和g∈K(G)g \in \mathscr{K}(G),则f∗g∈K(G)f * g \in \mathscr{K}(G)。

被以下引用 1

被以下引用 命题 15

这是从 Props 得出的。 No. 2 的 3 和 4。

命题 12 09KN

— 令 pp 和 qq 为两个共轭指数 (1≤p≤+∞1 \leq p \leq +\infty)。如果fχ−1/q∈L1(G,β)f \chi^{-1/q} \in L^1(G, \beta)和g∈Lp(G,β)g \in L^p(G, \beta),那么ff和gg是可卷积的,f∗gf * g局部等于β\beta——在Lp(G,β)L^p(G, \beta)中几乎处处等于函数,并且

∥f∗g∥p≤∥fχ−1/q∥1∥g∥p. \|f * g\|_p \leq \|f \chi^{-1/q}\|_1 \|g\|_p.
如果f∈Lp(G,β)f \in L^p(G, \beta)和gχ′−1/q∈L1(G,β)g {\chi'}^{-1/q} \in L^1(G, \beta),那么ff和gg是可卷积的,f∗gf * g局部等于β\beta——在Lp(G,β)L^p(G, \beta)中几乎处处等于函数,并且
∥f∗g∥p≤∥f∥p∥gχ′−1/q∥1. \|f * g\|_p \leq \|f\|_p \|g {\chi'}^{-1/q}\|_1.
这是从 Props 得出的。 No. 4中的No. 2和注的5和6。

命题 13 09KO

— 如果 fχ−1∈L1(G,β)f \chi^{-1} \in L^1(G, \beta) 和 g∈K(G)‾g \in \overline{\mathscr{K}(G)},或者 f∈K(G)f \in \mathscr{K}(G) 和 gχ′−1∈L1(G,β)g {\chi'}^{-1} \in L^1(G, \beta),则 ff 和 gg 可卷积,并且 (15) 定义对于每个x∈Gx \in G 乘积 f∗gf * g 属于至 K(G)\mathscr{K}(G)。

引用了 1

引用了 命题 5

这是从No. 2中的第5条命以及No. 4中的注得出的。

命题 14 09KP

— 如果 fχ−1∈L1(G,β)f \chi^{-1} \in L^1(G, \beta) 和 g∈L∞(G,β)g \in L^\infty(G, \beta),则对于每个 x∈Gx \in G 乘积 f∗gf * g,公式 (15) 定义有界且对于GG 的右均匀结构一致连续。

引用了 2

引用了 命题 5, 命题 8, VIII § 2

我们已经知道 f∗gf * g 属于到 L∞(G,β)L^\infty(G, \beta)(No. 2,提案 5);此外,(f∗g)(x)=∫f(xs−1)g(s) dν(s)(f * g)(x) = \int f(xs^{-1})g(s)\, d\nu(s),设定ν=χ′−1⋅β\nu = {\chi'}^{-1} \cdot \beta; ν\nu 是正确的哈尔测度。因此

∣(f∗g)(x)−(f∗g)(x′)∣≤∥g∥∞∫∣f(xs−1)−f(x′s−1)∣ dν(s) |(f * g)(x) - (f * g)(x')| \leq \|g\|_\infty \int |f(xs^{-1}) - f(x's^{-1})|\, d\nu(s)
=∥g∥∞∫∣(f(s−1)−f(x′x−1s−1)) dν(s) = \|g\|_\infty \int |(f(s^{-1}) - f(x'x^{-1}s^{-1}))\, d\nu(s)
如果 x′x−1x'x^{-1} 位于 ee 的合适邻域内(§ 2, No. 5,命题 8),则后一个积分是任意小的。

命题 15 09KQ

— 令 pp 和 qq 为两个共轭指数 (1<p<+∞1 < p < +\infty)。假设 β\beta 是左不变的。令f∈Lp(G,β)f \in L^p(G, \beta),g∈Lq(G,βˇ)g \in L^q(G, \check{\beta})。那么ff和gg是可卷积的。 公式 (15) 定义,对于每个 x∈Gx \in G、乘积 f∗gf * g 属于到 K(G)\mathscr{K}(G) 并且是这样的

∥f∗g∥∞≤∥f∥p∥g∥q. \|f * g\|_\infty \leq \|f\|_p \|g\|_q.

