与薛定谔算子相关的Marcinkiewicz积分在混合Morrey空间上的加权估计
Weighted Estimates of Marcinkiewicz Integrals Associated with Schr?dinger Operator on Mixed Morrey Space
DOI: 10.12677/PM.2022.127129, PDF, HTML, XML, 下载: 434  浏览: 2,014 
作者: 王 静:西北师范大学数学与统计学院,甘肃 兰州
关键词: 薛定谔算子Marcinkiewicz积分交换子混合Morrey空间加权有界性Schr?dinger Operator Marcinkiewicz Integral Commutator Mixed Morrey Space Weighted Boundedness
摘要: 利用Ap的估计以及函数分解方法,借助Lp空间上的加权估计,证明了与薛定谔算子相关的Marcinkiewicz积分在混合Morrey空间上的加权有界性,并给出与薛定谔算子相关的Marcinkiewicz积分的BMO交换子的加权有界性。
Abstract: By using the weight estimation of Ap and the function decomposition method, and owing to the weighted estimation on the Lp spaces, we proved the weighted boundedness of Marcinkiewicz in-tegrals associated with Schrödinger operator on mixed Morrey spaces, and the weighted boundedness of BMO commutators of Marcinkiewicz integrals associated with Schrödinger oper-ator.
文章引用:王静. 与薛定谔算子相关的Marcinkiewicz积分在混合Morrey空间上的加权估计[J]. 理论数学, 2022, 12(7): 1173-1188. https://doi.org/10.12677/PM.2022.127129

1. 引言及主要结果

我们考虑薛定谔算子

L = Δ + V ( x ) , d , d 3

其中 V ( x ) 是非负位势,属于反向Hölder类 R H s , s d 2 ,因此,存在一个常数C,使得对任意球 B n

( 1 | B | B V ( y ) s d y ) 1 s C | B | B V ( y ) d y . (1)

对任意 V R H s , s d 2 ,临界半径函数 ρ ( x ) = ρ ( x , V ) ,给定

ρ ( x ) : = sup { r > 0 : 1 r d 2 B ( x , r ) V ( y ) d y 1 } . (2)

其中 B ( x , r ) 是以x为中心,以r为半径的球。对任意 x d 这个辅助函数满足 0 < ρ ( x ) <

与薛定谔算子L相关的Marcinkiewicz积分 μ j , Ω L 定义为

μ j , Ω L ( f ) ( x , t ) = ( 0 | | x y | h | Ω ( x y ) | K j L ( x , y ) f ( y , t ) d y | 2 d h h 3 ) 1 2 (3)

其中 K j L ( x , y ) = K j L ˜ ( x , y ) | x y | 并且 K j L ˜ ( x , y ) R j = x j L 1 2 , j = 1 , , n 的核。当 V = 0 时, K j Δ ( x , y ) = K j Δ ˜ ( x , y ) | x y | = x j y j | x y | | x y | n 1 并且 K j Δ ˜ ( x , y ) R j = x j Δ 1 2 , j = 1 , , n 的核。

下面我们定义交换子 [ b , μ j , Ω L ]

[ b , μ j , Ω L ] ( f ) ( x , t ) = ( 0 | | x y | h | Ω ( x y ) | K j L ( x , y ) [ b ( x ) b ( y ) ] f ( x , t ) d y | 2 d h h 3 ) 1 2 (4)

f ( y , t ) f ( y ) 时,上面定义的与薛定谔算子L相关的Marcinkiewicz积分 μ j , Ω L 是一般的与薛定谔算子L相关的Marcinkiewicz积分 μ j , Ω L 。2020年,Ferit GÜRBÜZ在文献 [1] 中得到了 μ j , Ω L μ j , Ω , b L 在加权Lebesgue空间上的有界性,进一步关于与薛定谔算子L相关的Marcinkiewicz积分 μ j , Ω L 的结果可参见文献 [2] [3] [4] [5]。

Morrey空间作为Lebesgue空间的一个重要推广,在调和分析及其偏微分方程等领域有非常重要的应用 [6] [7] [8] [9]。2020年,Wang在文献 [10] 中定义了一类加权Morrey空间 L ρ , θ p , k ( μ , ν ) 。2017年,Ragusa-Scapellato在文献 [11] 中定义了一类时空混合范Morry空间 L q , μ ( 0, T , L p , λ ( n ) ) ,它的优点之一是允许我们将时间和空间分开对待,这一特点在研究进化算子(例如Kolmogorov算子)和抛物型偏微分方程有重要应用。文献 [11] [12] [13] 得到了Riesz位势,Marcinkiewicz积分和带Gaussian核算子在时空混合范Morry空间 L q , μ ( 0, T , L p , λ ( n ) ) 上的有界性。本文将主要研究与薛定谔算子L相关的Marcinkiewicz积分 μ j , Ω L 在时空混合范Morrey空间上的加权有界性,并给出Marcinkiewicz积分交换子的加权有界性。为此,我们首先引入下面定义。

定义1 [10] 设 1 p < 0 < λ < 1 并且对于 d 中两个权函数u和v,给定 0 < θ < ,加权Morrey空间 L ρ , θ p , k ( μ , ν ) 定义为 d 上所有p-局部可积函数f的集合,使

( 1 υ ( B ) λ B | f ( x ) | p μ ( x ) d x ) 1 p C ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) θ (5)

d 上任意的球 B = B ( x 0 , r ) ,则

f L ρ , θ p , λ ( μ , ν ) : = sup B ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) θ ( 1 ν ( B ) λ B | f ( x ) | p μ ( x ) d x ) 1 p < (6)

