Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

76

.pdf
Скачиваний:
3
Добавлен:
07.06.2023
Размер:
6.23 Mб
Скачать

Discrete iterated Hardy-type inequalities . . .

21

in this type of inequalities are caused by their applicability to spaces of the Morrey type ([16], [17]). Moreover, the characterizations of these inequalities can be applied to research weighted inequalities for Hardy’s bilinear inequalities ([18]-[20]). However, the discrete Hardytype inequality (1) is study very little. For example, see the papers [21] and [22], where in particular, in [22] a criterion for the fulfilment of inequality (1) was obtained for the case

0 < q < θ < p < ∞, p > 1.

3 Material and research methods

The research methods are as follows: in this paper a method of partition of the sequence of elements of the Hardy operator on the part in each point is developed, which allows us to e ectively estimate the sum on the parts. Note that such "blocking technic" was developed in [4]. During the estimate, various classical inequalities are used, such as Minkowski inequality, Holder inequality and the following elementary inequalities:

If ai > 0, i = 1, 2, ..., k, then

m=1 ai

 

m=1 aiα,

0 < α ≤ 1,

(2)

k

 

k

 

 

 

α

 

 

 

 

 

 

 

and

 

m=1 aiα,

α ≥ 1.

 

m=1 ai

 

(3)

k

 

k

 

 

 

α

 

 

 

 

 

 

 

In the proofs of our main results we will need the following well-known version of the discrete Minkowski inequality:

Lemma. Let {ai,j }, i = 1, 2, ..., n ≤ +, j = 1, 2, ..., m, be a positive matrix. Then the inequalities

n

m

 

1

m

n

 

1

 

 

 

σ

 

 

σ ,

(4)

i=1

j=1 ai,j

σ

j=1

i=1 |ai,j |σ

and

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

i

 

1

n

n

 

1

 

 

 

σ

 

|ai,j |σ

σ ,

(5)

i=1

j=1 ai,j

σ

j=1

i=j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

hold, where σ ≥ 1.

Convention: The symbol M K means that M ≤ cK, where c > 0 is a constant depending only on unessential parameters. If M K M, then we write M ≈ K.

4 Results and discussion

4.1 Main result

Our main result reads as follows.

22 R. Oinarov et al.

Theorem. (i) If 1 < p ≤ min{q, θ} < ∞, then the inequality (1) holds, if and only if

A1 < ∞, where

 

 

 

r

 

r

 

θ

1

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ϕq

 

 

u−p

 

p .

A

 

 

sup

n=1

ωθ

k=n

q

θ

 

 

 

1

:=

r≥1

n

k

i=r

i

 

 

 

Moreover, C ≈ A1, where C is the best constant in (1).

(ii) If p (0, 1] and p ≤ min{q, θ} < ∞, then the inequality (1) holds, if and only if A2 < ∞,

where

 

 

r

 

r

 

θ

1

 

A

2

:= sup

n=1

ωθ

s=n

ϕq

q

θ

sup u1.

 

r≥1

n

s

 

 

r≤k k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Moreover, C ≈ A2, where C is the best constant in (1).

Proof. Necessity: Suppose that the inequality (1) holds with best constant C > 0.

(i) Let us show that A1 < ∞. Let 1 ≤ r < N < ∞ and take a test sequence f = {fs}s=1

such that fs = 0 for 1 ≤ s < r and s > N and fs = us−p

for r ≤ s ≤ N < ∞.

 

 

 

 

 

 

Then

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

N

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f lp,u =

s=1 |fs · us|p p

=

s=r

|us−p · us|p

p =

s=r

us−p p .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(6)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

By substituting f in the left hand side of inequality (1), we can deduce that

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

θ

 

1

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

N

 

 

 

N

 

 

 

 

 

θ

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

θ

 

 

 

ϕk

fi

 

q

 

 

q θ

 

n=1

θ

 

ϕk i=k

fi

 

q

 

q θ

 

 

 

 

I(f) := n=1 ωn

k=n

i=k

 

 

 

 

ωn k=n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

r

ϕk

N

 

 

 

 

 

 

 

θ 1

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

r

 

θ

1

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(7)

 

n=1 ωnθ k=n

i=r

ui−p q q

θ

 

 

n=1

ωnθ k=n ϕkq q

θ

i=r ui−p .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

From (1), (6) and (7), it follows that

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

θ

 

 

 

 

1

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C ≥ n=1 ωnθ k=n

ϕkq q

 

θ

i=r

 

ui−p

 

 

,

for

all

 

1 ≤ r < N.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Since r ≥ 1 is arbitrary, passing to the limit as N → ∞, we have that

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

r

 

 

 

 

 

 

θ

 

1

 

 

 

 

u−p

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

1

= sup

 

 

ωθ

 

 

 

 

q

 

q

 

θ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

C.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(8)

 

 

r≥1

n=1

n k=n ϕk

i=r

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(ii) Let us show that A2 <

 

1

 

. Now for 1 < r

k <

 

we assume that g =

{

gs

}

s=1, where

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

gs = 0 for s = k and gs = u

 

 

for s = k, where uk

= 0. Then

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

· uk = 1.