引用了 2 · 被以下引用 3

引用了 命题 9, 命题 11

被以下引用 习题 23, § 4, 推论, 注 3

因为,我们有g˙∈Lq(G,β)\dot{g} \in L^q(G, \beta),因此函数s↦g(s−1x)f(s)s \mapsto g(s^{-1}x)f(s)对于每个x∈Gx \in G来说是β\beta可积。而且,

∫∣g(s−1x)f(s)∣dβ(s)≤(∫∣f(s)∣pdβ(s))1/p(∫∣g(s−1x)∣qdβ(s))1/q=∥f∥p(∫∣g˙(x−1s)∣qdβ(s))1/q=∥f∥p∥g˙∥q, \int |g(s^{-1}x)f(s)| d\beta(s) \leq \left( \int |f(s)|^p d\beta(s) \right)^{1/p} \left( \int |g(s^{-1}x)|^q d\beta(s) \right)^{1/q} = \|f\|_p \left( \int |\dot{g}(x^{-1}s)|^q d\beta(s) \right)^{1/q} = \|f\|_p \|\dot{g}\|_q,

因此 ff 和 gg 是可卷积的(命题 9)。人们同时看到,对于每个 xx 乘积 f∗gf * g,(15) 定义使得

∣(f∗g)(x)∣≤∥f∥p∥g˙∥q. |(f * g)(x)| \leq \|f\|_p \|\dot{g}\|_q.

对于K(G)\mathscr{K}(G)中的f,gf, g,我们有f∗g∈K(G)f * g \in \mathscr{K}(G)(命题11);因此,对于f∈Lp(G,β)f \in L^p(G, \beta)和g∈Lq(G,β˙)g \in L^q(G, \dot{\beta}),(15)提供的乘积f∗gf * g是K(G)\mathscr{K}(G)中函数的统一极限,因此属于到K(G)‾\overline{\mathscr{K}(G)}。

推论 09KR

— 让 f∈L2(G,β)f \in L^2(G, \beta),g∈L2(G,β)g \in L^2(G, \beta)。那么ff和g˙\dot{g}是可卷积的。 f∗g˙f * \dot{g} 属于到 K(G)‾\overline{\mathscr{K}(G)} 的卷积之一及其在 ee 处的值是 ∫Gf(s)g(s)dβ(s)\int_G f(s)g(s) d\beta(s)。

引用了 2 · 被以下引用 1

引用了 命题 15, 命题 10, VIII § 3

被以下引用 命题 17

只需取第 15 条提案中的p=q=2p = q = 2 并应用(16)即可。

我们不再假设 β\beta 是左不变的。令ρ\rho为GG上的下半连续有限函数>0> 0,使得ρ(st)≤ρ(s)ρ(t)\rho(st) \leq \rho(s)\rho(t)适用于GG中的所有s,ts, t。我们用GG上的复数函数的等价类的Lρ(G,β)L^\rho(G, \beta)集合来表示,它们可积为ρ⋅β\rho \cdot \beta。通过映射f↦f⋅βf \mapsto f \cdot \beta,Lρ(G,β)L^\rho(G, \beta)可以与Mρ(G)\mathscr{M}^\rho(G)的元素的集合识别,其具有基β\beta(独立于β\beta的选择的集合)。如果一个集合

∥f∥ρ=∫G∣f(s)∣ρ(s)dβ(s) \|f\|_\rho = \int_G |f(s)| \rho(s) d\beta(s)

对于f∈Lρ(G,β)f \in L^\rho(G, \beta),该标识与范数兼容,因此Lρ(G,β)L^\rho(G, \beta)表现为Mρ(G)\mathscr{M}^\rho(G)的完整规范的子代数。它甚至是§3, No. 2第10号提案所提出的Mρ(G)\mathscr{M}^\rho(G)的双面理想。 (对于ρ=1\rho = 1,可以恢复No. 4中的断言之一。)特别是,L1(G,β)L^1(G, \beta)可以用M1(G)\mathscr{M}^1(G)的封闭两侧理想来识别。

