SlideShare a Scribd company logo
1 of 71
Download to read offline
Neke primjene multilinearnih singularnih integrala
Vjekoslav Kovaˇc, PMF–MO, Sveuˇciliˇste u Zagrebu
HRZZ UIP-2017-05-4129 (MUNHANAP)
Kolokvij Znanstvenog razreda SMD-a
PMF, Sveuˇciliˇste u Splitu
18. 1. 2019.
Veze s drugim podruˇcjima
harmonijska analiza na Rn
omedenost
singularnih
integrala
Veze s drugim podruˇcjima
harmonijska analiza na Rn
omedenost
singularnih
integrala
``
||
konvergencija
Fourierovih
redova i integrala
Fourierova analiza
Veze s drugim podruˇcjima
harmonijska analiza na Rn
omedenost
singularnih
integrala
``
||
qq
××
konvergencija
Fourierovih
redova i integrala
Fourierova analiza
ergodiˇcki
teoremi
dinamiˇcki sustavi
Veze s drugim podruˇcjima
harmonijska analiza na Rn
omedenost
singularnih
integrala
``
||
yy

qq
××
konvergencija
Fourierovih
redova i integrala
Fourierova analiza
ergodiˇcki
teoremi
dinamiˇcki sustavi
ocjene
martingala
teorija vjerojatnosti
Veze s drugim podruˇcjima
harmonijska analiza na Rn
omedenost
singularnih
integrala
``
||
yy

qq
××
ˆˆ
$$
konvergencija
Fourierovih
redova i integrala
Fourierova analiza
ergodiˇcki
teoremi
dinamiˇcki sustavi
ocjene
martingala
teorija vjerojatnosti
teorija
rasprˇsenja
diferencijalne jednadˇzbe
Veze s drugim podruˇcjima
harmonijska analiza na Rn
omedenost
singularnih
integrala
``
||
˜˜
44
yy