定义2 设 T > 0 1 p , q < 0 < λ , μ < 1 。u,v为 d 上的非负可测函数,时空混合Morrey空间定义为

L q , μ ( 0 , T , L ρ , θ p , λ ( u , v ) ) : = { f ( x , t ) : f L q , μ ( 0 , T , L ρ , θ p , λ ( u , v ) ) < } ,

其中,

f L q , μ ( 0 , T , L ρ , θ p , λ ( u , v ) ) : = ( sup t 0 [ 0 , T ] , ρ > 0 1 ρ μ ( 0 , T ) ( t 0 ρ , t 0 + ρ ) sup B ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) θ q ( 1 v ( B ρ ( x ) ) λ B | f ( x , t ) | p u ( x ) d x ) q p d t ) 1 q . (7)

这里, B ρ ( x ) = { y d : | y x | < ρ } 。当 μ = ν 时,简记为 L q , μ ( 0, T , L ρ , θ p , λ ( u ) )

容易看出,时空混合范加权Morrey空间 L q , μ ( 0 , T , L ρ , θ p , λ ( u , v ) ) 是文献中所定义的加权Morrey空间 L ρ , θ p , λ ( u , v ) 的一种自然推广。叙述本文主要结果之前,先回顾 A p ρ , A p , q ρ , 权的定义 [14]。

1 < p < 0 < θ < ,称非负可测函数 w A p ρ , ,如果对任意的球 B d ,存在与B无关的常数 C > 0 ,使得

( 1 | B | B w ( x ) d x ) 1 p ( 1 | B | B w ( x ) p p d x ) 1 p C ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) θ . (8)

1 < p < q < 0 < θ < ,称非负可测函数 w A p , q ρ , ,如果对任意的球 B d ,存在与B无关的常数 C > 0 ,使得

( 1 | B | B w ( x ) q d x ) 1 q ( 1 | B | B w ( x ) p d x ) 1 p C ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) θ , (9)

其中, p = p p 1 为p的对偶指标。

1 < r < 0 < θ < ,如果对任意的球 B d ,存在与B无关的常数 C > 0 ,使得下面的反向Hölder不等式成立

( 1 | B | B w ( x ) r d x ) 1 r C ( 1 | B | B w ( x ) d x ) ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) θ , (10)

w R H r ρ , θ

在文献 [15] 中引入了一类新的 BMO ρ , ( n ) 空间的定义,即 BMO ρ , ( n ) : = θ > 0 BMO ρ , ( n ) 其中 0 < θ < ,被 BMO ρ , ( n ) 空间定义的局部可积函数b满足

1 | B ( x 0 , r ) | B ( x 0 , r ) | b ( x ) b B ( x 0 , r ) | C ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) θ (11)

对所有的球 B ( x 0 , r ) ,其中 x 0 d r > 0 ,并且 b B ( x 0 , r ) 被定义为b在 B ( x 0 , r ) ,即 b B ( x 0 , r ) : = 1 | B ( x 0 , r ) | B ( x 0 , r ) b ( y ) d y b BMO ρ , ( n ) 的范数用 b BMO ρ , θ ,即

b BMO ρ , θ : = sup B ( x 0 , r ) ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) θ ( 1 | B ( x 0 , r ) | B ( x 0 , r ) | b ( x ) b B ( x 0 , r ) | d x ) , (12)

其中上确界取所有的球 B ( x 0 , r )

本文的主要结果如下。

定理1 设 Ω L s ( S d 1 ) 1 < s 。则对任意 1 < p , q < 0 < λ < 1 0 < μ < 1 ,且 w A p ρ , ,存在与f无关的常数 C > 0 ,使得

μ j , Ω L ( f ) L q , μ ( 0, T , L ρ , p , λ ( w ) ) C f L q , μ ( 0, T , L ρ , p , λ ( w ) ) .

定理2 设 Ω L s ( S d 1 ) 1 < s ,且 b BMO ( d × [ 0, T ] ) 。则对任意 1 < p , q < 0 < λ < 1 0 < μ < 1 ,且 w A p ρ , ,存在与f无关的常数 C > 0 ,使得

[ b , μ j , Ω L ] ( f ) L q , μ ( 0, T , L ρ , p , λ ( w ) ) C f L q , μ ( 0, T , L ρ , p , λ ( w ) ) .

定理3 设 Ω L s ( S d 1 ) 1 < s ,且 b BMO ( d × [ 0, T ] ) 。则对任意 1 < p , q < 0 < λ < 1 0 < μ < 1 ,且 w A p ρ , ,存在与f无关的常数 C > 0 ,使得

( sup t 0 ( 0 , T ) , ρ > 0 1 ρ μ ( 0, T ) ( t 0 ρ , t 0 + ρ ) μ j , Ω L ( f ) B M O ρ , q d t ) 1 q C f L q , μ ( 0, T , L ρ , p , λ ( w ) ) .

2. 定理的证明

本节介绍定理证明中需要用到的结论和引理。

引理1 [1] 设零阶齐次函数 Ω L s ( S d 1 ) ( 1 < s ) ,对任意 μ > 0 Ω ( μ x ) = Ω ( x ) x R n \ 0 并且 V R H n 。则对任意 q < p < w A p q ,下列不等式成立

μ j , Ω L ( f ) L p ( w ) C f L p ( w ) .

引理2 [1] 设零阶齐次函数 Ω L s ( S d 1 ) ( 1 < s ) ,对任意 μ > 0 Ω ( μ x ) = Ω ( x ) x R n \ 0 V R H n 并且 b BMO ( R n ) 。则对任意的 q < p < w A p q ,下列不等式成立

[ b , μ j , Ω L ] ( f ) L p ( w ) C f L p ( w ) .