命题 16 09KS

— 令 UU 为 Banach 空间 EE 中 GG 的连续表示。 集合 ρ(s)=∥U(s)∥\rho(s) = \|U(s)\| 对于所有 s∈Gs \in G。对于每个f∈Lρ(G,β)f \in L^\rho(G, \beta),集合U(f)=U(f⋅β)U(f) = U(f \cdot \beta)。那么f↦U(f)f \mapsto U(f)是EE中代数Lρ(G,β)L^\rho(G, \beta)的线性表示,因此∥U(f)∥≤∥f∥ρ\|U(f)\| \leq \|f\|_\rho。

引用了 2

引用了 VIII § 2. 。 线性表示群, 命题 11, VIII § 3

这是从第 11 条提案§2, No. 6 和§3, No. 3 得出的。

6. 应用领域

命题 17 09KT

— 令 G 为 G 的局部紧凑群,A 子集,可测量且对于 Haar 测度而言不可局部忽略。那么A⋅A−1A \cdot A^{-1}是e的邻域。

引用了 1 · 被以下引用 3

引用了 推论

被以下引用 习题 20, § 1, 推论 1, 命题 18

令 β\beta 为左哈尔测度。存在 G 的紧致子集 K,使得 B=A∩KB = A \cap K 可与 β\beta 的测度 > 0 可积。让我们应用 Cor. 15 号提案的 f=g=φBf = g = \varphi_B。 函数 F=φB∗φˇBF = \varphi_B * \check{\varphi}_B 是连续的并且在 e 处 > 0。因此,存在 e 的邻域 V,使得 F(x)>0F(x) > 0 对于 x∈Vx \in V。现在,

F(x)=∫φB(s)φB(x−1s)dβ(s)=β(B∩xB). F(x) = \int \varphi_B(s) \varphi_B(x^{-1}s) d\beta(s) = \beta(B \cap xB).

因此,对于x∈Vx \in V,有B∩xB≠∅B \cap xB \neq \emptyset、从而x∈B⋅B−1x \in B \cdot B^{-1}。因此V⊂B⋅B−1⊂A⋅A−1V \subset B \cdot B^{-1} \subset A \cdot A^{-1}。

推论 1 09KU

— 令 H 为可通过 Haar 测度 β\beta 测量的 G 的子群。那么 H 要么是开路,要么是局部β\beta-可忽略不计。

引用了 2 · 被以下引用 1

引用了 III § 2. 。支持某项措施, 命题 17

被以下引用 推论 2

对于 H=H⋅H−1H = H \cdot H^{-1},因此如果 H 不是局部 β\beta 可忽略的,则 H 包含 e 的邻域(命题 17)因此是开集(GT,III, §2, No. 1,命题 4 的 Cor.)。

推论 2 09KV

— 令 L 为乘法稳定的 G 的子集,并且其补集对于 Haar 测度 β\beta 来说局部可忽略不计。然后L=GL = G。

引用了 1 · 被以下引用 1

引用了 推论 1

被以下引用 习题 8, § 4

因为,L−1L^{-1}和L∩L−1L \cap L^{-1}局部有β\beta可忽略的补集。现在,L∩L−1L \cap L^{-1} 是子群,因此是开放的(Cor. 1),因此是封闭的。因此,G−(L∩L−1)G - (L \cap L^{-1})是开路且局部β\beta可以忽略不计,是空的。因此G=L∩L−1G = L \cap L^{-1}。

命题 18 09KW

— 令 G 为局部紧凑群、Γ\Gamma 集合,配备乘法 (u,v)↦uv(u, v) \mapsto uv 和 Hausdorff 拓扑,使得: 1) Γ\Gamma的拓扑在平移下不变; 2) 乘法的限制对于Γ×Γ\Gamma \times \Gamma的每个紧凑子集是连续的。

引用了 1 · 被以下引用 2

引用了 命题 17

被以下引用 习题 4, § 4, 推论 1

令 f:G→Γf : G \to \Gamma 为 G 到 Γ\Gamma 的映射,使得 G 中的 x,yx, y 为 f(xy)=f(x)f(y)f(xy) = f(x)f(y),且可测量 G 上的 Haar 测度 β\beta。则 ff 是连续的。

