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Propiedades de la transformada de Riesz

Estoy estudiando algo sobre la transformada de Riesz. La página de la wikipedia sobre la transformada de Riesz https://en.wikipedia.org/wiki/Riesz_transform tiene algo que no me queda claro. En particular, me refiero a la sección titulada "Relación con el Laplaciano".

Lo primero que no me queda claro es por qué dice que la transformada de Riesz de $ f $ da las primeras derivadas parciales de una solución de la ecuación

\begin{equation} \left( -\Delta\right)^{\frac{1}{2}} u = f. \end{equation}

Sé que el laplaciano fraccionario se puede definir de esta manera $$\left(-\Delta\right)^{s} u\left(x\right) = c_{n} P.V. \int_{R^{n}} \dfrac{u\left(x\right) - u\left(y\right)}{\vert x -y\vert^{n + 2s}} dy $$ y la transformada de Riesz de una función $ f $ en el espacio de Schwartz se define como $$ R_{j} f\left(x\right) = C_{n} P.V. \int_{R^{n}} \dfrac{y_{j}}{\vert y\vert^{n+1}} f\left(x-y\right) dy $$

pero no soy capaz de justificar la ecuación

$$\left( -\Delta\right)^{\frac{1}{2}} u = f.$$

Lo segundo que no me queda claro es la relación \begin{equation} R_{i}R_{j} \Delta u = -\dfrac{\partial^{2} u}{\partial x_{i}\partial x_{j}}. \end{equation} No tengo ni idea de cómo comprobarlo.

¿Podría alguien ayudarme?

Gracias.

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Pierre Lebeaupin Puntos 729

Normalmente se consigue a través de la $L^2$ resultados. Estableciendo todas las constantes en 1, y permitiendo que todas las funciones sean Schwartz, el esquema es el siguiente.

En primer lugar, puedes comprobar que tenemos las igualdades para las transformadas de Fourier, $$\mathcal F (-\Delta)^{1/2} u = |\xi|\hat u,\\ \mathcal F R u = \frac{-i\xi}{|\xi|} \hat u $$ es decir, estos dos operadores son operadores multiplicadores. Estos operadores conmutan automáticamente con las derivadas (y otros multiplicadores), y de hecho $$ \mathcal F (R_j (-\Delta)^{1/2} u) = -i\xi \hat u = \mathcal F(\partial _j u).$$ Esto implica el primer resultado por el que preguntas, y al usarlo dos veces, también el segundo.

La primera transformada de Fourier anterior se puede encontrar en ce un trabajo expositivo bien escrito. El segundo es igualmente "conocido" y puede encontrarse, por ejemplo, en el libro de Stein "Singular Integrals and Differentiability Properties of Functions", o por ejemplo, ce Archivo PDF.

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