引理3 [16] 设 V R H d ,则,

(a) 对任意N,存在一个常数C,使得

| K j L ( x , z ) | C ( 1 + | x z | ρ ( x ) ) N 1 | x z | d 1 ;

(b) 对任意N和 0 < δ < min 1 , 1 d q 0 ,存在一个常数C,使得

| K j L ( x , z ) K j L ( y , z ) | C ( 1 + | x z | ρ ( x ) ) N | x y | δ | x z | d 1 + δ ,

其中 | x y | < 2 3 | x z |

引理4 [16] 设 V R H s s d 2 ,则存在两个正常数 C 0 1 N 0 > 0 ,使得对任意的 x , y d ,都有

1 C 0 ( 1 + | x y | ρ ( x ) ) N 0 ρ ( y ) ρ ( x ) C 0 ( 1 + | x y | ρ ( x ) ) N 0 N 0 + 1 .

作为上式的一个直接结果,我们可以得到,对任意的整数 k 1 ,有下面的估计

1 + 2 k r ρ ( y ) 1 C 0 ( 1 + r ρ ( x ) ) N 0 N 0 + 1 ( 1 + 2 k r ρ ( x ) ) ,

对任意 y B ( x , r ) ,其中 x n r > 0 C 0 是(3)式中所定义的。

引理5 [10] 设 w A p ρ , θ ,其中 0 < θ < 1 p < 。则存在两个数 δ , η > 0 和常数 C > 0 ,对球B的任意可测集E,使得

ω ( E ) ω ( B ) C ( | E | | B | ) δ ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) η .

引理6 [10] 设 b BMO ρ , ( d ) w A p ρ , ,其中 1 p < ,则存在常数 C > 0 μ > 0 ,使得对 d 上任意球 B = B ( x 0 , r ) ,我们有

( B | b ( x ) b B | p w ( x ) d x ) 1 p C w ( B ) 1 p ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) μ .

引理7 [10] 设 b BMO ρ , θ ( d ) ,其中 0 < θ < ,则对任意整数 k > 0 ,存在一个常数 C > 0 ,使得对 d 上任意球 B = B ( x 0 , r ) ,我们有

| b 2 k + 1 B b B | C ( k + 1 ) ( 1 + 2 k + 1 r ρ ( x 0 ) ) θ .

定理1的证明 设 B = B ( x 0 , r ) d 中的一个以 x 0 为中心,以r为半径的球,记 f = f 1 + f 2 ,其中 f 1 = f χ 2 B χ B 表示B的特征函数。则有

1 w ( B ) λ p ( B | μ j , Ω L f ( x , t ) | p w ( x ) d x ) 1 p 1 w ( B ) λ p ( B | μ j , Ω L f 1 ( x , t ) | p w ( x ) d x ) 1 P + 1 w ( B ) λ p ( B | μ j , Ω L f 2 ( x , t ) | p w ( x ) d x ) 1 p : = I 1 ( t ) + I 2 ( t ) .

由引理1,可得

I 1 ( t ) = C 1 w ( B ) λ p ( B | μ j , Ω L f 1 ( x , t ) | p w ( x ) d x ) 1 p C w ( 2 B ) λ p w ( B ) λ p ( 1 w ( 2 B ) λ 2 B | f ( x , t ) | p w ( x ) d x ) 1 p C f L ρ , θ p , λ ( w ) w ( 2 B ) λ p w ( B ) λ p ( 1 + 2 r ρ ( x 0 ) ) θ .

对任意权 v A p ρ , θ n 中任意球B,则存在与v和B无关的常数 C > 0 ,使得

v ( 2 B ( x 0 , r ) ) C ( 1 + 2 r ρ ( x 0 ) ) p θ v ( B ( x 0 , r ) ) ,

事实上,对 1 < p < ,应用Hölder不等式,可得

1 2 B 2 B | ( x ) | d x = 1 2 B 2 B | ( x ) | v ( x ) 1 p v ( x ) 1 p d x 1 2 B ( 2 B | ( x ) | p v ( x ) d x ) 1 p ( 2 B v ( x ) p p d x ) 1 p C v ( 2 B ) 1 p ( 2 B | ( x ) | p v ( x ) d x ) 1 p ( 1 + 2 r ρ ( x 0 ) ) θ .

如果我们令 ( x ) = χ B ( x ) ,则以上的表达式就为

| B | | 2 B | C v ( B ) 1 t v ( 2 B ) 1 t ( 1 + 2 r ρ ( x 0 ) ) p θ .

即我们就得到

I 1 ( t ) C f L ρ , θ p , λ ( w ) ( 1 + 2 r ρ ( x 0 ) ) p θ ( 1 + 2 r ρ ( x 0 ) ) θ C f L ρ , θ p , λ ( w ) ( 1 + 2 r ρ ( x 0 ) ) ϑ .

其中 ϑ : = p θ + θ 下面我们估计 I 2 ( t ) ,我们注意到,如果 x B y 2 j + 1 B \ 2 j B j 1 则应用引理3(a),可得

μ j , Ω L ( f 2 ) ( x , t ) ( 0 | ( 2 B ) c | Ω ( x y ) | K j L ( x , y ) f ( y , t ) d y | 2 d t t 3 ) 1 2 j = 1 ( 2 j + 1 B \ 2 j B | Ω ( x y ) | | K j L ( x , y ) | | f ( y , t ) | d y ) ( 2 j 1 r d h h 3 ) 1 2 j = 1 1 | 2 j + 1 B | 1 n 2 j + 1 B \ 2 j B | Ω ( x y ) | 1 ( 1 + | x y | ρ ( x ) ) N 1 | x y | n 1 | f ( y , t ) | d y .