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(9)

g lp,u = uk

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Substituting g in the left hand side of inequality (1), we find that

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ϕs

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

θ

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

θ

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

θ

 

 

 

gi

 

 

 

q θ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

θ

 

q

 

q θ

 

,

k ≥ r,

 

 

I(g) := n=1

ωn s=n

 

i=s

 

 

 

 

n=1 ωn s=n ϕs

 

 

uk

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

Discrete iterated Hardy-type inequalities . . .

23

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

n

s=n

ϕs

 

 

 

 

r≤k k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

r

 

 

 

 

θ

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

I(g)

 

 

ωθ

 

 

q

 

 

q

 

 

θ

sup u1,

r

1.

Therefore

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

r

 

 

θ

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sup

 

 

θ

 

q

 

q

 

θ

sup

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I(g)

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r≥1

ωn s=n

ϕs

 

 

r≤k uk

 

= A2.

 

(10)

From (1), (9) and (10), we have that

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

r

 

 

θ

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

θ sup u1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

sup

ωθ

 

 

ϕq

 

C.

 

 

 

 

 

2 = r≥1 n=1

n

s=n

s

 

r≤k k

 

 

 

 

 

 

 

 

(11)

Su ciency: Now, we prove that the inequality (1) holds. Let 0 ≤ f lp,u be such that

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(12)

 

fi < ∞.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Let

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k1 := inf{k Z :

i

fi 2k},

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=1

 

 

 

then

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2k11 ≤ fi

< 2k1 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=1

 

 

 

 

 

 

 

We consider the sequence {jk}, where jk are defined by

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jk := min{j ≥ 1 :

i

fi 2k1−k+1}.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=j

 

 

 

 

 

We note that

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

fi 2k1 } = 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

j1 = min{j ≥ 1 :

 

=j

 

 

For all k ≥ 1 it yields that

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(13)

 

fi 2k1−k+1 <

 

 

fi.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i=jk

 

 

 

i=jk1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Therefore the set of natural numbers N can be written

N = [jk, jk+1 1].

k≥1

Moreover,

 

 

jm+11

jm+11

 

2k1−m+1 <

fi =

fi +

 

fi + 2k1

(m+1)+1, m ≥ 2.

 

 

fi <

 

 

i=jm 1

i=jm 1

i=jm+1

i=jm 1

 

24

 

 

 

 

 

 

R. Oinarov et al.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Hence,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jm+1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2k1−m <

fi, m ≥ 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i=jm 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jm+21

 

 

 

 

 

 

 

2k1−m = 2k1(m+1)+1 = 2 · 2k1(m+1) < 2

 

fi,

m ≥ 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i=jm+1 1

 

 

 

 

 

 

We have that

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j2+1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2k11+1 = 2k1 = 4 · 2k12 < 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fi.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i=j21

 

 

 

 

 

 

 

Then we obtain that

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jm+21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2k1−m+1 < 4

fi, m

1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(14)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i=jm+1 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Therefore, in view of (13),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= k=1

 

 

ωnθ s=n ϕs i=s

fi

 

Iθ(f) := n=1 ωnθ s=n ϕs i=s fi

θ

 

n=jk

 

 

 

 

q

 

q

 

 

jk+11

 

 

 

 

 

q

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ϕsq

 

 

fi

 

θ

 

 

 

 

 

ωnθ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jk+11

 

 

 

 

 

jm+11

 

 

 

 

q

 

q

 

 

 

 

 

k

 

s

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

θ

 

 

 

 

k=1

n=j

 

 

m=k

=max(n,j

)

 

i=jm

 

 

 

 

 

 

 

 

jk+11

 

 

 

 

jm+11

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k=1

n=jk

ωnθ m=k s=max(n,jm) ϕsq 2k1−m+1 .

 

 

 

Hence, by applying (14) we have that

 

 

 

 

 

ϕsq

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Iθ(f) 4θ

 

ωnθ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fi

.