集合g(x)=f(x−1)g(x) = f(x^{-1})代表x∈Gx \in G。由于ff和gg是β\beta可测的,因此存在G的不可β\beta可忽略的紧子集 K,使得ff和gg到K的限制是连续的。 K×KK \times K的映射(x,y)↦f(xy−1)=f(x)g(y)(x, y) \mapsto f(xy^{-1}) = f(x)g(y)到Γ\Gamma是连续的,因为Γ\Gamma的乘法在f(K)×g(K)f(K) \times g(K)是连续的;现在,这个映射可以写成φ∘ψ\varphi \circ \psi,其中ψ\psi是K×KK \times K到K⋅K−1K \cdot K^{-1}的映射(x,y)↦xy−1(x, y) \mapsto xy^{-1},φ\varphi是ff到K⋅K−1K \cdot K^{-1}的限制。令RR 为ψ\psi 在K×KK \times K 上定义的等价关系。 (K×K)/R(K \times K)/R的映射ψ′\psi'到K⋅K−1K \cdot K^{-1}由ψ\psi通过通向商推导出来是连续的,因此(K×K)/R(K \times K)/R是Hausdorff,ψ′\psi'是同胚。由于φ∘ψ\varphi \circ \psi是连续的,因此可以看出ff到K⋅K−1K \cdot K^{-1}的限制是连续的。现在,K⋅K−1K \cdot K^{-1}是ee的邻域(命题17),因此ff在ee连续。对于每个x0∈Gx_0 \in G,f(x0x)=f(x0)f(x)f(x_0x) = f(x_0)f(x),因此ff在x0x_0连续,因为Γ\Gamma的拓扑在平移下是不变的。

推论 1 09KX

令GG为局部紧致群,β\beta为GG,EE的Haar测度,EE中GG的Hausdorff桶状局部凸空间,UU线性表示,这样,当L(E;E)\mathscr{L}(E;E)配备了拓扑逐点收敛时,U(s)∈L(E;E)U(s) \in \mathscr{L}(E;E)对于所有s∈Gs \in G,β\beta是可测量的。那么UU就是连续的线性表示。

引用了 4 · 被以下引用 1

引用了 定理 1, III § 4, 命题 1, VIII § 2, 命题 18, 推论, VIII § 5

被以下引用 推论 2

设Γ\Gamma为EE的自同构的群,配备逐点收敛的拓扑。这个拓扑是Hausdorff并且在翻译下是不变的。令 KK 为 Γ\Gamma 的紧致子集。那么 KK 有界于 L(E;E)\mathscr{L}(E;E),具备逐点收敛的拓扑,因此是等连续的 (TVS, III, §4, No. 2, Th. 1);因此,K×KK \times K到L(E;E)\mathscr{L}(E;E)的映射(u,v)↦v∘u(u,v) \mapsto v \circ u是连续的(*loc.cit.*,§5, No. 5,第9号提案的Cor.1)。因此,对于每个x∈Ex \in E,GG到EE的映射s↦U(s)xs \mapsto U(s)x是连续的(命题18)。由于 EE 是桶状的,UU 是连续的(§2, No. 1,命题 1)。

推论 2 09KY

令GG为局部紧凑群,β\beta为GG的哈尔测度,EE为可分离的Banach空间,以及EE中GG的UU线性表示,使得U(s)∈L(E;E)U(s) \in \mathscr{L}(E;E) 对于所有s∈Gs \in G。令(am)(a_m)为EE中的总序列,并令(an′)(a'_n)为EE的对偶E′E'的单位球B′B'中的密集序列,配备弱拓扑。假设GG上的函数s↦⟨U(s)am,an′⟩s \mapsto \langle U(s)a_m, a'_n \rangle是β\beta可测的。那么UU就是连续的线性表示。