我们注意到,如果 x B y ( 2 B ) c ,则 | y x | ~ | y x 0 | ,应用Hölder不等式和引理4。可得

j = 1 1 | 2 j + 1 B | 1 n 2 j + 1 B \ 2 j B | Ω ( x y ) | 1 ( 1 + | x y | ρ ( x ) ) N 1 | x y | n 1 | f ( y , t ) | d y C j = 1 1 | 2 j + 1 B | 2 j + 1 B \ 2 j B | Ω ( x y ) | ( 1 + 2 j r ρ ( x ) ) N | f ( y , t ) | d y C j = 1 1 | 2 j + 1 B | ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) N N 0 N 0 + 1 ( 1 + 2 j r ρ ( x 0 ) ) N 2 j + 1 B \ 2 j B | Ω ( x y ) | | f ( y , t ) | d y C j = 1 1 | 2 j + 1 B | ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) N N 0 N 0 + 1 ( 1 + 2 j r ρ ( x 0 ) ) N ( 2 j + 1 B \ 2 j B | Ω ( x y ) | s d y ) 1 s ( 2 j + 1 B \ 2 j B | f ( y , t ) | s d y ) 1 s .

下面利用球坐标变换,我们估计

( 2 j + 1 B \ 2 j B | Ω ( x y ) | s d y ) 1 s = ( 2 j 1 r | z | < 2 j + 2 r | Ω ( z ) | s d y ) 1 s = ( 2 j 1 r 2 j + 2 r S n 1 | Ω ( z ) | s ρ n 1 d σ ( z ) d ρ ) 1 s C ( S n 1 | Ω ( z ) | s d σ ( z ) ) 1 s ( 2 j 1 r 2 j + 2 r ρ n 1 d ρ ) 1 s C Ω L s ( S n 1 ) | 2 j + 1 B | 1 s .

下面应用Hölder不等式,且 w A p ρ , θ ,则

( 2 j + 1 B \ 2 j B | f ( y , t ) | s d y ) 1 s ( 2 j + 1 B | f ( y , t ) | s w ( y ) 1 p 1 1 p 1 d y ) 1 s ( 2 j + 1 B | f ( y , t ) | p 1 s w ( y ) d y ) 1 p 1 s ( 2 j + 1 B w ( y ) p 1 p 1 d y ) 1 p 1 s C ( 2 j + 1 B | f ( y , t ) | p w ( y ) d y ) 1 p ( 2 j + 1 B w ( y ) 1 p 1 1 d y ) p 1 1 p C f L ρ , θ p , λ ( w ) w ( 2 j + 1 B ) λ 1 p ( 1 + 2 j + 1 r ρ ( x 0 ) ) θ + θ | 2 j + 1 B | 1 p 1 s + 1 p 1 s C f L ρ , θ p , λ ( w ) w ( 2 j + 1 B ) λ 1 p ( 1 + 2 j + 1 r ρ ( x 0 ) ) θ + θ | 2 j + 1 B | 1 s .

因此,由上面的估计我们可以得到

| μ j , Ω L f 2 ( x , t ) | C f L ρ , θ p , λ ( w ) j = 1 w ( 2 j + 1 B ) λ 1 p ( 1 + 2 j + 1 r ρ ( x 0 ) ) N + θ + θ ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) N ( N 0 N 0 + 1 ) .

因此,可以得到

I 2 ( t ) C f L ρ , θ p , λ ( w ) ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) N ( N 0 N 0 + 1 ) j = 1 w ( B ) 1 λ p w ( 2 j + 1 B ) 1 λ p ( 1 + 2 j + 1 r ρ ( x 0 ) ) N + θ + θ C f L ρ , θ p , λ ( w ) ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) N ( N 0 N 0 + 1 ) j = 1 ( B 2 j + 1 B ) δ ( 1 λ p ) ( 1 + 2 j + 1 r ρ ( x 0 ) ) N + θ + θ + η ( 1 λ p ) .

因此,取N足够大,使得 N > θ + θ + η ( 1 λ p ) 我们可得到

I 2 ( t ) C f L ρ , θ p , λ ( w ) ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) N ( N 0 N 0 + 1 ) j = 1 ( B 2 j + 1 B ) δ ( 1 λ p ) C f L ρ , θ p , λ ( w ) ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) N ( N 0 N 0 + 1 ) .

结合 I 1 ( t ) I 2 ( t ) 的估计,我们令 ϑ = max { ϑ , N ( N 0 N 0 + 1 ) } ,可以得到下面式子

sup x R n , ρ > 0 ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) ϑ ( 1 w ( B ρ ( x ) ) λ B ρ ( x ) | μ j , Ω L f ( x , t ) | p w ( x ) d x ) 1 p C sup x R n , ρ > 0 ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) θ ( 1 w ( B ρ ( x ) ) λ B ρ ( x ) | f ( x , t ) | p w ( x ) d x ) 1 p .

在上式两边q次方,再在 ( 0, T ) ( t 0 ρ , t 0 + ρ ) 上积分,得到

( 0, T ) ( t 0 ρ , t 0 + ρ ) sup x R n , ρ > 0 ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) ϑ q ( 1 w ( B ρ ( x ) ) λ B ρ ( x ) | μ j , Ω L f ( x , t ) | p w ( x ) d x ) q p d t C ( 0, T ) ( t 0 ρ , t 0 + ρ ) sup x R n , ρ > 0 ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) θ q ( 1 w ( B ρ ( x ) ) λ B ρ ( x ) | f ( x , t ) | p w ( x ) d x ) q p d t .

