О кратно монотонных функциях
Р. М. Тригуб Сумский государственный университет
Аннотация:
По тематике и методу статья относится к классическому анализу.
Винеровская банахова алгебра (нормированное кольцо)
$A(\mathbb{R}^d),d\in \mathbb N,$ представляет собой пространство преобразований Фурье
функций из
$L_1(\mathbb{R}^d)$ (умножение поточечное). Принадлежность этой алгебре является существенной для мультипликаторов
Фурье из
$L_1$ в
$L_1$ и определяющей для сходимости на пространстве
$L_1$ методов суммирования рядов и интегралов Фурье,
задаваемых одной функцией-множителем.
Функцию
$f$ на
$\mathbb{R}_+=(0,+\infty)$ называют
$m$-
кратно монотонной, если
$(-1)^{\nu}f^{(\nu)} (t)\ge 0$ при
$t\in \mathbb{R}_+$
и
$0\le \nu \le m+1$. Давно известно для таких функций интегральное представление Шенберга (I. J. Schoenberg), которое при
$m\to\infty$ переходит
в формулу С. Н. Бернштейна для вполне монотонных функций.
Обозначим через
$V_0(\mathbb{R}_+)$ множество функций ограниченной вариации на
$\mathbb{R}_+$, т. е., множество функций, представимых в виде
разности двух ограниченных монотонных функций. При
$m\in \mathbb N$ через
$V_m(\mathbb{R}_+)$ обозначим пространство функций из
$V_{0,loc}(\mathbb{R}_+)$ с условием
$
\|f\|_{V_m}=\sup_{t\in \mathbb{R}_+} |f(t)| + \int_0^\infty t^m|df^{(m)}(t)|< \infty.
$
Это банахова алгебра. Для того чтобы функция
$f$ принадлежала
$V_m(\mathbb{R}_+)$, необходимо и достаточно, чтобы ее можно было представить в виде разности двух ограниченных функций с выпуклыми производными порядка
$m-1$ (теорема 1).
В данной работе рассмотрен также вопрос о принадлежности
$A(\mathbb{R}^d)$ функций вида
$f_0(|x|_{p,d})$, где
$x=(x_1,\ldots,x_d)\in\mathbb{R}^d,$\;
$|x|_{\infty,d} =\max\limits_{1\le j\le d}|x_j|,$\;
$|x|_{p,d}= \big(\sum_{j=1}^d |x_j|^p\big)^{1/p}$ при
$p\in (0,\infty)$.
Случай
$p=2$ (радиальные функции) хорошо изучен, включая признак Пойя — Аски
(G. Pólya – R. Askey) положительной определенности функций на
$\mathbb {R}^d$.
Сформулируем следствия из полученной здесь теоремы 2:
1) если
$f_0\in C_0[0,\infty)$ и
$f_0\in V_d(\mathbb{R}_+),$ то при
$p\in [1,\infty]$
функция
$f_0(|x|_{p,d})$ принадлежит
$A(\mathbb{R}^d);$
2) если
$f_0\in C_0[0,\infty)$ и
$f_0\in V_{d+1}(\mathbb{R}_+),$ то при
$p\in (0,1)$
функция
$f_0(|x|_{p,d})$ принадлежит
$A(\mathbb{R}^d).$
Приведены примеры, среди которых одна осциллирующая функция.
Ключевые слова:
функции ограниченной вариации, выпуклые, кратно монотонные, вполне монотонные и положительно определенные на $\mathbb{R}_+$, преобразование Фурье.
УДК:
517.5
MSC: 26A48,
42A38,
26A45,
42B35 Поступила в редакцию: 13.04.2017
DOI:
10.21538/0134-4889-2017-23-3-257-271