自交换子的概念被引进以来, 学者们对各种交换子的有界性研究产生了浓厚的兴趣, 尤其是1971年Conifman和Weiss在文献[1]中提出在更一般的空间上研究算子的有界性, 也就是后来的Conifman-weiss意义下的齐型空间之后.在文献[2]中, Bramanti和Cerctti介绍了奇异积分算子交换子及分数次积分算子交换子在齐型空间上的有界性.在文献[3]中, Gao Wenhua和Gao Yonghui研究了次线性算子在齐型空间中的Morrey-Herz空间上的弱有界性. Jorge在文献[4]中讨论了分数次积分算子交换子在齐型空间上的有界性. 2010年, 胡国恩等在文献[5]中给出了齐型空间上奇异积分算子极大交换子的加权估计.陶双平, 曹薇在文献[6]中给出了一类次线性算子和BMO函数生成的交换子在齐型空间中的Morrey-Herz空间上的弱有界性.我们知道, 抛物空间, 双曲空间, 球, Heisenberg群以及欧式空间都是齐型空间的特例.因此, 齐型空间上交换子的研究在抛物和双曲偏微分方程的研究中有着广泛的应用.
受上述有研究结果的启发, 本文主要研究了满足如下两个尺寸条件:
(ⅰ) $|T_{l}f(x)|\leq C\mu(B(x_{0}, d(x_{0}, x)))^{l-1}\|f\|_{L^{1}(X)}, $supp$f\subseteq C_{j}, d(x_{0}, x)\geq k_{d}a^{j+1}, j\in\mathbb{Z};$
(ⅱ) $|T_{l}f(x)|\leq C\mu(B_{j})^{l-1}\|f\|_{L^{1}(X)}, $supp$f\subseteq C_{j}, d(x_{0}, x)\leq a^{j-2}/k_{d}, j\in\mathbb{Z}$的次线性算子及其交换子在弱Morrey-Herz空间上的有界性.
在本文中, $C$表示大于0的常数, 且在不同的地方可能不同.
令$x_{0}\in X, a\geq 2, B_{j}=\{x\in X:d(x_{0}, x)\leq a^{j}\}, C_{j}=B_{j}\backslash B_{j-1}, j\in \mathbb{Z}, \chi_{j}=\chi_{C_{j}}.$首先, 我们介绍本文的相关定义.
定义 1.1 [7] 设$X $是一个集合, 在这个集合上赋予一个正则的Borel测度$\mu$和一个拟距离$d$.所谓$d$是一个拟距离, 意味着存在一个常数$k_{d}\geqslant 1$, 使得$\forall x, y, z\in X$有下式成立:
假如$\mu$还满足双倍条件, 即存在常数$C\geqslant 1$, 使得对于任意的$x\in $X和$r>0$有
其中$B(x, r)$表示以$x$为中心, $r$为半径的球, 则称$(X, d, \mu)$是一个Coifman-Weiss意义下的齐型空间.
齐型空间上的测度$\mu$还存在下面的性质(见参考文献[8]).
对于$a\in\mathbb{R}, a\geq2, $存在常数$A>1$, 使得对$x\in X, 0<r<\infty, $有
定义 1.2 [9] 称齐型空间$(X, \mu, d)$是正规的, 如果存在常数$C_{1}, C_{2}>0$, 使得对任一$x\in X, r:\mu(x)<r<\mu(X)$有
定义 1.3 [3] 设$(X, d, \mu)$为齐型空间, $\alpha\in \mathbb{R}, 0\leqslant \lambda<\infty, 0<p<\infty, 1\leqslant q<\infty, $
(1) Morrey-Herz空间定义为
其中
(2) 弱Morrey-Herz空间定义为
当$p=\infty$时, 作通常的修改.
定义 1.4 [10] 设$(X, d, \mu)$是齐型空间, $0<l<1$, 齐型空间上的分数次积分算子定义为
定义1.5 [11] 设$(X, d, \mu)$为齐型空间,
齐型空间上的BMO空间定义为
其中$f_{B}=\mu(B)^{-1}\displaystyle\int_{B}|f(x)|d\mu(x)$, $\|f\|_{\ast}=\sup\limits_{x}f^{\sharp}(x)$.