不等号两边乘 1 ρ μ ,再取上确界,两边再 1 q 次方,就可得到

( sup t 0 ( 0 , T ) , ρ > 0 1 ρ μ ( 0, T ) ( t 0 ρ , t 0 + ρ ) sup x R n , ρ > 0 ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) ϑ q ( 1 w ( B ρ ( x ) ) λ B ρ ( x ) | μ j , Ω L f ( x , t ) | p w ( x ) d y ) q p d t ) 1 q ( sup t 0 ( 0 , T ) , ρ > 0 1 ρ μ ( 0, T ) ( t 0 ρ , t 0 + ρ ) sup x R n , ρ > 0 ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) θ q ( 1 w ( B ρ ( x ) ) λ B ρ ( x ) | f ( x , t ) | p w ( x ) d x ) q p d t ) 1 q .

定理2的证明 设 B = B ( x 0 , r ) d 中的一个以 x 0 为中心,以r为半径的球,记 f = f 1 + f 2 ,其中 f 1 = f χ 2 B χ B 表示B的特征函数。则有

1 w ( B ) λ p ( B | [ b , μ j , Ω L ] f ( x , t ) | p w ( x ) d x ) 1 p 1 w ( B ) λ p ( B | [ b , μ j , Ω L ] f 1 ( x , t ) | p w ( x ) d x ) 1 p + 1 w ( B ) λ p ( B | [ b , μ j , Ω L ] f 2 ( x , t ) | p w ( x ) d x ) 1 p : = J 1 ( t ) + J 2 ( t ) .

由引理2可得

J 1 ( t ) = 1 w ( B ) λ p ( B | [ b , μ j , Ω L ] f 1 ( x , t ) | p w ( x ) d x ) 1 p C 1 w ( B ) λ p ( 2 B | f ( x , t ) | p w ( x ) d x ) 1 p C w ( 2 B ) λ p w ( B ) λ p ( 1 w ( 2 B ) λ 2 B | f ( x , t ) | p w ( x ) p d x ) 1 p C f L ρ , θ p , λ ( w ) w ( 2 B ) λ p w ( B ) λ p ( 1 + 2 r ρ ( x 0 ) ) θ .

下面我们估计 J 2 ( t ) ,对任意的 x B ,我们就要

| [ b , μ j , Ω L ] f 2 ( x , t ) | | b ( x ) b B | ( 0 | ( 2 B ) c { y : | x y | h } | Ω ( x y ) | K j L ( x , y ) f ( y , t ) d y | 2 d h h 3 ) 1 2 + ( 0 | ( 2 B ) c { y : | x y | h } | Ω ( x y ) | | b ( y ) b B | K j L ( x , y ) f ( y , t ) d y | 2 d h h 3 ) 1 2 : = J 21 + J 22 .

由定理1的证明可知

| μ j , Ω L f 2 ( x , t ) | C f L ρ , θ p , λ ( w ) j = 1 w ( 2 j + 1 B ) λ 1 p ( 1 + 2 j + 1 r ρ ( x 0 ) ) N + θ + θ ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) N ( N 0 N 0 + 1 )

J 21 C | b ( x ) b B | f L ρ , θ p , λ ( w ) j = 1 w ( 2 j + 1 B ) λ 1 p ( 1 + 2 j + 1 r ρ ( x 0 ) ) N + θ + θ ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) N ( N 0 N 0 + 1 )

因此,应用Hölder不等式和引理5,可得

1 w ( B ) λ p ( B J 21 p w ( x ) d x ) 1 p C f L ρ , θ p , λ ( w ) j = 1 w ( B ) 1 λ p w ( 2 j + 1 B ) 1 λ p ( 1 + 2 j + 1 r ρ ( x 0 ) ) N + θ + θ ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) N ( N 0 N 0 + 1 ) ( 1 w ( B ) B | b ( x ) b B | p w ( x ) d x ) 1 p C f L ρ , θ p , λ ( w ) ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) N ( N 0 N 0 + 1 ) + μ j = 1 w ( B ) 1 λ p w ( 2 j + 1 B ) 1 λ p ( 1 + 2 j + 1 r ρ ( x 0 ) ) N + θ + θ C f L ρ , θ p , λ ( w ) ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) N ( N 0 N 0 + 1 ) + μ j = 1 ( | B | | 2 j + 1 B | ) δ ( 1 λ p ) ( 1 + 2 j + 1 r ρ ( x 0 ) ) N + θ + θ + η ( 1 λ p ) .

下面我们估计 J 22 ,我们注意到,如果 x B y ( 2 B ) c ,则 | y x | ~ | y x 0 | 。因此应用引理3,可得

J 22 C j = 1 1 | 2 j + 1 B | 1 n 2 j + 1 B \ 2 j B | Ω ( x y ) | | b ( y ) b B | | K j L ( x , y ) f ( y , t ) | d y C j = 1 1 | 2 j + 1 B | 1 n 2 j + 1 B \ 2 j B | Ω ( x y ) | | b ( y ) b B | ( 1 + | x y | ρ ( x ) ) N 1 | x y | n 1 | f ( y , t ) | d y C j = 1 1 | 2 j + 1 B | 2 j + 1 B \ 2 j B | Ω ( x y ) | | b ( y ) b B | ( 1 + | x 0 y | ρ ( x ) ) N | f ( y , t ) | d y C j = 1 1 | 2 j + 1 B | 2 j + 1 B \ 2 j B | Ω ( x y ) | | b ( y ) b B | ( 1 + | 2 j r | ρ ( x ) ) N | f ( y , t ) | d y C j = 1 1 | 2 j + 1 B | 2 j + 1 B \ 2 j B | Ω ( x y ) | | b ( y ) b B | ( 1 + | r | ρ ( x ) ) N ( N 0 N 0 + 1 ) ( 1 + | 2 j + 1 r | ρ ( x ) ) N | f ( y , t ) | d y C j = 1 ( 1 + | r | ρ ( x ) ) N ( N 0 N 0 + 1 ) ( 1 + | 2 j + 1 r | ρ ( x ) ) N 1 | 2 j + 1 B | 2 j + 1 B \ 2 j B | Ω ( x y ) | | b ( y ) b B | | f ( y , t ) | d y .

