Lᵖ 空間與積分理論

共軛指數

當兩個指數的倒數互為搭檔、加起來恰為一個整體——恰為一——時,它們便是共軛的。設想一份固定的「權重」單位要分給兩名玩家:若一人取走其中的 1/p,另一人就須取 1/q,方能把整體用盡。正是這套記帳使赫爾德不等式得以平衡,將一個 L^p 因子與一個 L^q 因子配對。

形式上,對 1 < p < 無窮,共軛指數 q 由 1/p + 1/q = 1 定義,等價於 q = p/(p - 1)。該關係是對稱的:p 是 q 的共軛,正如 q 是 p 的共軛。端點按約定處理:1 的共軛是無窮,無窮的共軛是 1,與 L^1 同 L^infinity 的配對相符。自共軛之值為 p = q = 2。

一個有用的檢驗:當 p 增大趨於無窮時,q 減小趨於 1,反之亦然——大的 p(對尖峰敏感)與小的 q(對總質量敏感)相配。共軛指數是赫爾德不等式、閔可夫斯基證明、L^p 對偶性以及插值理論中那位沉默的搭檔;幾乎每個 L^p 估計都悄悄用到它。

若 p = 3,則 1/q = 1 - 1/3 = 2/3,故 q = 3/2。驗證:1/3 + 2/3 = 1。若 p = 4 則 q = 4/3;若 p = 2 則 q = 2(自共軛);若 p = 1 則 q = 無窮。

倒數之和恆為一;p = 2 是自身的共軛。

又稱
Hölder conjugate赫尔德共轭赫爾德共軛