定义1.6 [12] 设$(X, d, \mu)$是齐型空间, $0<\beta<1$, 齐型空间上的Lipschitz空间定义为
定义 1.7 [13] 设$T$是次线性算子, $b\in L_{{\hbox{loc}}}(X)$, 定义由$b$和$T$生成的交换子为
为证我们的结果, 需要以下一些结论.
引理2.1 [11] (1) 对每个$p:1\leq p<\infty$, 存在常数$C$使得对每个$f\in {\hbox{BMO}}(X)$及球$B$有
(2) 令$b\in {\hbox{BMO}}(X), k, j\in \mathbb{Z}, k>j$, 则存在常数$C$使得
其中$b_{k}, b_{j}$分别是$b$在球$B_{k}, B_{j}$上的平均值.
引理 2.2 [14] 设$(X, d, \mu)$是齐型空间, $0<\beta<1, 1\leq p\leq\infty, f\in {\hbox{Lip}}_{\beta}(X), $则
其中$f_{B}=\frac{1}{\mu(B)}\displaystyle\int_{B}f(x)d\mu(x)$.
引理 2.3 [15] 设$(X, d, \mu)$是齐型空间, $B_{1}\subset B_{2}$, $f\in {\rm Lip}_{\beta}(X)$, 则
引理 2.4 [4] 设$(X, d, \mu)$是正规齐型空间, $0<l<1, 1<q<\infty, 1-1/q=l$,
(1) 存在常数$C>0, $使得对每个$f\in L^{1}(X), \gamma>0, $有
(2) 若$1<p<1/l, f\in L^{p}(X), b\in L^{p'}(X), $则存在常数$C>0, $使得对$\gamma>0, $有
引理2.5 设$(X, d, \mu)$是正规齐型空间, $b\in {\rm Lip}_{\beta}(X), 0<\beta, l<1, 1<q<\infty, 1-1/q=l+\beta<1$, 则交换子$[b, I_{l}]$从$L^{1}(X)$到$L^{q, \infty}(X)$有界.
证 注意到$\mu(B(x, d(x, y)))\sim d(x, y), y\in B(x, d(x, y)), $于是
由引理2.4知$I_{l+\beta}$从$L^{1}(X)$到$L^{q, \infty}(X)$有界, 从而有
即引理2.5成立.
主要结果如下:
定理2.1 设$(X, d, \mu)$为齐型空间, 令$0\leq \lambda < \infty, 0\leq l<1, 1<q_{1}<1/l, 1/q_{2}=1/q_{1}-l, \lambda -1/q_{2}<\alpha<\lambda+1-1/q_{1}$且$0<p_{1}\leq p_{2}<\infty$, 若次线性算子$T_{l}$满足尺寸条件(ⅰ),(ⅱ)且$T_{l}$从$L^{q_{1}}(X)$到$L^{q_{2}, \infty}(X)$有界, 则$T_{l}$从$M\dot{K}_{p_{1}, q_{1}}^{\alpha, \lambda}(X)$到$WM\dot{K}_{p_{2}, q_{2}}^{\alpha, \lambda}(X)$有界.