下面对任意的整数 j 1 ,我们有

1 | 2 j + 1 B | 2 j + 1 B \ 2 j B | Ω ( x y ) | | b ( y ) b B | | f ( y , t ) | d y 1 | 2 j + 1 B | 2 j + 1 B \ 2 j B | Ω ( x y ) | | b ( y ) b 2 j + 1 B | | f ( y , t ) | d y + 1 | 2 j + 1 B | | b 2 j + 1 B b B | 2 j + 1 B \ 2 j B | Ω ( x y ) | | f ( y , t ) | d y = : I 21 + I 22 .

下面应用Hölder不等式和引理6可得

I 21 1 | 2 j + 1 B | ( 2 j + 1 B | b ( y ) b 2 j + 1 B | s | f ( y , t ) | s d y ) 1 s ( 2 j + 1 B | Ω ( x y ) | s ) 1 s C 1 | 2 j + 1 B | 1 1 s ( 2 j + 1 B | f ( y , t ) | p 1 s w ( y ) d y ) 1 p 1 s ( 2 j + 1 B | b ( y ) b 2 j + 1 B | p 1 s w ( y ) p 1 p 1 d y ) 1 p 1 s C f L ρ , θ p , λ ( w ) w ( 2 j + 1 B ) λ p | 2 j + 1 B | ( 1 + 2 j + 1 r ρ ( x 0 ) ) θ w p p ( 2 j + 1 B ) 1 p ( 1 + 2 j + 1 r ρ ( x 0 ) ) μ C f L ρ , θ p , λ ( w ) w ( 2 j + 1 B ) λ p | 2 j + 1 B | ( 1 + 2 j + 1 r ρ ( x 0 ) ) θ + μ | 2 j + 1 B | 1 p | 2 j + 1 B | 1 p w ( 2 j + 1 B ) 1 p ( 1 + 2 j + 1 r ρ ( x 0 ) ) θ C f L ρ , θ p , λ ( w ) w ( 2 j + 1 B ) λ 1 p ( 1 + 2 j + 1 r ρ ( x 0 ) ) θ + μ + θ .

由定理1的证明可得

2 j + 1 B \ 2 j B | Ω ( x y ) | | f ( y , t ) | d y C Ω L s ( S n 1 ) | 2 j + 1 B | 1 s f L ρ , θ p , λ ( w ) w ( 2 j + 1 B ) λ 1 p ( 1 + 2 j + 1 r ρ ( x 0 ) ) θ + θ | 2 j + 1 B | 1 s .

因此,应用引理7,可得

I 22 = 1 | 2 j + 1 B | | b 2 j + 1 B b B | 2 j + 1 B \ 2 j B | Ω ( x y ) | | f ( y , t ) | d y C f L ρ , θ p , λ ( w ) ( j + 1 ) w ( 2 j + 1 B ) λ 1 p ( 1 + 2 j + 1 r ρ ( x 0 ) ) θ + θ + θ .

因此,结合 I 21 I 22 的估计可得

1 | 2 j + 1 B | 2 j + 1 B \ 2 j B | Ω ( x y ) | | b ( y ) b B | | f ( y , t ) | d y C f L ρ , θ p , λ ( w ) ( j + 1 ) w ( 2 j + 1 B ) λ 1 p ( 1 + 2 j + 1 r ρ ( x 0 ) ) θ + θ + θ + μ

因此,应用引理5可得

1 w ( B ) λ p ( B J 22 p d x ) 1 p C f L ρ , θ p , λ ( w ) ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) N ( N 0 N 0 + 1 ) j = 1 ( j + 1 ) w ( B ) 1 λ p w ( 2 j + 1 B ) 1 λ p ( 1 + 2 j + 1 r ρ ( x 0 ) ) θ + θ + θ + μ N C f L ρ , θ p , λ ( w ) ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) N ( N 0 N 0 + 1 ) j = 1 ( j + 1 ) ( | B | | 2 j + 1 B | ) δ ( 1 λ p ) ( 1 + 2 j + 1 r ρ ( x 0 ) ) θ + θ + θ + μ N + η ( 1 λ p ) .

结合以上的估计,我们可得

J 2 ( t ) = 1 w ( B ) λ p ( B J 21 p d x ) 1 p + 1 w ( B ) λ p ( B J 22 p d x ) 1 p C f L ρ , θ p , λ ( w ) ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) μ + N ( N 0 N 0 + 1 ) j = 1 ( j + 1 ) ( | B | | 2 j + 1 B | ) δ ( 1 λ p ) ( 1 + 2 j + 1 r ρ ( x 0 ) ) θ + θ + θ + μ N + η ( 1 λ p ) .