qq
××
ˆˆ
$$
konvergencija
Fourierovih
redova i integrala
Fourierova analiza
ekstremalna
aritmetiˇcka
kombinatorika
kombinatorika
ergodiˇcki
teoremi
dinamiˇcki sustavi
ocjene
martingala
teorija vjerojatnosti
teorija
rasprˇsenja
diferencijalne jednadˇzbe
Singularni integral
Integralni operator sa singularnom jezgrom
Linearan
(Tf )(x) := p.v.
Rn
K(x, y)f (y)dy
Singularni integral
Integralni operator sa singularnom jezgrom
Linearan
(Tf )(x) := p.v.
Rn
K(x, y)f (y)dy
Jezgra K(x, y) je “kontrolirano singularna” blizu dijagonale x = y
Npr. K(x, y) = 1
x−y (za n = 1) ili K(x, y) = x1−y1
|x−y|n+1 (za n ≥ 2)
Glavna vrijednost integrala: p.v.
Rn
= lim
ε 0 {y∈Rn : |x−y|ε}
Singularni integral
Integralni operator sa singularnom jezgrom
Linearan
(Tf )(x) := p.v.
Rn
K(x, y)f (y)dy
Zanimaju nas Lp ocjene:
Tf Lp(Rn) ≤ Cp f Lp(Rn)
f Lp(Rn) := Rn |f (x)|pdx
1/p
, 0  p  ∞
f L∞(Rn) := ess supx∈Rn |f (x)|
Singularni integral
Integralni operator sa singularnom jezgrom
Linearan
(Tf )(x) := p.v.
Rn
K(x − y)f (y)dy
Alberto P. Calder´on Antoni Zygmund
(1920.–1998.) (1900.–1992.)
Singularni integral
Integralni operator sa singularnom jezgrom
Linearan
(Tf )(x) := p.v.
Rn
K(x, y)f (y)dy
Elias M. Stein Guido L. Weiss
(1931.–2018.)
Singularni integral
Integralni operator sa singularnom jezgrom
Maksimalan
(Tmax
f )(x) := sup
ε0 {y∈Rn : |x−y|ε}
Kε(x, y)f (y)dy
Kε(x, y) = K(x, y) ili Kε(x, y) = 1
εn K(1
ε x, 1
ε y)
Singularni integral
Integralni operator sa singularnom jezgrom
Varijacijski
(Tr−var
f )(x) :=
{y∈Rn : |x−y|ε}
Kε(x, y)f (y)dy
V r
ε
θ(ε) V r
ε
:= sup
0ε0ε1...εm
m
j=1 |θ(εj )−θ(εj−1)|r 1/r
+ sup
ε0
|θ(ε)|
θ V r
ε
daje kvantitativnu ocjenu broja skokova funkcije θ
Singularni integral
Integralni operator sa singularnom jezgrom
Multilinearan
(f1, f2, . . . , fk) → T(f1, f2, . . . , fk)
Singularni integral
Integralni operator sa singularnom jezgrom
Multilinearan
(f1, f2, . . . , fk) → T(f1, f2, . . . , fk)
T(f1, f2, . . . , fk)(x) := p.v.
Ω
K(x, y1, y2, . . . , yk)
f1(y1)f2(y2) . . . fk(yk) dσ(y1, y2, . . . , yk)
Ω = neka (hiper-)ravnina, σ = Hausdorffova mjera na Ω
Npr. T(f , g)(x) := p.v. R
1
t f (x−t)g(x+t)dt
T(f , g)(x, y) := p.v. R
1
t f (x+t, y)g(x, y +t)dt
T(f , g)(x, y) := p.v. R2
s
(s2+t2)3/2 f (x+s, y)g(x, y +t) dsdt
Singularni integral
Integralni operator sa singularnom jezgrom
Multilinearan
(f1, f2, . . . , fk) → T(f1, f2, . . . , fk)
Zanimaju nas Lp ocjene:
T(f1, f2, . . . , fk) Lp(Rn) ≤ Cp,p1,...,pk
k
j=1
fj L
pj (Rn)
za eksponente koji zadovoljavaju npr. 1
p = k
j=1
1
pj
(relacija ovisi o “skaliranju”, tj. strukturi od T)
Singularni integral
Integralni operator sa singularnom jezgrom
Multilinearan
(f1, f2, . . . , fk) → T(f1, f2, . . . , fk)
Ronald R. Coifman Yves F. Meyer
Singularni integral
Integralni operator sa singularnom jezgrom
Multilinearan
(f1, f2, . . . , fk) → T(f1, f2, . . . , fk)
Michael T. Lacey Christoph M. Thiele
1. Hilbertova transformacija
(Tf )(x) := p.v.
R
f (x − t)
dt
πt
1. Hilbertova transformacija
(Tf )(x) := p.v.
R
f (x − t)
dt
πt
Rezultati
Tf Lp(R) ≤ Cp f Lp(R) za 1  p  ∞ (Riesz, 1928.)
Tr−var f Lp(R) ≤ Cp,r f Lp(R) za 1  p  ∞, r  2
(Campbell, Jones, Reinhold i Wierdl, 2000.)
1. Hilbertova transformacija
(Tf )(x) := p.v.
R
f (x − t)
dt
πt
Tehnike
Fourierova transformacija:
(Tf )(ξ) = (−i sgnξ) ˆf (ξ)
Dokaz.
(Tf )(x) = p.v.
1
πx
∗ f (x)
(Tf )(ξ) = p.v.
1
πx
(ξ) ˆf (ξ) = (−i sgnξ) ˆf (ξ)
1. Hilbertova transformacija
(Tf )(x) := p.v.
R
f (x − t)
dt
πt
Tehnike
Fourierova transformacija:
(Tf )(ξ) = (−i sgnξ) ˆf (ξ)
Izometriˇcnost na L2(R):
Tf L2(R) = Tf L2(R) = (−i sgnξ) ˆf (ξ) L2
ξ(R) = ˆf L2(R) = f L2(R)
po Plancherelovoj jednakosti
1. Hilbertova transformacija
(Tf )(x) := p.v.
R
f (x − t)
dt
πt
Tehnike
Vali´cne baze:
ψj,k(x) := 2−j/2ψ(2−j x − k) i.e. ψj,k = Dil2j Trkψ
(Dilaf )(x) := a−1/2f (a−1x), (Trkf )(x) := f (x − k)
ψj,k j,k∈Z
je ortonormirana baza od L2(R)
T prevodi vali´cnu bazu u vali´cnu bazu
1. Hilbertova transformacija
(Tf )(x) := p.v.
R
f (x − t)
dt
πt
Tehnike
T prevodi vali´cnu bazu u vali´cnu bazu
Dokaz. T je unitaran ⇒ prevodi ONB u ONB
T komutira s translacijama i dilatacijama:
T(Trkf )(x) = p.v.
R
f (x−t−k)
dt
πt
= (Tf )(x−k) = Trk(Tf )(x)
T(Dilaf )(x) = p.v.
R
1
√
a
f
x−t
a
dt
πt
=
1
√
a
(Tf )
x
a
= Dila(Tf )(x)
1. Hilbertova transformacija
(Tf )(x) := p.v.
R
f (x − t)
dt
πt
Tehnike
Vremensko-frekvencijski portret:
8
4
2
1
876543210
1. Hilbertova transformacija
(Tf )(x) := p.v.
R
f (x − t)
dt
πt
Primjena: Veza s Fourierovom analizom
Konvergencija Fourierovog integrala/reda u Lp normi
(Riesz, 1928.)
Za f ∈ Lp(R), 1  p ≤ 2 vrijedi
lim
N→∞
N
−N
ˆf (ξ)e2πixξ
dξ = f (x) u Lp(R)
1. Hilbertova transformacija
(Tf )(x) := p.v.
R
f (x − t)
dt
πt
Primjena: Veza s Fourierovom analizom
Konvergencija Fourierovog integrala/reda u Lp normi
(Riesz, 1928.)
Za f ∈ Lp(R), 1  p ≤ 2 vrijedi
lim
N→∞
N
−N
ˆf (ξ)e2πixξ
dξ = f (x) u Lp(R)
Dokaz.
(Tf )(ξ) = (−i sgnξ) ˆf (ξ)
⇒ (Tf )(x) = R(−i sgnξ) ˆf (ξ)e2πixξdξ
⇒ (1
2I + i
2T)f (x) =
∞
0
ˆf (ξ)e2πixξdξ
1. Hilbertova transformacija
(Tf )(x) := p.v.
R
f (x − t)
dt
πt
Primjena: Veza s Fourierovom analizom
Konvergencija Fourierovog integrala/reda u Lp normi
(Riesz, 1928.)
Za f ∈ Lp(R), 1  p ≤ 2 vrijedi
lim
N→∞
N
−N
ˆf (ξ)e2πixξ
dξ = f (x) u Lp(R)
Dokaz.
Modulacije: (Modηf )(x) := e2πiηx f (x)
N
−N
ˆf (ξ)e2πixξdξ = i
2 Mod−NT ModN − ModNT Mod−N
Slijedi uniformna omedenost parcijalnih integrala u Lp(R)
1. Hilbertova transformacija
(Tf )(x) := p.v.
R
f (x − t)
dt
πt
Poop´cenje
Calder´on-Zygmundovi operatori
(Tf )(x) =
Rn
K(x, y)f (y)dy
“Skoro dijagonalni” u C1 vali´cnoj bazi
T(1) teorem (David i Journ´e, 1984.)
Karakterizacija omedenosti na L2(Rn)
2. Hardy-Littlewoodova maksimalna funkcija
(Tmax f )(x) := sup
ε0
1
2ε
ε
−ε
f (x − t)dt
2. Hardy-Littlewoodova maksimalna funkcija
(Tmax f )(x) := sup
ε0
1
2ε
ε
−ε
f (x − t)dt
Rezultati
Tmax f Lp(R) ≤ Cp f Lp(R) za 1  p ≤ ∞
(Hardy i Littlewood, 1910-e)
Tr−var f Lp(R) ≤ Cp,r f Lp(R) za 1  p  ∞, r  2
(Bourgain 1989.; Jones, Rosenblatt i Wierdl, 2000.)
2. Hardy-Littlewoodova maksimalna funkcija
(Tmax f )(x) := sup
ε0
1
2ε
ε
−ε
f (x − t)dt
Tehnika
Geometrijska teorija pokrivaˇca
Za α  0 postoji familija disjunktnih intervala I t.d.
1
|I| I |f |  α za svaki I ∈ I
(3I)I∈I prekrivaju {|Tmax f |  α}
α |{|Tmax
f |  α}| ≤ 3α
I∈I
|I| ≤ 3
I
|f | ≤ 3 f L1(R)
Interpolacija izmedu
Tmax f L1,slabi (R) ≤ 3 f L1(R) i
Tmax f L∞(R) ≤ f L∞(R)
2. Hardy-Littlewoodova maksimalna funkcija
(Tmax f )(x) := sup
ε0
1
2ε
ε
−ε
f (x − t)dt
Primjena: Veza s ergodiˇckom teorijom
Ergodiˇcka teorija prouˇcava sisteme koji ˇcuvaju mjeru:
(X, F, µ) vjerojatnosni prostor,
S : X → X, µ(S−1B) = µ(B), f ∈ L∞(X)
2. Hardy-Littlewoodova maksimalna funkcija
(Tmax f )(x) := sup
ε0
1
2ε
ε
−ε
f (x − t)dt
Primjena: Veza s ergodiˇckom teorijom
Ergodiˇcka teorija prouˇcava sisteme koji ˇcuvaju mjeru:
(X, F, µ) vjerojatnosni prostor,
S : X → X, µ(S−1B) = µ(B), f ∈ L∞(X)
Toˇckovni ergodiˇcki teorem (Birkhoff, 1931.)
limN→∞
1
N
N−1
n=0 f (Snx) postoji za µ-g.s. x ∈ X
2. Hardy-Littlewoodova maksimalna funkcija
(Tmax f )(x) := sup
ε0
1
2ε
ε
−ε
f (x − t)dt
Primjena: Veza s ergodiˇckom teorijom
Ergodiˇcka teorija prouˇcava sisteme koji ˇcuvaju mjeru:
(X, F, µ) vjerojatnosni prostor,
S : X → X, µ(S−1B) = µ(B), f ∈ L∞(X)
Toˇckovni ergodiˇcki teorem (Birkhoff, 1931.)
limN→∞
1
N
N−1
n=0 f (Snx) postoji za µ-g.s. x ∈ X
Princip prijenosa (Calder´on, 1968.)
Ocjene za 1
N
N−1
n=0 f (Snx) ⇔ ocjene za 1
2ε
ε
−ε f (x−t)dt
2. Hardy-Littlewoodova maksimalna funkcija
(Tmax f )(x) := sup
ε0
1
2ε
ε
−ε
f (x − t)dt
Primjena: Veza s ergodiˇckom teorijom
Ergodiˇcka teorija prouˇcava sisteme koji ˇcuvaju mjeru:
(X, F, µ) vjerojatnosni prostor,
S : X → X, µ(S−1B) = µ(B), f ∈ L∞(X)
Toˇckovni ergodiˇcki teorem (Birkhoff, 1931.)
limN→∞
1
N
N−1
n=0 f (Snx) postoji za µ-g.s. x ∈ X
Dokaz. (= od originalnog)
1
N
N−1
n=0 f (Snx) V r
N Lp(X)
≤ Cp,r f Lp(X)  ∞
⇒ 1
N
N−1
n=0 f (Snx) V r
N
 ∞ za g.s. x ∈ X
⇒ limN→∞
1
N
N−1
n=0 f (Snx) postoji za g.s. x ∈ X
3. Carlesonov operator
(Tmax f )(x) := sup
η∈R
p.v.
R
f (x − t)
e2πiηt
t
dt
3. Carlesonov operator
(Tmax f )(x) := sup
η∈R
p.v.
R
f (x − t)
e2πiηt
t
dt
Rezultati
Tmax f Lp(R) ≤ C f Lp(R) za 1  p  ∞
(p = 2, Carleson, 1966.; p = 2, Hunt, 1967.)
Tr−var f Lp(R) ≤ Cr f Lp(R) za r  2, r  p  ∞
(Oberlin, Seeger, Tao, Thiele i Wright, 2010.)
3. Carlesonov operator
(Tmax f )(x) := sup
η∈R
p.v.
R
f (x − t)
e2πiηt
t
dt
Tehnika (Carleson, 1966.; Fefferman, 1973.; Lacey i Thiele, 2000.)
Valni paketi:
ψj,k, := Dil2j TrkMod ψ, j, k, ∈ Z
Vremensko-frekvencijski portret:
P
P'
Plijeva desna
gornja
donja
P
P
P
3. Carlesonov operator
(Tmax f )(x) := sup
η∈R
p.v.
R
f (x − t)
e2πiηt
t
dt
Primjena: Veza s Fourierovom analizom
Toˇckovna konvergencija Fourierovog integrala/reda Lp funkcije
(p = 2, Carleson, 1966.; p = 2, Hunt, 1967.)