证 若$p_{1}\leq p_{2}, $则$WM\dot{K}_{p_{1}, q_{2}}^{\alpha, \lambda}(X)\subseteq WM\dot{K}_{p_{2}, q_{2}}^{\alpha, \lambda}(X).$故对于本定理, 我们只需证明$p_{1}=p_{2}$的情形.令
其中$K=2+[\log_{a}k_{d}], k_{d}$是(1.1) 式中的常数, $[]$是取整函数, 则
故有
对于$I_{2}$, 由$T_{l}$从$L^{q_{1}}(X)$到$L^{q_{2}, \infty}(X)$有界, 可知
对于$I_{i}, i=1, 3$, 由$1/q_{2}=1/q_{1}-l, $可知$q_{2}\geq q_{1}> 1, $于是
对于$I_{1}$, 注意到$j\leq k-K, x\in C_{k}, 1/q_{2}=1/q_{1}-l, $由条件(ⅰ)可得
故
又注意到$\alpha<\lambda+1-1/q_{1}, $$\|f_{j}\|_{L^{q}(X)}^{p}\leq \mu(B_{j})^{-\alpha p}\sum\limits_{l=-\infty}^{j}\mu(B_{l})^{\alpha p}\|f_{l}\|_{L^{q}(X)}^{p}, $从而有
对于$I_{3}$, 注意到$j\geq k+K, x\in C_{k}, 1/q_{2}=1/q_{1}-l, $由条件(ⅱ)可得
又注意到$\alpha>\lambda-1/q_{2}, $由对$I_{1}$的讨论, 有
综上所述, 定理2.1得证.
定理 2.2 设$(X, d, \mu)$为齐型空间, 令$b\in {\hbox{Lip}}_{\beta}(X)$, $0\leq \lambda < \infty, 0\leq l<1, 0<\beta<1, l+\beta<1, 1<q_{1}<1/(\beta+l), 1/q_{2}=1/q_{1}-l-\beta, \lambda -1/q_{2}<\alpha<\lambda+1-1/q_{1}$且$0<p_{1}\leq p_{2}<\infty$, 若次线性算子$T_{l}$满足尺寸条件(ⅰ),(ⅱ)且交换子$[b, T_{l}]$从$L^{q_{1}}(X)$到$L^{q_{2}, \infty}(X)$有界, 即$\|[b, T_{l}]f\|_{L^{q_{2}, \infty}(X)}\leq C\|b\|_{{\hbox{Lip}}_{\beta}}\|f\|_{L^{q_{1}}(X)}, $则$[b, T_{l}]$从$M\dot{K}_{p_{1}, q_{1}}^{\alpha, \lambda}(X)$到$WM\dot{K}_{p_{2}, q_{2}}^{\alpha, \lambda}(X)$有界.
证 类似定理2.1, 只需证明$p_{1}=p_{2}$的情形.令
其中$K=2+[\log_{a}k_{d}], k_{d}$是(1.1) 式中的常数, $[] $是取整函数, 则
对于$J_{2}$, 由$T_{l}$从$L^{q_{1}}(X)$到$L^{q_{2}, \infty}(X)$有界, 可知
对于$J_{i}, i=1, 3$, 由$1/q_{2}=1/q_{1}-l-\beta, $可知$q_{2}\geq q_{1}> 1, $于是由定理2.1的证明过程可知
对于$J_{1}$, 注意到$j\leq k-K, x\in C_{k}, 1/q_{2}=1/q_{1}-l-\beta, $由条件(ⅰ)可得
从而有
故由引理2.2, 引理2.3及Hölder不等式, 可知
又注意到$\alpha<\lambda+1-1/q_{1}, $类似于对$I_{1}$的讨论, 有
对于$J_{3}$, 注意到$j\geq k+K, x\in C_{k}, 1/q_{2}=1/q_{1}-l-\beta, $由条件(ⅱ)可得
于是类似于$J_{1}$的证明, 有
又注意到$\alpha>\lambda-1/q_{2}, $类似于$J_{1}$的讨论, 有
综上所述, 定理2.2得证.
定理 2.3 设$(X, d, \mu)$为齐型空间, 令$b\in {\hbox{BMO}}(X), 0\leq \lambda < \infty, 0\leq l<1, 1<q_{1}<1/l, 1/q_{2}=1/q_{1}-l, \lambda -1/q_{2}<\alpha<\lambda+1-1/q_{1}$且$0<p_{1}\leq p_{2}<\infty$, 若次线性算子$T_{l}$满足尺寸条件(ⅰ),(ⅱ)且交换子$[b, T_{l}]$从$L^{q_{1}}(X)$到$L^{q_{2}, \infty}(X)$有界, 即$\|[b, T_{l}]f\|_{L^{q_{2}, \infty}(X)}\leq C\|b\|_{*}\|f\|_{L^{q_{1}}(X)}, $则$[b, T_{l}]$从$M\dot{K}_{p_{1}, q_{1}}^{\alpha, \lambda}(X)$到$WM\dot{K}_{p_{2}, q_{2}}^{\alpha, \lambda}(X)$有界.
