Lᵖ 空间与积分理论
闵可夫斯基不等式
闵可夫斯基不等式正是 L^p 范数的三角不等式:两个函数之和的大小绝不超过各自大小之和。从几何上说,正如你不能靠走三角形的两条边而非一条来缩短行程,你也无法使 ||f + g||_p 大于 ||f||_p + ||g||_p。没有这一事实,L^p 范数便根本配不上「范数」之名。
形式上,对 1 <= p <= 无穷 及 f, g 属于 L^p,有 ||f + g||_p <= ||f||_p + ||g||_p。当 1 < p < 无穷 时的标准证明,把 |f+g|^p 的积分写成 |f+g| 乘以 |f+g|^(p-1) 的积分,利用 |f+g| <= |f| + |g| 拆开,再对每一块用共轭指数 q = p/(p-1) 施以赫尔德不等式。端点情形 p = 1 与 p = 无穷 直接由数的普通三角不等式得出。
等号(当 1 < p < 无穷 时)仅在 f 与 g 指向「同一方向」时成立——确切地说,即其中一个几乎处处是另一个的非负标量倍。需注意:该不等式确实要求 p >= 1。当 0 < p < 1 时,对适当的函数它会反向,这正是那些指数无法构成赋范空间的原因。
在 R^2 中(两点上的计数测度,p = 2),闵可夫斯基不等式读作 sqrt((a1+b1)^2 + (a2+b2)^2) <= sqrt(a1^2+a2^2) + sqrt(b1^2+b2^2):即向量的普通三角不等式。取 a = (1, 0)、b = (0, 1):左边为 sqrt(2) ≈ 1.414,右边为 1 + 1 = 2。
闵可夫斯基不等式把熟悉的向量三角不等式推广到 L^p。
另见