Za f ∈ Lp(R), 1  p ≤ 2 vrijedi
lim
N→∞
N
−N
ˆf (ξ)e2πixξ
dξ = f (x) za g.s. x ∈ R
4. Bilinearna Hilbertova transformacija
T(f , g)(x) := p.v.
R
f (x − t)g(x − αt)
dt
t
4. Bilinearna Hilbertova transformacija
T(f , g)(x) := p.v.
R
f (x − t)g(x − αt)
dt
t
Rezultat (Lacey i Thiele, 1999.)
T(f , g) Lp(R) ≤ C f Lp1 (R) g Lp2 (R)
za 1
p = 1
p1
+ 1
p2
, 1  p1, p2 ≤ ∞, 2
3  p  ∞
4. Bilinearna Hilbertova transformacija
T(f , g)(x) := p.v.
R
f (x − t)g(x − αt)
dt
t
Motivacija: Iz kompleksne analize
Cauchyjev integral duˇz Lipschitzove krivulje Γ:
(CΓf )(w) := lim
y 0 Γ
f (ζ)
ζ − (w + iy)
dζ
w
Γ
ζw + i y
4. Bilinearna Hilbertova transformacija
T(f , g)(x) := p.v.
R
f (x − t)g(x − αt)
dt
t
Motivacija: Iz kompleksne analize
Cauchyjev integral duˇz Lipschitzove krivulje Γ:
(CΓf )(w) := lim
y 0 Γ
f (ζ)
ζ − (w + iy)
dζ
ˇZelimo CΓf L2(R) ≤ C f L2(R)
Parametrizacija:
ζ = t + i γ(t), dζ = (1 + iγ (t))dt, w = x + i γ(x)
Razvoj u red i gledanje prvog netrivijalnog ˇclana vode na problem
T(f , γ ) L2(R) ≤ C f L2(R) γ L∞(R)
∞
4. Bilinearna Hilbertova transformacija
T(f , g)(x) := p.v.
R
f (x − t)g(x − αt)
dt
t
Tehnika: Proizlazi iz dokaza omedenosti Carlesonovog operatora
Trilinearna forma:
Λ(f , g, h) :=
R
p.v.
R
f (x − t)g(x − αt)
dt
t
h(x)dx
Valni paket:
ψj,k, := Dil2j TrkMod ψ, j, k, ∈ Z
Dekomponiramo f , g, h u pogodno odabrane elemente sistema
valnih paketa
4. Bilinearna Hilbertova transformacija
T(f , g)(x) := p.v.
R
f (x − t)g(x − αt)
dt
t
Poop´cenje
Multilinearni operatori s modulacijskom simetrijom
Npr. za BHT:
T(Mod−αβf , Modβg)(x)
= p.v.
R
f (x − t)e−2πiαβ(x−t)
g(x − αt)e2πiβ(x−αt) dt
t
= e2πi(1−α)βx
p.v.
R
f (x − t)g(x − αt)
dt
t
= Mod(1−α)βT(f , g)(x)
5. Trokutasta Hilbertova transformacija
T(f , g)(x, y) := p.v.
R
f (x + t, y)g(x, y + t)
dt
t
5. Trokutasta Hilbertova transformacija
T(f , g)(x, y) := p.v.
R
f (x + t, y)g(x, y + t)
dt
t
Slutnja (Demeter i Thiele, 2010.)
T(f , g) Lp(R2) ≤ C f Lp1 (R2) g Lp2 (R2) za neke p, p1, p2
Jaˇca slutnja
Tr−var (f , g) Lp(R2) ≤ C f Lp1 (R2) g Lp2 (R2) za neke p, p1, p2, r
5. Trokutasta Hilbertova transformacija
T(f , g)(x, y) := p.v.
R
f (x + t, y)g(x, y + t)
dt
t
Potencijalna primjena: U ergodiˇckoj teoriji
(X, F, µ) vjerojatnosni prostor,
S1, S2 : X → X ˇcuvaju mjeru µ, S1S2 = S2S1, f , g ∈ L∞(X)
Slutnja
lim
N→∞
1
N
N−1
n=0
f (Sn
1 x)g(Sn
2 x) postoji za g.s. x ∈ X
Slijedila bi iz ocjene za Tr−var za neki r  ∞
Konvergencija u L2 normi: Conze i Lesigne, 1984.
Za viˇse komutiraju´cih transformacija u L2 normi: Tao, 2007.
5. Trokutasta Hilbertova transformacija
Modifikacija: za ϕk ≈ 1[2k ,2k+1] definiramo “kvadratnu funkciju”
S(f , g)(x, y) :=
k∈Z R
f (x + t, y)g(x, y + t)ϕk(t)dt
2 1/2
5. Trokutasta Hilbertova transformacija
Modifikacija: za ϕk ≈ 1[2k ,2k+1] definiramo “kvadratnu funkciju”
S(f , g)(x, y) :=
k∈Z R
f (x + t, y)g(x, y + t)ϕk(t)dt
2 1/2
Primjena #1: U ergodiˇckoj teoriji
MN(f , g)(x) := 1
N
N−1
n=0 f (Sn
1 x)g(Sn
2 x)
Rezultat (Durcik, K., ˇSkreb i Thiele, 2016.)
Bilinearna ergodiˇcka usrednjenja MN(f , g) ˇcine O(ε−2) skokova
veliˇcine ≥ ε u L2 normi
AN(f , g)(x, y) := 1
N
N
0 f (x + t, y)g(x, y + t)dt
S(f , g) 2
L2 ≈
k∈Z
A2k+1 (f , g) − A2k (f , g) 2
L2
5. Trokutasta Hilbertova transformacija
Modifikacija: za ϕk ≈ 1[2k ,2k+1] definiramo “kvadratnu funkciju”
S(f , g)(x, y) :=
k∈Z R
f (x + t, y)g(x, y + t)ϕk(t)dt
2 1/2
Primjena #2: U aritmetiˇckoj kombinatorici od Rn
U gornjem izrazu prepoznajemo “ugao” (x, y), (x + t, y), (x, y + t)
Rezultat (Durcik, K. i Rimani´c, 2016.)
Neka su 1  p  ∞, p = 2 i n “dovoljno velika” dimenzija
Skup A ⊆ Rn × Rn pozitivne gusto´ce sadrˇzi uglove za sve t takve
da je t p ≥ c(A).
Tvrdnja ne vrijedi za p = 2 (euklidska norma): Bourgain, 1986.
Tvrdnja za x, x + t, x + 2t: Cook, Magyar i Pramanik, 2015.
Neki drugi uzorci: Durcik i K., 2018.
6. Zapetljani paraprodukt
T(f , g)(x, y) := p.v.
R2
K(s, t) f (x − s, y)g(x, y − t) ds dt
6. Zapetljani paraprodukt
T(f , g)(x, y) := p.v.
R2
K(s, t) f (x − s, y)g(x, y − t) ds dt
Motivacija:
Ocjene za HT ⇒ ocjene za zapetljani paraprodukt
(barem za neke jezgre K, Stein-Weissova metoda rotacija)
Jedini sluˇcaj 2D bilinearne Hilbertove transformacije kojeg nisu bili
razrijeˇsili Demeter i Thiele, 2010.
6. Zapetljani paraprodukt
T(f , g)(x, y) := p.v.
R2
K(s, t) f (x − s, y)g(x, y − t) ds dt
2
1
p
B( ),_
2
1 C( )_
2
1 ,_
2
1
0
0,1
2
_ )(A
_1
p
1_
1
0
10
osjenˇcano podruˇcje – jaka
ocjena na Lp1 × Lp2
podebljane stranice kvadrata
– slaba ocjena
crtkane stranice kvadrata –
ne vrijede ocjene
bijelo podruˇcje –
nerazrijeˇseno
6. Zapetljani paraprodukt
T(f , g)(x, y) := p.v.
R2
K(s, t) f (x − s, y)g(x, y − t) ds dt
2
1
p
B( ),_
2
1 C( )_
2
1 ,_
2
1
0
0,1
2
_ )(A
_1
p
1_
1
0
10
ABC – direktan dokaz,
K., 2010.
ostatak osjenˇcanog podruˇcja
– uvjetni dokaz,
Bernicot, 2010.
iscrtkane stranice –
protuprimjeri, K., 2010.
6. Zapetljani paraprodukt
T(f , g)(x, y) := p.v.
R2
K(s, t) f (x − s, y)g(x, y − t) ds dt
Tehnike
Iz aritmetiˇcke kombinatorike
Gowersov -skalarni produkt i -norma, 1998.
[f1, f2, f3, f4] (I×J) :=
1
|I × J|2
I I J J
f1(u, v)f2(x, v)f3(u, y)f4(x, y) du dx dv dy
f (I×J) := [f , f , f , f ]
1/4
(I×J)
U Gowersovom “kvantitativnom” dokazu Szemeredijevog teorema i
ˇSkredovljevom teoremu o uglovima
6. Zapetljani paraprodukt
T(f , g)(x, y) := p.v.
R2
K(s, t) f (x − s, y)g(x, y − t) ds dt
Tehnike
Iz Bellmanove teorije kontrole
Ako ˇzelimo kontrolirati (viˇseskalnu) veliˇcinu N−1
n=0 An, onda je
dovoljno konstruirati veliˇcinu Bn koju moˇzemo kontrolirati i koja
zadovoljava |An| ≤ Bn+1 − Bn
Teleskopiranje:
N−1
n=0
An ≤ BN − B0
6. Zapetljani paraprodukt
T(f , g)(x, y) := p.v.
R2
K(s, t) f (x − s, y)g(x, y − t) ds dt
Poop´cenje #1
E ⊆ {1, . . . , m}×{1, . . . , n}
G = jednostavni bipartitni neusmjereni graf na
vrhovima {x1, . . . , xm} i {y1, . . . , yn}
xi —yj ⇔ (i, j) ∈ E
Zapetljani Calder´on-Zygmundov operator (|E|-linearna forma):
Λ (fi,j )(i,j)∈E :=
Rm+n
K(x1, . . . , xm, y1, . . . , yn)
(i,j)∈E
fi,j (xi , yj ) dx1 . . . dxmdy1 . . . dyn
6. Zapetljani paraprodukt
T(f , g)(x, y) := p.v.
R2
K(s, t) f (x − s, y)g(x, y − t) ds dt
Poop´cenje #1
Zapetljani T(1) teorem (K. i Thiele, 2013.)
Potpuna karakterizacija omedenosti za dijadske multilinearne forme
gornjeg oblika
Poop´cenje na funkcije viˇse varijabli i forme pridruˇzene
hipergrafovima: Stipˇci´c, 2019.
Parcijalni rezultati u realnom (ne-dijadskom) sluˇcaju: Durcik,
2014., 2015., Durcik i Thiele, 2018.
6. Zapetljani paraprodukt
T(f , g)(x, y) := p.v.
R2
K(s, t) f (x − s, y)g(x, y − t) ds dt
Poop´cenje #2
Lp ocjene . . . Soboljevljeve ocjene
Bilinearni mnoˇzitelj:
T(f , g)(x, y) :=
R4
m(ξ1, η2)e2πi(x(ξ1+η1)+y(ξ2+η2))
f (ξ1, ξ2)g(η1, η2)dξ1dξ2dη1dη2
pri ˇcemu simbol m(ξ1, ξ2, η1, η2) = m(ξ1, η2) zadovoljava
∂α1
ξ1
∂α2
η2
m(ξ1, η2) ≤ Cα1,α2 (|ξ1| + |η2|)−α1−α2
6. Zapetljani paraprodukt
T(f , g)(x, y) := p.v.
R2
K(s, t) f (x − s, y)g(x, y − t) ds dt
Poop´cenje #2
T(f , g)(x, y) :=
R4
m(ξ1, η2)e2πi(x(ξ1+η1)+y(ξ2+η2))
f (ξ1, ξ2)g(η1, η2)dξ1dξ2dη1dη2
Rezultat (Bernicot i K., 2013.)
Ako je supp m ⊆ (ξ1, η2) : |ξ1| ≤ c |η2| , tada vrijedi ocjena
T(f , g) Lr
y (Ws,r
x ) ≤ Cp,q,r,s f Lp g Ws,q
za s ≥ 0, 1  p, q  ∞, 1  r  2, 1
p + 1
q = 1
r
6. Zapetljani paraprodukt
T(f , g)(x, y) := p.v.
R2
K(s, t) f (x − s, y)g(x, y − t) ds dt
Primjena
Fundiranje stohastiˇckog integrala oblika
t
0
Hsd(XsYs)
(Xs)s≥0 i (Ys)s≥0 martingali obzirom na razliˇcite filtracije
(svaka profinjuje vjerojatnosni prostor Ω1 × Ω2 u svojoj koordinati)
(K. i ˇSkreb, 2013.)
7. Dvoparametarska bilinearna Hilbertova transformacija
T(f , g)(x, y) := p.v.
R2
f (x − s, y − t) g(x + s, y + t)
ds
s
dt
t
7. Dvoparametarska bilinearna Hilbertova transformacija
T(f , g)(x, y) := p.v.
R2
f (x − s, y − t) g(x + s, y + t)
ds
s
dt
t
Razlog za oprez! “Previˇse singularna”
Protuprimjer (Muscalu, Pipher, Tao i Thiele, 2004.)
T ne zadovoljava nikoje Lp ocjene
8. Singularni integrali s determinantnom jezgrom
T(f , g)(x, y) := p.v.
R2
f (u, v) g(x + u, y + v)
du dv
det
x u
y v
8. Singularni integrali s determinantnom jezgrom
T(f , g)(x, y) := p.v.
R2
f (u, v) g(x + u, y + v)
du dv
det
x u
y v
Motivacija: Invarijantne trilinearne forme u teoriji reprezentacija
— za grupu SL(3, R)
Λ(f , g, h) = p.v.
(R2)2
f (u, v) g(x + u, y + v) h(x, y)
du dv dx dy
det
x u
y v
8. Singularni integrali s determinantnom jezgrom
T(f , g)(x, y) := p.v.
R2
f (u, v) g(x + u, y + v)
du dv
det
x u
y v
Joˇs “singularniji”, ali ipak omeden
Rezultat (Gressman, He, K., Street, Thiele i Yung, 2015.)
T(f , g) Lr ≤ Cp,q,r f Lp g Lq
ˇcim je 1  r  2  p, q  ∞, 1
r = 1
p + 1
q i to su sve Lp ocjene
Ideja dokaza. Superpozicija bilinearnih Hilbertovih transformacija
Kada predajem uvijek razmiˇsljam o naˇcinu na koji bih volio da sam
osobno nauˇcio to gradivo.
Elias Menachem Stein (1931.–2018.)
Hvala na paˇznji!
Hvala na paˇznji!