引用了 5 · 被以下引用 1

引用了 推论 2, III § 3, 命题 6, 命题 5, III § 3, 命题 10, IV § 5, 推论 1

被以下引用 习题 13, § 4

让我们首先证明对于每个 z′∈E′z' \in E',标量函数

s↦⟨U(s)am,z′⟩ s \mapsto \langle U(s)a_m, z' \rangle

β\beta-可测量;我们可以将自己限制在∥z′∥≤1\|z'\| \leq 1的情况,并且,由于B′B'对于弱拓扑是可度量的(TVS,III, §3, No. 4,第6号命题的Cor.2),因此存在(an′)(a'_n)的子序列(ank′)(a'_{n_k})弱收敛到z′z'; 函数

s↦⟨U(s)am,z′⟩ s \mapsto \langle U(s)a_m, z' \rangle

因而,β\beta的序列的极限可测量函数,从而我们的断言。由此可见,对于每个mm,GG到EE的映射s↦U(s)ams \mapsto U(s)a_m是β\beta可测的(第IV, §5, No. 5,命题10)。另一方面,存在EE的元素、aia_i的线性组合、序列、(bm)(b_m),即密集在EE的单位球中。对于每个 s∈Gs \in G,∥U(s)∥=sup⁡m∥U(s)bm∥\|U(s)\| = \sup_m \|U(s)b_m\|,因而 s↦∥U(s)∥s \mapsto \|U(s)\| 是可测量的。令KK 为GG 的紧致子集,并令ε>0\varepsilon > 0。存在KK的紧子集K0K_0,使得β(K−K0)≤ε\beta(K - K_0) \leq \varepsilon并且函数s↦U(s)ams \mapsto U(s)a_m和s↦∥U(s)∥s \mapsto \|U(s)\|的限制到K0K_0是连续的。那么s∈K0s \in K_0的U(s)U(s)是等连续的,并且诱导的逐点收敛拓扑在ama_m的集合中的U(K0)U(K_0)拓扑(TVS,III, §3, No. 4,命题5)。因而,K0K_0到Ls(E;E)\mathscr{L}_s(E; E)的映射s↦U(s)s \mapsto U(s)是连续的。然后应用Cor就足够了。 1.

7. 正则化

命题 19 09KZ

— *令GG为局部紧致群,β\beta为GG,B\mathscr{B}基上相对不变的正测度≠0\neq 0,用于过滤GG,由……组成中的ee邻域的紧凑邻里。对于每个V∈BV \in \mathscr{B},令fVf_V是GG上的连续函数≥0\geq 0,并且支持包含在VV中,使得∫fVdβ=1\int f_V d\beta = 1。如果μ\mu是GG的测度,那么,在M(G)\mathscr{M}(G)配备有H(G)\mathscr{H}(G)紧致收敛的拓扑,

μ=lim⁡V(μ∗fV)⋅β=lim⁡V(fV∗μ)⋅β, \mu = \lim_V (\mu * f_V) \cdot \beta = \lim_V (f_V * \mu) \cdot \beta,
引用了 2 · 被以下引用 4

引用了 推论 1, VIII § 2, 推论, VIII § 3

被以下引用 习题 15, § 4, 习题 20, § 4, 注 1, 命题 20

极限是相对于B\mathscr{B}的截面过滤器而取的。

对于C(G)\mathscr{C}(G)中的紧凑收敛的拓扑,相对于B\mathscr{B}的截面滤波器,fV⋅βf_V \cdot \beta趋于εe\varepsilon_e(§ 2, No. 7,引理4的Cor.1)。因而,M(G)\mathscr{M}(G)中的μ=lim⁡Vμ∗(fV⋅β)=lim⁡V(fV⋅β)∗μ\mu = \lim_V \mu * (f_V \cdot \beta) = \lim_V (f_V \cdot \beta) * \mu配备了H(G)\mathscr{H}(G)中紧致收敛的拓扑(§ 3, No. 3,Prop.12的Cor.)。

注 1 09L0

因而,我们看到GG上的每个测度都是极限的测度,对于每个哈尔测度来说,承认*连续的密度*(对于第19号提案中指出的拓扑和对于模糊的拓扑来说*更不必说*)。

引用了 1

引用了 命题 19

注 2 09L1

如果GG可度量,则B\mathscr{B}可取为序列(Vn)(V_n)邻域。那么 μ\mu 是具有连续密度的测度 (μ∗fVn)⋅β(\mu * f_{V_n}) \cdot \beta 的序列的极限。 *若GG为实李群,则fVnf_{V_n}可视为无限可微;稍后我们将看到密度 μ∗fVn\mu * f_{V_n} 是无限可微的。