其中$K=2+[\log_{a}k_{d}], k_{d}$是(1.1) 式中的常数, $[]$是取整函数.则
对于$M_{2}$, 由$T_{l}$从$L^{q_{1}}(X)$到$L^{q_{2}, \infty}(X)$有界, 可知
对于$M_{i}, i=1, 3$, 由$1/q_{2}=1/q_{1}-l, $可知$q_{2}/q_{1}\geq 1, $于是由定理2.1的证明过程可知
对于$M_{1}$, 注意到$j\leq k-K, x\in C_{k}, 1/q_{2}=1/q_{1}-l, $由条件(ⅰ)可得
又由$1/q_{2}=1/q_{1}-l, $引理2.1及Hölder不等式, 可得
注意到$\alpha<\lambda+1-1/q_{1}, $$\|f_{j}\|_{L^{q}(X)}^{p}\leq \mu(B_{j})^{-\alpha p}\sum\limits_{l=-\infty}^{j}\mu(B_{l})^{\alpha p}\|f_{l}\|_{L^{q}(X)}^{p}$及(1.2) 式, 有
对于$M_{3}$, 注意到$j\geq k+K, x\in C_{k}, 1/q_{2}=1/q_{1}-l, $由条件(ⅱ)可得
于是, 类似于$M_{1}$的证明, 有
注意到$\alpha>\lambda-1/q_{2}, $由对$M_{1}$的讨论过程, 有
综上所述, 定理2.3得证.
因为分数次积分算子$I_{l}$满足尺寸条件(ⅰ),(ⅱ), 故由本文定理及引理2.4, 引理2.5, 可得下述推论.
推论 2.1 设$(X, d, \mu)$为正规齐型空间, $0\leq l<1, I_{l}$是分数次积分算子.
(1) 若$0\leq \lambda < \infty, 0\leq l<1, 1/q=1-l, \lambda -1/q<\alpha<\lambda$且$0<p_{1}\leq p_{2}<\infty$, 则$I_{l}$从$M\dot{K}_{p_{1}, 1}^{\alpha, \lambda}(X)$到$WM\dot{K}_{p_{2}, q}^{\alpha, \lambda}(X)$有界.
(2) 若$b\in {\rm Lip}_{\beta}(X)$, $0\leq \lambda < \infty, 0<\beta<1, l+\beta<1, 1/q=l-\beta, \lambda -1/q<\alpha<\lambda$且$0<p_{1}\leq p_{2}<\infty$, 则$[b, I_{l}]$从$M\dot{K}_{p_{1}, 1}^{\alpha, \lambda}(X)$到$WM\dot{K}_{p_{2}, q}^{\alpha, \lambda}(X)$有界.
(3) 若$b\in L^{p'}(X), 0\leq \lambda < \infty, 1<q_{1}<1/l, 1/q_{2}=1-l, \lambda -1/q_{2}<\alpha<\lambda+1-1/q_{1}$且$0<p_{1}\leq p_{2}<\infty$, 则$[b, I_{l}]$从$M\dot{K}_{p_{1}, q_{1}}^{\alpha, \lambda}(X)$到$WM\dot{K}_{p_{2}, q_{2}}^{\alpha, \lambda}(X)$有界.
注 设$(X, d, \mu)$为齐型空间, $0\leq l<1, $若用下式
代替本文中次线性算子$T_{l}$所满足的尺寸条件(ⅰ)和(ⅱ), 则定理2.1-2.3依然成立.具体证明可参阅文献[16].
此文感谢导师安徽师范大学数学计算机科学学院束立生教授的悉心指导!