More Related Content

More from VjekoslavKovac1

On maximal and variational Fourier restriction
On maximal and variational Fourier restrictionOn maximal and variational Fourier restriction
On maximal and variational Fourier restrictionVjekoslavKovac1
 
Variants of the Christ-Kiselev lemma and an application to the maximal Fourie...
Variants of the Christ-Kiselev lemma and an application to the maximal Fourie...Variants of the Christ-Kiselev lemma and an application to the maximal Fourie...
Variants of the Christ-Kiselev lemma and an application to the maximal Fourie...VjekoslavKovac1
 
Scattering theory analogues of several classical estimates in Fourier analysis
Scattering theory analogues of several classical estimates in Fourier analysisScattering theory analogues of several classical estimates in Fourier analysis
Scattering theory analogues of several classical estimates in Fourier analysisVjekoslavKovac1
 
Multilinear singular integrals with entangled structure
Multilinear singular integrals with entangled structureMultilinear singular integrals with entangled structure
Multilinear singular integrals with entangled structureVjekoslavKovac1
 
A T(1)-type theorem for entangled multilinear Calderon-Zygmund operators
A T(1)-type theorem for entangled multilinear Calderon-Zygmund operatorsA T(1)-type theorem for entangled multilinear Calderon-Zygmund operators
A T(1)-type theorem for entangled multilinear Calderon-Zygmund operatorsVjekoslavKovac1
 
Quantitative norm convergence of some ergodic averages
Quantitative norm convergence of some ergodic averagesQuantitative norm convergence of some ergodic averages
Quantitative norm convergence of some ergodic averagesVjekoslavKovac1
 
Paraproducts with general dilations
Paraproducts with general dilationsParaproducts with general dilations
Paraproducts with general dilationsVjekoslavKovac1
 
A sharp nonlinear Hausdorff-Young inequality for small potentials
A sharp nonlinear Hausdorff-Young inequality for small potentialsA sharp nonlinear Hausdorff-Young inequality for small potentials
A sharp nonlinear Hausdorff-Young inequality for small potentialsVjekoslavKovac1
 
Estimates for a class of non-standard bilinear multipliers
Estimates for a class of non-standard bilinear multipliersEstimates for a class of non-standard bilinear multipliers
Estimates for a class of non-standard bilinear multipliersVjekoslavKovac1
 
On Twisted Paraproducts and some other Multilinear Singular Integrals
On Twisted Paraproducts and some other Multilinear Singular IntegralsOn Twisted Paraproducts and some other Multilinear Singular Integrals
On Twisted Paraproducts and some other Multilinear Singular IntegralsVjekoslavKovac1
 
Norm-variation of bilinear averages
Norm-variation of bilinear averagesNorm-variation of bilinear averages
Norm-variation of bilinear averagesVjekoslavKovac1
 
Boundedness of the Twisted Paraproduct
Boundedness of the Twisted ParaproductBoundedness of the Twisted Paraproduct
Boundedness of the Twisted ParaproductVjekoslavKovac1
 
Some Examples of Scaling Sets
Some Examples of Scaling SetsSome Examples of Scaling Sets
Some Examples of Scaling SetsVjekoslavKovac1
 
Multilinear Twisted Paraproducts
Multilinear Twisted ParaproductsMultilinear Twisted Paraproducts
Multilinear Twisted ParaproductsVjekoslavKovac1
 
Bellman functions and Lp estimates for paraproducts
Bellman functions and Lp estimates for paraproductsBellman functions and Lp estimates for paraproducts
Bellman functions and Lp estimates for paraproductsVjekoslavKovac1
 

More from VjekoslavKovac1 (15)

On maximal and variational Fourier restriction
On maximal and variational Fourier restrictionOn maximal and variational Fourier restriction
On maximal and variational Fourier restriction
 
Variants of the Christ-Kiselev lemma and an application to the maximal Fourie...
Variants of the Christ-Kiselev lemma and an application to the maximal Fourie...Variants of the Christ-Kiselev lemma and an application to the maximal Fourie...
Variants of the Christ-Kiselev lemma and an application to the maximal Fourie...
 