命题 20 09L2

— 我们保留命题 19 的假设和记号。令 p∈[1,+∞[p \in [1, +\infty[ 和 g∈Lp(G,β)g \in L^p(G, \beta)。然后

g=lim⁡Vg∗βfV=lim⁡VfV∗βg g = \lim_V g *^\beta f_V = \lim_V f_V *^\beta g
引用了 3

引用了 命题 19, 推论 3, VIII § 2, 命题 6

在范数NpN_p的意义上,极限是相对于B\mathscr{B}的截面过滤器而取的。

只需应用第 6 (iii) 号提案和 Cor. §2, No. 7。 3 个,共引理 4 个。

注 3 09L3

根据第 15 号提案,函数 g∗fVg * f_V、fV∗gf_V * g 属于至 K(G)\mathscr{K}(G)。

引用了 1 · 被以下引用 1

引用了 命题 15

被以下引用 命题 3

推论 09L4

— 令 WW 为 L1(G,β)L^1(G, \beta) 的闭线性子空间。为了使WW成为L1(G,β)L^1(G, \beta)的左(或右)理想,WW在GG的左(或右)平移下保持不变是必要且充分的。

假设WW是左理想。设s∈Gs \in G和g∈Wg \in W。我们有εs∗g=lim⁡VfV∗(εs∗g)=lim⁡V(fV∗εs)∗g\varepsilon_s * g = \lim_V f_V * (\varepsilon_s * g) = \lim_V (f_V * \varepsilon_s) * g和(fV∗εs)∗g∈W(f_V * \varepsilon_s) * g \in W,因此有εs∗g∈W\varepsilon_s * g \in W,因此有γ(s)g∈W\gamma(s)g \in W。相反,如果WW在左平移下不变,则μ∗βg∈W\mu *^\beta g \in W对于μ∈M1(G)\mu \in \mathscr{M}^1(G)和g∈Wg \in W来说,因此WW是更不必说L1(G,β)L^1(G, \beta)的左理想。人们对正确的理想也有类似的争论。

例 09L5

我们取G=RG = \mathbf{R}。让我们定义函数Fn∈K(R)F_n \in \mathscr{K}(\mathbf{R})

Fn(x)=(1−x2)nif x∈[−1,1]Fn(x)=0if x∉[−1,1]. F_n(x) = (1 - x^2)^n \quad \text{if } x \in [-1, 1] \\ F_n(x) = 0 \qquad \text{if } x \notin [-1, 1].
设An=∫−1+1Fn(x)dxA_n = \int_{-1}^{+1} F_n(x) dx和Gn=An−1FnG_n = A_n^{-1} F_n。 §2, No. 7的措施Gn(x)dxG_n(x) dx满足条件,Cor.是直接的。 引理 4 中的 1。令μ\mu 为R\mathbf{R} 的测度,其支持包含在[−1/2,1/2][-1/2, 1/2] 中。然后
(μ∗Gn)(x)=∫RGn(x−y)dμ(y)=An−1∫−1/21/2Fn(x−y)dμ(y). (\mu * G_n)(x) = \int_{\mathbf{R}} G_n(x - y) d\mu(y) = A_n^{-1} \int_{-1/2}^{1/2} F_n(x - y) d\mu(y).
如果−1/2≤x≤1/2-1/2 \leq x \leq 1/2,那么
(μ∗Gn)(x)=An−1∫−1/21/2[1−(x−y)2]ndμ(y), (\mu * G_n)(x) = A_n^{-1} \int_{-1/2}^{1/2} [1 - (x - y)^2]^n d\mu(y),
因此 μ∗Gn\mu * G_n 重合在 [−1/2,1/2][-1/2, 1/2] 上用多项式计算。特别是,如果 ff 是连续的函数,并且支持包含在 [−1/2,1/2][-1/2, 1/2] 中,则 f∗Gnf * G_n 重合在 [−1/2,1/2][-1/2, 1/2] 中,具有多项式;此外,根据提案 5 (iv) 和 §2, No. 7,Cor. 引理 4 中的 3 个,f∗Gnf * G_n 均匀收敛于 ff。 *如果ff为类CrC^r,则0≤s≤r0 \leq s \leq r的导数Ds(f∗Gn)D^s(f * G_n)统一趋于DsfD^s f。

引用了 3

引用了 推论 1, VIII § 2, 推论 3, VIII § 2, 命题 5

习题

参见习题为 § 4。

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