取N足够大,使得 N > θ + θ + θ + μ + η ( 1 λ p ) ,则

J 2 ( t ) C f L ρ , θ p , λ ( w ) ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) μ + N ( N 0 N 0 + 1 ) j = 1 ( j + 1 ) ( | B | | 2 j + 1 B | ) δ ( 1 λ p ) C f L ρ , θ p , λ ( w ) ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) μ + N ( N 0 N 0 + 1 ) .

结合 J 1 ( t ) J 2 ( t ) 的估计,我们令 ϑ = max { ϑ , μ + N ( N 0 N 0 + 1 ) } ,则可以得到

sup x R n , ρ > 0 ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) ϑ ( 1 w ( B ρ ( x ) ) λ B ρ ( x ) | [ b , μ j , Ω L ] f ( x , t ) | p w ( x ) d x ) 1 p C sup x R n , ρ > 0 ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) θ ( 1 w ( B ρ ( x ) ) λ B ρ ( x ) | f ( x , t ) | p w ( x ) d x ) 1 p .

在上式两边q次方,再在 ( 0, T ) ( t 0 ρ , t 0 + ρ ) 上积分,得到

( 0, T ) ( t 0 ρ , t 0 + ρ ) sup x R n , ρ > 0 ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) ϑ q ( 1 w ( B ρ ( x ) ) λ B ρ ( x ) | [ b , μ j , Ω L ] f ( x , t ) | p w ( x ) d x ) q p d t C ( 0, T ) ( t 0 ρ , t 0 + ρ ) sup x R n , ρ > 0 ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) θ q ( 1 w ( B ρ ( x ) ) λ B ρ ( x ) | f ( x , t ) | p w ( x ) d x ) q p d t .

不等号两边乘 1 ρ μ ,再取上确界,两边再 1 q 次方,就可得到

( sup t 0 ( 0 , T ) , ρ > 0 1 ρ μ ( 0, T ) ( t 0 ρ , t 0 + ρ ) sup x R n , ρ > 0 ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) ϑ q ( 1 w ( B ρ ( x ) ) λ B ρ ( x ) | [ b , μ j , Ω L ] f ( x , t ) | p w ( x ) d x ) q p d t ) 1 q ( sup t 0 ( 0 , T ) , ρ > 0 1 ρ μ ( 0, T ) ( t 0 ρ , t 0 + ρ ) sup x R n , ρ > 0 ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) θ q ( 1 w ( B ρ ( x ) ) λ B ρ ( x ) | f ( x , t ) | p w ( x ) d x ) q p d t ) 1 q .

定理3的证明 设 B = B ( x 0 , r ) d 中的一个以 x 0 为中心,以r为半径的球,记 f = f 1 + f 2 ,其中 f 1 = f χ 4 B χ B 表示B的特征函数。则有

1 | B | B | μ j , Ω L f ( x , t ) ( μ j , Ω L f ) B | d x 1 | B | B | μ j , Ω L f 1 ( x , t ) ( μ j , Ω L f 1 ) B | d x + 1 | B | B | μ j , Ω L f 2 ( x , t ) ( μ j , Ω L f 2 ) B | d x = : K 1 ( t ) + K 2 ( t ) .

下面我们估计 K 1 ( t ) ,令 λ = p q 由Hölder不等式和引理1可得

K 1 ( t ) 2 | B | B | μ j , Ω L f 1 ( x , t ) | d x 2 | B | ( B | μ j , Ω L f 1 ( x , t ) | q w ( x ) q d x ) 1 q ( B w ( x ) q d x ) 1 q C | B | ( 4 B | f ( x , t ) | p w ( x ) p d x ) 1 p ( B w ( x ) q d x ) 1 q C f L ρ , θ p , λ ( w p , w q ) w q ( 4 B ) λ p | B | ( B w ( x ) q d x ) 1 q ( 1 + 4 r ρ ( x 0 ) ) θ C f L ρ , θ p , λ ( w p , w q ) w q ( 4 B ) 1 q w q ( B ) 1 q ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) θ ( 1 + 4 r ρ ( x 0 ) ) θ C f L ρ , θ p , λ ( w p , w q ) ( 1 + 4 r ρ ( x 0 ) ) 2 θ ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) θ ( 1 + 4 r ρ ( x 0 ) ) θ .

因此,我们令 ϑ : = 3 θ + θ ,则

K 1 ( t ) C f L ρ , θ p , λ ( w p , w q ) ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) ϑ

下面我们估计 K 2 ( t ) ,对任意 x B ( x 0 , r ) ,应用引理3(b),则

| μ j , Ω L f 2 ( x , t ) ( μ j , Ω L f 2 ) B | = | 1 | B | B [ μ j , Ω L f 2 ( x , t ) μ j , Ω L f 2 ( y , t ) ] d y | = | 1 | B | B ( 0 | ( 4 B ) c | Ω ( x z ) | K j L ( x , z ) f ( z , t ) d z | d h h 3 ) 1 2 d y | | 1 | B | B ( 0 | ( 4 B ) c | Ω ( y z ) | K j L ( y , z ) f ( z , t ) d z | d h h 3 ) 1 2 d y | C 1 | B | j = 2 1 | 2 j + 1 B | 1 n B ( 2 j + 1 B \ 2 j B | Ω ( x z ) Ω ( y z ) | | K j L ( x , z ) K j L ( y , z ) | | f ( z , t ) | d z ) d y C 1 | B | j = 2 1 | 2 j + 1 B | 1 n B ( 2 j + 1 B \ 2 j B | Ω ( x z ) Ω ( y z ) | ( 1 + | x z | ρ ( x ) ) N | x y | δ | x z | n 1 + δ | f ( z , t ) | d z ) d y .