Scattering theory analogues of several classical estimates in Fourier analysis
Scattering theory analogues of several classical estimates in Fourier analysisScattering theory analogues of several classical estimates in Fourier analysis
Scattering theory analogues of several classical estimates in Fourier analysis
 
Multilinear singular integrals with entangled structure
Multilinear singular integrals with entangled structureMultilinear singular integrals with entangled structure
Multilinear singular integrals with entangled structure
 
A T(1)-type theorem for entangled multilinear Calderon-Zygmund operators
A T(1)-type theorem for entangled multilinear Calderon-Zygmund operatorsA T(1)-type theorem for entangled multilinear Calderon-Zygmund operators
A T(1)-type theorem for entangled multilinear Calderon-Zygmund operators
 
Quantitative norm convergence of some ergodic averages
Quantitative norm convergence of some ergodic averagesQuantitative norm convergence of some ergodic averages
Quantitative norm convergence of some ergodic averages
 
Paraproducts with general dilations
Paraproducts with general dilationsParaproducts with general dilations
Paraproducts with general dilations
 
A sharp nonlinear Hausdorff-Young inequality for small potentials
A sharp nonlinear Hausdorff-Young inequality for small potentialsA sharp nonlinear Hausdorff-Young inequality for small potentials
A sharp nonlinear Hausdorff-Young inequality for small potentials
 
Estimates for a class of non-standard bilinear multipliers
Estimates for a class of non-standard bilinear multipliersEstimates for a class of non-standard bilinear multipliers
Estimates for a class of non-standard bilinear multipliers
 
On Twisted Paraproducts and some other Multilinear Singular Integrals
On Twisted Paraproducts and some other Multilinear Singular IntegralsOn Twisted Paraproducts and some other Multilinear Singular Integrals
On Twisted Paraproducts and some other Multilinear Singular Integrals
 
Norm-variation of bilinear averages
Norm-variation of bilinear averagesNorm-variation of bilinear averages
Norm-variation of bilinear averages
 
Boundedness of the Twisted Paraproduct
Boundedness of the Twisted ParaproductBoundedness of the Twisted Paraproduct
Boundedness of the Twisted Paraproduct
 
Some Examples of Scaling Sets
Some Examples of Scaling SetsSome Examples of Scaling Sets
Some Examples of Scaling Sets
 
Multilinear Twisted Paraproducts
Multilinear Twisted ParaproductsMultilinear Twisted Paraproducts
Multilinear Twisted Paraproducts
 
Bellman functions and Lp estimates for paraproducts
Bellman functions and Lp estimates for paraproductsBellman functions and Lp estimates for paraproducts
Bellman functions and Lp estimates for paraproducts
 

Neke primjene multilinearnih singularnih integrala

  • 1. Neke primjene multilinearnih singularnih integrala Vjekoslav Kovaˇc, PMF–MO, Sveuˇciliˇste u Zagrebu HRZZ UIP-2017-05-4129 (MUNHANAP) Kolokvij Znanstvenog razreda SMD-a PMF, Sveuˇciliˇste u Splitu 18. 1. 2019.
  • 2. Veze s drugim podruˇcjima harmonijska analiza na Rn omedenost singularnih integrala
  • 3. Veze s drugim podruˇcjima harmonijska analiza na Rn omedenost singularnih integrala `` || konvergencija Fourierovih redova i integrala Fourierova analiza
  • 4. Veze s drugim podruˇcjima harmonijska analiza na Rn omedenost singularnih integrala `` || qq ×× konvergencija Fourierovih redova i integrala Fourierova analiza ergodiˇcki teoremi dinamiˇcki sustavi
  • 5. Veze s drugim podruˇcjima harmonijska analiza na Rn omedenost singularnih integrala `` || yy qq ×× konvergencija Fourierovih redova i integrala Fourierova analiza ergodiˇcki teoremi dinamiˇcki sustavi ocjene martingala teorija vjerojatnosti
  • 6. Veze s drugim podruˇcjima harmonijska analiza na Rn omedenost singularnih integrala `` || yy qq ×× ˆˆ $$ konvergencija Fourierovih redova i integrala Fourierova analiza ergodiˇcki teoremi dinamiˇcki sustavi ocjene martingala teorija vjerojatnosti teorija rasprˇsenja diferencijalne jednadˇzbe
  • 7. Veze s drugim podruˇcjima harmonijska analiza na Rn omedenost singularnih integrala `` || ˜˜ 44 yy qq ×× ˆˆ $$ konvergencija Fourierovih redova i integrala Fourierova analiza ekstremalna aritmetiˇcka kombinatorika kombinatorika ergodiˇcki teoremi dinamiˇcki sustavi ocjene martingala teorija vjerojatnosti teorija rasprˇsenja diferencijalne jednadˇzbe
  • 8. Singularni integral Integralni operator sa singularnom jezgrom Linearan (Tf )(x) := p.v. Rn K(x, y)f (y)dy
  • 9. Singularni integral Integralni operator sa singularnom jezgrom Linearan (Tf )(x) := p.v. Rn K(x, y)f (y)dy Jezgra K(x, y) je “kontrolirano singularna” blizu dijagonale x = y Npr. K(x, y) = 1 x−y (za n = 1) ili K(x, y) = x1−y1 |x−y|n+1 (za n ≥ 2) Glavna vrijednost integrala: p.v. Rn = lim ε 0 {y∈Rn : |x−y|ε}
  • 10. Singularni integral Integralni operator sa singularnom jezgrom Linearan (Tf )(x) := p.v. Rn K(x, y)f (y)dy Zanimaju nas Lp ocjene: Tf Lp(Rn) ≤ Cp f Lp(Rn) f Lp(Rn) := Rn |f (x)|pdx 1/p , 0 p ∞ f L∞(Rn) := ess supx∈Rn |f (x)|
  • 11. Singularni integral Integralni operator sa singularnom jezgrom Linearan (Tf )(x) := p.v. Rn K(x − y)f (y)dy Alberto P. Calder´on Antoni Zygmund (1920.–1998.) (1900.–1992.)
  • 12. Singularni integral Integralni operator sa singularnom jezgrom Linearan (Tf )(x) := p.v. Rn K(x, y)f (y)dy Elias M. Stein Guido L. Weiss (1931.–2018.)
  • 13. Singularni integral Integralni operator sa singularnom jezgrom Maksimalan (Tmax f )(x) := sup ε0 {y∈Rn : |x−y|ε} Kε(x, y)f (y)dy Kε(x, y) = K(x, y) ili Kε(x, y) = 1 εn K(1 ε x, 1 ε y)
  • 14. Singularni integral Integralni operator sa singularnom jezgrom Varijacijski (Tr−var f )(x) := {y∈Rn : |x−y|ε} Kε(x, y)f (y)dy V r ε θ(ε) V r ε := sup 0ε0ε1...εm m j=1 |θ(εj )−θ(εj−1)|r 1/r + sup ε0 |θ(ε)| θ V r ε daje kvantitativnu ocjenu broja skokova funkcije θ
  • 15. Singularni integral Integralni operator sa singularnom jezgrom Multilinearan (f1, f2, . . . , fk) → T(f1, f2, . . . , fk)
  • 16. Singularni integral Integralni operator sa singularnom jezgrom Multilinearan (f1, f2, . . . , fk) → T(f1, f2, . . . , fk) T(f1, f2, . . . , fk)(x) := p.v. Ω K(x, y1, y2, . . . , yk) f1(y1)f2(y2) . . . fk(yk) dσ(y1, y2, . . . , yk) Ω = neka (hiper-)ravnina, σ = Hausdorffova mjera na Ω Npr. T(f , g)(x) := p.v. R 1 t f (x−t)g(x+t)dt T(f , g)(x, y) := p.v. R 1 t f (x+t, y)g(x, y +t)dt T(f , g)(x, y) := p.v. R2 s (s2+t2)3/2 f (x+s, y)g(x, y +t) dsdt
  • 17. Singularni integral Integralni operator sa singularnom jezgrom Multilinearan (f1, f2, . . . , fk) → T(f1, f2, . . . , fk) Zanimaju nas Lp ocjene: T(f1, f2, . . . , fk) Lp(Rn) ≤ Cp,p1,...,pk k j=1 fj L pj (Rn) za eksponente koji zadovoljavaju npr. 1 p = k j=1 1 pj (relacija ovisi o “skaliranju”, tj. strukturi od T)
  • 18. Singularni integral Integralni operator sa singularnom jezgrom Multilinearan (f1, f2, . . . , fk) → T(f1, f2, . . . , fk) Ronald R. Coifman Yves F. Meyer
  • 19. Singularni integral Integralni operator sa singularnom jezgrom Multilinearan (f1, f2, . . . , fk) → T(f1, f2, . . . , fk) Michael T. Lacey Christoph M. Thiele
  • 20. 1. Hilbertova transformacija (Tf )(x) := p.v. R f (x − t) dt πt
  • 21. 1. Hilbertova transformacija (Tf )(x) := p.v. R f (x − t) dt πt Rezultati Tf Lp(R) ≤ Cp f Lp(R) za 1 p ∞ (Riesz, 1928.) Tr−var f Lp(R) ≤ Cp,r f Lp(R) za 1 p ∞, r 2 (Campbell, Jones, Reinhold i Wierdl, 2000.)
  • 22. 1. Hilbertova transformacija (Tf )(x) := p.v. R f (x − t) dt πt Tehnike Fourierova transformacija: (Tf )(ξ) = (−i sgnξ) ˆf (ξ) Dokaz. (Tf )(x) = p.v. 1 πx ∗ f (x) (Tf )(ξ) = p.v. 1 πx (ξ) ˆf (ξ) = (−i sgnξ) ˆf (ξ)
  • 23. 1. Hilbertova transformacija (Tf )(x) := p.v. R f (x − t) dt πt Tehnike Fourierova transformacija: (Tf )(ξ) = (−i sgnξ) ˆf (ξ) Izometriˇcnost na L2(R): Tf L2(R) = Tf L2(R) = (−i sgnξ) ˆf (ξ) L2 ξ(R) = ˆf L2(R) = f L2(R) po Plancherelovoj jednakosti
  • 24. 1. Hilbertova transformacija (Tf )(x) := p.v. R f (x − t) dt πt Tehnike Vali´cne baze: ψj,k(x) := 2−j/2ψ(2−j x − k) i.e. ψj,k = Dil2j Trkψ (Dilaf )(x) := a−1/2f (a−1x), (Trkf )(x) := f (x − k) ψj,k j,k∈Z je ortonormirana baza od L2(R) T prevodi vali´cnu bazu u vali´cnu bazu
  • 25. 1. Hilbertova transformacija (Tf )(x) := p.v. R f (x − t) dt πt Tehnike T prevodi vali´cnu bazu u vali´cnu bazu Dokaz. T je unitaran ⇒ prevodi ONB u ONB T komutira s translacijama i dilatacijama: T(Trkf )(x) = p.v. R f (x−t−k) dt πt = (Tf )(x−k) = Trk(Tf )(x) T(Dilaf )(x) = p.v. R 1 √ a f x−t a dt πt = 1 √ a (Tf ) x a = Dila(Tf )(x)
  • 26. 1. Hilbertova transformacija (Tf )(x) := p.v. R f (x − t) dt πt Tehnike Vremensko-frekvencijski portret: 8 4 2 1 876543210
  • 27. 1. Hilbertova transformacija (Tf )(x) := p.v. R f (x − t) dt πt Primjena: Veza s Fourierovom analizom Konvergencija Fourierovog integrala/reda u Lp normi (Riesz, 1928.) Za f ∈ Lp(R), 1 p ≤ 2 vrijedi lim N→∞ N −N ˆf (ξ)e2πixξ dξ = f (x) u Lp(R)
  • 28. 1. Hilbertova transformacija (Tf )(x) := p.v. R f (x − t) dt πt Primjena: Veza s Fourierovom analizom Konvergencija Fourierovog integrala/reda u Lp normi (Riesz, 1928.) Za f ∈ Lp(R), 1 p ≤ 2 vrijedi lim N→∞ N −N ˆf (ξ)e2πixξ dξ = f (x) u Lp(R) Dokaz. (Tf )(ξ) = (−i sgnξ) ˆf (ξ) ⇒ (Tf )(x) = R(−i sgnξ) ˆf (ξ)e2πixξdξ ⇒ (1 2I + i 2T)f (x) = ∞ 0 ˆf (ξ)e2πixξdξ