我们注意到 | x y | | x z | 2 ,若 x , y B z ( 4 B ) c ,则 | x z | ~ | x 0 z | ,因此,可得

| μ j , Ω L f 2 ( x , t ) ( μ j , Ω L f 2 ) B | C 1 | B | j = 2 1 | 2 j + 1 B | 1 n B ( 2 j + 1 B \ 2 j B | Ω ( x z ) Ω ( y z ) | ( 1 + | x 0 z | ρ ( x ) ) N r δ | x 0 z | n 1 + δ | f ( z , t ) | d z ) d y C j = 2 1 2 j δ 1 | 2 j + 1 B | 2 j + 1 B \ 2 j B | Ω ( x z ) Ω ( y z ) | ( 1 + 2 j r ρ ( x ) ) N | f ( z , t ) | d z C j = 2 1 2 j δ ( 1 + r ρ ( x ) ) N ( N 0 N 0 + 1 ) ( 1 + 2 j + 1 r ρ ( x ) ) N 1 | 2 j + 1 B | 2 j + 1 B \ 2 j B | Ω ( x z ) Ω ( y z ) | | f ( z , t ) | d z C j = 2 1 2 j δ ( 1 + r ρ ( x ) ) N ( N 0 N 0 + 1 ) ( 1 + 2 j + 1 r ρ ( x ) ) N ω ( 2 | x y | | x z | ) 1 | 2 j + 1 B | 2 j + 1 B \ 2 j B | f ( z , t ) | d z .

下面令 k = p q 且应用Hölder不等式和引理5可得

1 | 2 j + 1 B | 2 j + 1 B \ 2 j B | f ( z , t ) | d z 1 | 2 j + 1 B | ( 2 j + 1 B | f ( z , t ) | p w ( z ) p d z ) 1 p ( 2 j + 1 B w ( z ) p d z ) 1 p C f L ρ , θ p , λ ( w p , w q ) ( 1 + 2 j + 1 r ρ ( x 0 ) ) θ w q ( 2 j + 1 B ) λ p w q ( 2 j + 1 B ) 1 q ( 1 + 2 j + 1 r ρ ( x 0 ) ) θ C f L ρ , θ p , λ ( w p , w q ) ( 1 + 2 j + 1 r ρ ( x 0 ) ) θ + θ .

因此,取N足够大,使得 N > θ + θ

| μ j , Ω L f 2 ( x , t ) ( μ j , Ω L f 2 ) B | C f L ρ , θ p , λ ( w p , w q ) j = 2 1 2 j δ ( 1 + r ρ ( x ) ) N ( N 0 N 0 + 1 ) ( 1 + 2 j + 1 r ρ ( x ) ) N + θ + θ ω ( 2 | x y | | x z | ) C f L ρ , θ p , λ ( w p , w q ) ( 1 + r ρ ( x ) ) N ( N 0 N 0 + 1 ) j = 2 1 2 j δ ω ( 2 | x y | | x z | ) C f L ρ , θ p , λ ( w p , w q ) ( 1 + r ρ ( x ) ) N ( N 0 N 0 + 1 ) j = 2 ω ( 1 2 k 1 ) .

由于

j = 2 ω ( 1 2 k 1 ) = 1 log 2 j = 2 ω ( 1 2 k 1 ) 1 2 k 1 1 2 k 2 d δ δ 1 log 2 j = 2 1 2 k 1 1 2 k 2 ω ( δ ) d δ δ 1 log 2 0 1 ω ( δ ) d δ δ < .

因此

| μ j , Ω L f 2 ( x , t ) ( μ j , Ω L f 2 ) B | C f L ρ , θ p , λ ( w p , w q ) ( 1 + r ρ ( x ) ) N ( N 0 N 0 + 1 ) .

我们令 ϑ = max { ϑ , N ( N 0 N 0 + 1 ) } ,则可以得到下面不等式

sup x R n , ρ > 0 ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) ϑ 1 | B | B ρ ( x ) | μ j , Ω L f ( x , t ) ( μ j , Ω L f ) B | d x C sup x R n , ρ > 0 ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) θ ( 1 w q ( B ρ ( x ) ) λ B ρ ( x ) | f ( x , t ) | p w ( x ) p d x ) 1 p .

在上式两边q次方,再在 ( 0, T ) ( t 0 ρ , t 0 + ρ ) 上积分,得到

( 0, T ) ( t 0 ρ , t 0 + ρ ) sup x R n , ρ > 0 ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) ϑ q ( 1 | B | B ρ ( x ) | μ j , Ω L f ( x , t ) ( μ j , Ω L f ) B | d x ) q d t C ( 0, T ) ( t 0 ρ , t 0 + ρ ) sup x R n , ρ > 0 ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) θ q ( 1 w q ( B ρ ( x ) ) λ B ρ ( x ) | f ( x , t ) | p w ( x ) p d x ) q p d t .

不等号两边乘 1 ρ μ ,再取上确界,两边再 1 q 次方,就可得到

( sup t 0 ( 0, T ) , ρ > 0 1 ρ μ ( 0, T ) ( t 0 ρ , t 0 + ρ ) sup x R n , ρ > 0 ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) ϑ q ( 1 | B | B ρ ( x ) | μ j , Ω L f ( x , t ) ( μ j , Ω L f ) B | d x ) q d t ) 1 q ( sup t 0 ( 0, T ) , ρ > 0 1 ρ μ ( 0, T ) ( t 0 ρ , t 0 + ρ ) sup x R n , ρ > 0 ( 1 + r ρ ( x 0 ) ) θ q ( 1 w q ( B ρ ( x ) ) λ B ρ ( x ) | f ( x , t ) | p w ( x ) p d x ) q p d t ) 1 q .

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