  • 29. 1. Hilbertova transformacija (Tf )(x) := p.v. R f (x − t) dt πt Primjena: Veza s Fourierovom analizom Konvergencija Fourierovog integrala/reda u Lp normi (Riesz, 1928.) Za f ∈ Lp(R), 1 p ≤ 2 vrijedi lim N→∞ N −N ˆf (ξ)e2πixξ dξ = f (x) u Lp(R) Dokaz. Modulacije: (Modηf )(x) := e2πiηx f (x) N −N ˆf (ξ)e2πixξdξ = i 2 Mod−NT ModN − ModNT Mod−N Slijedi uniformna omedenost parcijalnih integrala u Lp(R)
  • 30. 1. Hilbertova transformacija (Tf )(x) := p.v. R f (x − t) dt πt Poop´cenje Calder´on-Zygmundovi operatori (Tf )(x) = Rn K(x, y)f (y)dy “Skoro dijagonalni” u C1 vali´cnoj bazi T(1) teorem (David i Journ´e, 1984.) Karakterizacija omedenosti na L2(Rn)
  • 31. 2. Hardy-Littlewoodova maksimalna funkcija (Tmax f )(x) := sup ε0 1 2ε ε −ε f (x − t)dt
  • 32. 2. Hardy-Littlewoodova maksimalna funkcija (Tmax f )(x) := sup ε0 1 2ε ε −ε f (x − t)dt Rezultati Tmax f Lp(R) ≤ Cp f Lp(R) za 1 p ≤ ∞ (Hardy i Littlewood, 1910-e) Tr−var f Lp(R) ≤ Cp,r f Lp(R) za 1 p ∞, r 2 (Bourgain 1989.; Jones, Rosenblatt i Wierdl, 2000.)
  • 33. 2. Hardy-Littlewoodova maksimalna funkcija (Tmax f )(x) := sup ε0 1 2ε ε −ε f (x − t)dt Tehnika Geometrijska teorija pokrivaˇca Za α 0 postoji familija disjunktnih intervala I t.d. 1 |I| I |f | α za svaki I ∈ I (3I)I∈I prekrivaju {|Tmax f | α} α |{|Tmax f | α}| ≤ 3α I∈I |I| ≤ 3 I |f | ≤ 3 f L1(R) Interpolacija izmedu Tmax f L1,slabi (R) ≤ 3 f L1(R) i Tmax f L∞(R) ≤ f L∞(R)
  • 34. 2. Hardy-Littlewoodova maksimalna funkcija (Tmax f )(x) := sup ε0 1 2ε ε −ε f (x − t)dt Primjena: Veza s ergodiˇckom teorijom Ergodiˇcka teorija prouˇcava sisteme koji ˇcuvaju mjeru: (X, F, µ) vjerojatnosni prostor, S : X → X, µ(S−1B) = µ(B), f ∈ L∞(X)
  • 35. 2. Hardy-Littlewoodova maksimalna funkcija (Tmax f )(x) := sup ε0 1 2ε ε −ε f (x − t)dt Primjena: Veza s ergodiˇckom teorijom Ergodiˇcka teorija prouˇcava sisteme koji ˇcuvaju mjeru: (X, F, µ) vjerojatnosni prostor, S : X → X, µ(S−1B) = µ(B), f ∈ L∞(X) Toˇckovni ergodiˇcki teorem (Birkhoff, 1931.) limN→∞ 1 N N−1 n=0 f (Snx) postoji za µ-g.s. x ∈ X
  • 36. 2. Hardy-Littlewoodova maksimalna funkcija (Tmax f )(x) := sup ε0 1 2ε ε −ε f (x − t)dt Primjena: Veza s ergodiˇckom teorijom Ergodiˇcka teorija prouˇcava sisteme koji ˇcuvaju mjeru: (X, F, µ) vjerojatnosni prostor, S : X → X, µ(S−1B) = µ(B), f ∈ L∞(X) Toˇckovni ergodiˇcki teorem (Birkhoff, 1931.) limN→∞ 1 N N−1 n=0 f (Snx) postoji za µ-g.s. x ∈ X Princip prijenosa (Calder´on, 1968.) Ocjene za 1 N N−1 n=0 f (Snx) ⇔ ocjene za 1 2ε ε −ε f (x−t)dt
  • 37. 2. Hardy-Littlewoodova maksimalna funkcija (Tmax f )(x) := sup ε0 1 2ε ε −ε f (x − t)dt Primjena: Veza s ergodiˇckom teorijom Ergodiˇcka teorija prouˇcava sisteme koji ˇcuvaju mjeru: (X, F, µ) vjerojatnosni prostor, S : X → X, µ(S−1B) = µ(B), f ∈ L∞(X) Toˇckovni ergodiˇcki teorem (Birkhoff, 1931.) limN→∞ 1 N N−1 n=0 f (Snx) postoji za µ-g.s. x ∈ X Dokaz. (= od originalnog) 1 N N−1 n=0 f (Snx) V r N Lp(X) ≤ Cp,r f Lp(X) ∞ ⇒ 1 N N−1 n=0 f (Snx) V r N ∞ za g.s. x ∈ X ⇒ limN→∞ 1 N N−1 n=0 f (Snx) postoji za g.s. x ∈ X
  • 38. 3. Carlesonov operator (Tmax f )(x) := sup η∈R p.v. R f (x − t) e2πiηt t dt
  • 39. 3. Carlesonov operator (Tmax f )(x) := sup η∈R p.v. R f (x − t) e2πiηt t dt Rezultati Tmax f Lp(R) ≤ C f Lp(R) za 1 p ∞ (p = 2, Carleson, 1966.; p = 2, Hunt, 1967.) Tr−var f Lp(R) ≤ Cr f Lp(R) za r 2, r p ∞ (Oberlin, Seeger, Tao, Thiele i Wright, 2010.)
  • 40. 3. Carlesonov operator (Tmax f )(x) := sup η∈R p.v. R f (x − t) e2πiηt t dt Tehnika (Carleson, 1966.; Fefferman, 1973.; Lacey i Thiele, 2000.) Valni paketi: ψj,k, := Dil2j TrkMod ψ, j, k, ∈ Z Vremensko-frekvencijski portret: P P' Plijeva desna gornja donja P P P
  • 41. 3. Carlesonov operator (Tmax f )(x) := sup η∈R p.v. R f (x − t) e2πiηt t dt Primjena: Veza s Fourierovom analizom Toˇckovna konvergencija Fourierovog integrala/reda Lp funkcije (p = 2, Carleson, 1966.; p = 2, Hunt, 1967.) Za f ∈ Lp(R), 1 p ≤ 2 vrijedi lim N→∞ N −N ˆf (ξ)e2πixξ dξ = f (x) za g.s. x ∈ R
  • 42. 4. Bilinearna Hilbertova transformacija T(f , g)(x) := p.v. R f (x − t)g(x − αt) dt t
  • 43. 4. Bilinearna Hilbertova transformacija T(f , g)(x) := p.v. R f (x − t)g(x − αt) dt t Rezultat (Lacey i Thiele, 1999.) T(f , g) Lp(R) ≤ C f Lp1 (R) g Lp2 (R) za 1 p = 1 p1 + 1 p2 , 1 p1, p2 ≤ ∞, 2 3 p ∞
  • 44. 4. Bilinearna Hilbertova transformacija T(f , g)(x) := p.v. R f (x − t)g(x − αt) dt t Motivacija: Iz kompleksne analize Cauchyjev integral duˇz Lipschitzove krivulje Γ: (CΓf )(w) := lim y 0 Γ f (ζ) ζ − (w + iy) dζ w Γ ζw + i y
  • 45. 4. Bilinearna Hilbertova transformacija T(f , g)(x) := p.v. R f (x − t)g(x − αt) dt t Motivacija: Iz kompleksne analize Cauchyjev integral duˇz Lipschitzove krivulje Γ: (CΓf )(w) := lim y 0 Γ f (ζ) ζ − (w + iy) dζ ˇZelimo CΓf L2(R) ≤ C f L2(R) Parametrizacija: ζ = t + i γ(t), dζ = (1 + iγ (t))dt, w = x + i γ(x) Razvoj u red i gledanje prvog netrivijalnog ˇclana vode na problem T(f , γ ) L2(R) ≤ C f L2(R) γ L∞(R) ∞
  • 46. 4. Bilinearna Hilbertova transformacija T(f , g)(x) := p.v. R f (x − t)g(x − αt) dt t Tehnika: Proizlazi iz dokaza omedenosti Carlesonovog operatora Trilinearna forma: Λ(f , g, h) := R p.v. R f (x − t)g(x − αt) dt t h(x)dx Valni paket: ψj,k, := Dil2j TrkMod ψ, j, k, ∈ Z Dekomponiramo f , g, h u pogodno odabrane elemente sistema valnih paketa
  • 47. 4. Bilinearna Hilbertova transformacija T(f , g)(x) := p.v. R f (x − t)g(x − αt) dt t Poop´cenje Multilinearni operatori s modulacijskom simetrijom Npr. za BHT: T(Mod−αβf , Modβg)(x) = p.v. R f (x − t)e−2πiαβ(x−t) g(x − αt)e2πiβ(x−αt) dt t = e2πi(1−α)βx p.v. R f (x − t)g(x − αt) dt t = Mod(1−α)βT(f , g)(x)
  • 48. 5. Trokutasta Hilbertova transformacija T(f , g)(x, y) := p.v. R f (x + t, y)g(x, y + t) dt t
  • 49. 5. Trokutasta Hilbertova transformacija T(f , g)(x, y) := p.v. R f (x + t, y)g(x, y + t) dt t Slutnja (Demeter i Thiele, 2010.) T(f , g) Lp(R2) ≤ C f Lp1 (R2) g Lp2 (R2) za neke p, p1, p2 Jaˇca slutnja Tr−var (f , g) Lp(R2) ≤ C f Lp1 (R2) g Lp2 (R2) za neke p, p1, p2, r
  • 50. 5. Trokutasta Hilbertova transformacija T(f , g)(x, y) := p.v. R f (x + t, y)g(x, y + t) dt t Potencijalna primjena: U ergodiˇckoj teoriji (X, F, µ) vjerojatnosni prostor, S1, S2 : X → X ˇcuvaju mjeru µ, S1S2 = S2S1, f , g ∈ L∞(X) Slutnja lim N→∞ 1 N N−1 n=0 f (Sn 1 x)g(Sn 2 x) postoji za g.s. x ∈ X Slijedila bi iz ocjene za Tr−var za neki r ∞ Konvergencija u L2 normi: Conze i Lesigne, 1984. Za viˇse komutiraju´cih transformacija u L2 normi: Tao, 2007.
  • 51. 5. Trokutasta Hilbertova transformacija Modifikacija: za ϕk ≈ 1[2k ,2k+1] definiramo “kvadratnu funkciju” S(f , g)(x, y) := k∈Z R f (x + t, y)g(x, y + t)ϕk(t)dt 2 1/2
  • 52. 5. Trokutasta Hilbertova transformacija Modifikacija: za ϕk ≈ 1[2k ,2k+1] definiramo “kvadratnu funkciju” S(f , g)(x, y) := k∈Z R f (x + t, y)g(x, y + t)ϕk(t)dt 2 1/2 Primjena #1: U ergodiˇckoj teoriji MN(f , g)(x) := 1 N N−1 n=0 f (Sn 1 x)g(Sn 2 x) Rezultat (Durcik, K., ˇSkreb i Thiele, 2016.) Bilinearna ergodiˇcka usrednjenja MN(f , g) ˇcine O(ε−2) skokova veliˇcine ≥ ε u L2 normi AN(f , g)(x, y) := 1 N N 0 f (x + t, y)g(x, y + t)dt S(f , g) 2 L2 ≈ k∈Z A2k+1 (f , g) − A2k (f , g) 2 L2
  • 53. 5. Trokutasta Hilbertova transformacija Modifikacija: za ϕk ≈ 1[2k ,2k+1] definiramo “kvadratnu funkciju” S(f , g)(x, y) := k∈Z R f (x + t, y)g(x, y + t)ϕk(t)dt 2 1/2 Primjena #2: U aritmetiˇckoj kombinatorici od Rn U gornjem izrazu prepoznajemo “ugao” (x, y), (x + t, y), (x, y + t) Rezultat (Durcik, K. i Rimani´c, 2016.) Neka su 1 p ∞, p = 2 i n “dovoljno velika” dimenzija Skup A ⊆ Rn × Rn pozitivne gusto´ce sadrˇzi uglove za sve t takve da je t p ≥ c(A). Tvrdnja ne vrijedi za p = 2 (euklidska norma): Bourgain, 1986. Tvrdnja za x, x + t, x + 2t: Cook, Magyar i Pramanik, 2015. Neki drugi uzorci: Durcik i K., 2018.
  • 54. 6. Zapetljani paraprodukt T(f , g)(x, y) := p.v. R2 K(s, t) f (x − s, y)g(x, y − t) ds dt
  • 55. 6. Zapetljani paraprodukt T(f , g)(x, y) := p.v. R2 K(s, t) f (x − s, y)g(x, y − t) ds dt Motivacija: Ocjene za HT ⇒ ocjene za zapetljani paraprodukt (barem za neke jezgre K, Stein-Weissova metoda rotacija) Jedini sluˇcaj 2D bilinearne Hilbertove transformacije kojeg nisu bili razrijeˇsili Demeter i Thiele, 2010.
  • 56. 6. Zapetljani paraprodukt T(f , g)(x, y) := p.v. R2 K(s, t) f (x − s, y)g(x, y − t) ds dt 2 1 p B( ),_ 2 1 C( )_ 2 1 ,_ 2 1 0 0,1 2 _ )(A _1 p 1_ 1 0 10 osjenˇcano podruˇcje – jaka ocjena na Lp1 × Lp2 podebljane stranice kvadrata – slaba ocjena crtkane stranice kvadrata – ne vrijede ocjene bijelo podruˇcje – nerazrijeˇseno
  • 57. 6. Zapetljani paraprodukt T(f , g)(x, y) := p.v. R2 K(s, t) f (x − s, y)g(x, y − t) ds dt 2 1 p B( ),_ 2 1 C( )_ 2 1 ,_ 2 1 0 0,1 2 _ )(A _1 p 1_ 1 0 10 ABC – direktan dokaz, K., 2010. ostatak osjenˇcanog podruˇcja – uvjetni dokaz, Bernicot, 2010. iscrtkane stranice – protuprimjeri, K., 2010.
  • 58. 6. Zapetljani paraprodukt T(f , g)(x, y) := p.v. R2 K(s, t) f (x − s, y)g(x, y − t) ds dt Tehnike Iz aritmetiˇcke kombinatorike Gowersov -skalarni produkt i -norma, 1998. [f1, f2, f3, f4] (I×J) := 1 |I × J|2 I I J J f1(u, v)f2(x, v)f3(u, y)f4(x, y) du dx dv dy f (I×J) := [f , f , f , f ] 1/4 (I×J) U Gowersovom “kvantitativnom” dokazu Szemeredijevog teorema i ˇSkredovljevom teoremu o uglovima
  • 59. 6. Zapetljani paraprodukt T(f , g)(x, y) := p.v. R2 K(s, t) f (x − s, y)g(x, y − t) ds dt Tehnike Iz Bellmanove teorije kontrole Ako ˇzelimo kontrolirati (viˇseskalnu) veliˇcinu N−1 n=0 An, onda je dovoljno konstruirati veliˇcinu Bn koju moˇzemo kontrolirati i koja zadovoljava |An| ≤ Bn+1 − Bn Teleskopiranje: N−1 n=0 An ≤ BN − B0
  • 60. 6. Zapetljani paraprodukt T(f , g)(x, y) := p.v. R2 K(s, t) f (x − s, y)g(x, y − t) ds dt Poop´cenje #1 E ⊆ {1, . . . , m}×{1, . . . , n} G = jednostavni bipartitni neusmjereni graf na vrhovima {x1, . . . , xm} i {y1, . . . , yn} xi —yj ⇔ (i, j) ∈ E Zapetljani Calder´on-Zygmundov operator (|E|-linearna forma): Λ (fi,j )(i,j)∈E := Rm+n K(x1, . . . , xm, y1, . . . , yn) (i,j)∈E fi,j (xi , yj ) dx1 . . . dxmdy1 . . . dyn
  • 61. 6. Zapetljani paraprodukt T(f , g)(x, y) := p.v. R2 K(s, t) f (x − s, y)g(x, y − t) ds dt Poop´cenje #1 Zapetljani T(1) teorem (K. i Thiele, 2013.) Potpuna karakterizacija omedenosti za dijadske multilinearne forme gornjeg oblika Poop´cenje na funkcije viˇse varijabli i forme pridruˇzene hipergrafovima: Stipˇci´c, 2019. Parcijalni rezultati u realnom (ne-dijadskom) sluˇcaju: Durcik, 2014., 2015., Durcik i Thiele, 2018.
  • 62. 6. Zapetljani paraprodukt T(f , g)(x, y) := p.v. R2 K(s, t) f (x − s, y)g(x, y − t) ds dt Poop´cenje #2 Lp ocjene . . . Soboljevljeve ocjene Bilinearni mnoˇzitelj: T(f , g)(x, y) := R4 m(ξ1, η2)e2πi(x(ξ1+η1)+y(ξ2+η2)) f (ξ1, ξ2)g(η1, η2)dξ1dξ2dη1dη2 pri ˇcemu simbol m(ξ1, ξ2, η1, η2) = m(ξ1, η2) zadovoljava ∂α1 ξ1 ∂α2 η2 m(ξ1, η2) ≤ Cα1,α2 (|ξ1| + |η2|)−α1−α2
  • 63. 6. Zapetljani paraprodukt T(f , g)(x, y) := p.v. R2 K(s, t) f (x − s, y)g(x, y − t) ds dt Poop´cenje #2 T(f , g)(x, y) := R4 m(ξ1, η2)e2πi(x(ξ1+η1)+y(ξ2+η2)) f (ξ1, ξ2)g(η1, η2)dξ1dξ2dη1dη2 Rezultat (Bernicot i K., 2013.) Ako je supp m ⊆ (ξ1, η2) : |ξ1| ≤ c |η2| , tada vrijedi ocjena T(f , g) Lr y (Ws,r x ) ≤ Cp,q,r,s f Lp g Ws,q za s ≥ 0, 1 p, q ∞, 1 r 2, 1 p + 1 q = 1 r
  • 64. 6. Zapetljani paraprodukt T(f , g)(x, y) := p.v. R2 K(s, t) f (x − s, y)g(x, y − t) ds dt Primjena Fundiranje stohastiˇckog integrala oblika t 0 Hsd(XsYs) (Xs)s≥0 i (Ys)s≥0 martingali obzirom na razliˇcite filtracije (svaka profinjuje vjerojatnosni prostor Ω1 × Ω2 u svojoj koordinati) (K. i ˇSkreb, 2013.)
  • 65. 7. Dvoparametarska bilinearna Hilbertova transformacija T(f , g)(x, y) := p.v. R2 f (x − s, y − t) g(x + s, y + t) ds s dt t
  • 66. 7. Dvoparametarska bilinearna Hilbertova transformacija T(f , g)(x, y) := p.v. R2 f (x − s, y − t) g(x + s, y + t) ds s dt t Razlog za oprez! “Previˇse singularna” Protuprimjer (Muscalu, Pipher, Tao i Thiele, 2004.) T ne zadovoljava nikoje Lp ocjene
  • 67. 8. Singularni integrali s determinantnom jezgrom T(f , g)(x, y) := p.v. R2 f (u, v) g(x + u, y + v) du dv det x u y v
  • 68. 8. Singularni integrali s determinantnom jezgrom T(f , g)(x, y) := p.v. R2 f (u, v) g(x + u, y + v) du dv det x u y v Motivacija: Invarijantne trilinearne forme u teoriji reprezentacija — za grupu SL(3, R) Λ(f , g, h) = p.v. (R2)2 f (u, v) g(x + u, y + v) h(x, y) du dv dx dy det x u y v
  • 69. 8. Singularni integrali s determinantnom jezgrom T(f , g)(x, y) := p.v. R2 f (u, v) g(x + u, y + v) du dv det x u y v Joˇs “singularniji”, ali ipak omeden Rezultat (Gressman, He, K., Street, Thiele i Yung, 2015.) T(f , g) Lr ≤ Cp,q,r f Lp g Lq ˇcim je 1 r 2 p, q ∞, 1 r = 1 p + 1 q i to su sve Lp ocjene Ideja dokaza. Superpozicija bilinearnih Hilbertovih transformacija
  • 70. Kada predajem uvijek razmiˇsljam o naˇcinu na koji bih volio da sam osobno nauˇcio to gradivo. Elias Menachem Stein (1931.–2018.)
  • 71. Hvala na paˇznji! Hvala na paˇznji!