 

 

 

 

(15)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

θ

 

 

 

 

 

jk+11

 

jm+11

 

 

 

 

jm+21

 

 

 

q

 

 

 

 

 

k

 

s

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k=1

n=j

 

m=k

=max(n,j

 

)

 

i=jm+1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

We must now consider the cases θ ≤ q and θ > q separately.

4.2 The case θ ≤ q

(i) Let 1 < p ≤ θ ≤ q. By applying (2) in (15), we find that

Iθ(f) 4θ

 

ωnθ

 

 

 

ϕsq

 

θ

 

 

fi .

jk+11

 

jm+11

 

 

 

q

jm+2

1

 

θ

k

 

s

m

 

 

 

 

k=1

n=j

m=k

 

=max(n,j

)

 

 

 

i=jm+1

1

 

,

 

 

 

 

 

Discrete iterated Hardy-type inequalities . . .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25

Now, by changing the orders of sums, we get that

 

 

ωnθ

 

 

 

 

 

 

 

ϕsq

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Iθ(f) 4θ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fi

θ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

θ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jm+2

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

jk+11

 

 

 

jm+1

 

1

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m=1 i=jm+1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

k=1 n=j

 

 

 

 

=max(n,j

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

4θ

 

 

fi

 

 

 

 

ωnθ

 

 

 

 

 

 

 

ϕsq

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

ωnθ

 

 

 

 

 

ϕsq

 

 

 

 

 

 

θ

 

j2

1

 

 

 

 

 

 

 

jm+1

1

 

 

θ

 

m jk+1

1

 

 

 

 

jm+1

1

 

 

θ

 

 

 

 

jm+2 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m=1 i=jm+1

 

1

 

 

 

n=j1

 

 

 

 

 

 

 

s=n

 

ϕsq

k=2 n=j

 

 

 

 

 

s=jm

 

 

 

4θ

 

 

 

 

fi

 

 

 

 

ωnθ

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

ωnθ

 

 

 

 

 

ϕsq

 

1

 

 

 

θ

 

 

j21

 

 

 

 

 

 

 

jm+11

 

 

 

θ

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

θ

 

 

 

 

 

jm+2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q jm+1

 

 

 

 

jm+1

 

q

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m=1 i=jm+1

1

 

 

 

n=j

 

 

 

 

 

 

 

 

s=n

ϕsq

 

 

n=j

ωnθ

s=jm

 

 

ϕsq

 

4θ

 

 

 

 

fi

 

 

 

ωnθ

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

θ

 

 

j21

 

 

 

 

 

 

 

jm+11

 

 

 

θ

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

θ

 

 

 

 

 

jm+2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q jm+1

 

 

 

 

jm+1

 

q

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m=1 i=jm+1

1

 

 

 

n=j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s=n

 

 

 

ωnθ

n=j

 

 

 

 

 

s=n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4θ

jm+21

 

 

 

fi

 

θ jm+11

jm+1

 

ϕsq

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

θ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m=1 i=jm+1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

n=j

 

 

 

 

s=n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

so that

 

 

 

 

 

 

fi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ϕsq .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Iθ(f)

 

 

 

 

θ jm+11

ωnθ

 

jm+11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(16)

 

jm+21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

θ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m=1 i=jm+1

1

 

 

 

 

n=j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s=n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Therefore, by using Holder’s inequality and (3) in (16), we obtain that

 

 

 

 

 

 

Iθ(f)

 

 

 

 

 

 

|fi · ui|p

 

θ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ωnθ

 

 

 

ϕsq

 

 

 

 

 

 

ui−p

θ

 

jm+21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p jm+1

1

 

 

 

jm+1

1

 

 

θ

 

 

jm+21

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

m=1 i=jm+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=j1

 

 

 

 

 

s=n

 

 

 

 

 

 

i=jm+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

| ·

|

θ

 

m 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∞ jm+21

 

 

 

 

 

 

p

 

 

jm+1

1

 

 

jm+1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

fi

 

ui p

 

 

 

 

 

ωnθ

 

 

 

 

ϕsq

 

 

 

 

 

 

sup

 

 

 

 

 

 

m=1 i=jm+1 1

 

 

 

r 1 n=1

n=j

 

 

s=n

=1 |

 

|

 

 

s=n

 

1

i=r

 

 

 

θ

 

 

 

 

 

r

r

 

θ

 

 

θ

 

 

 

 

p

 

 

 

 

q

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fiui

 

p

 

 

 

 

 

ωnθ

ϕsq

 

 

 

 

 

 

sup

 

 

 

 

 

 

 

Hence,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I(f) A1 f p,u,

if 1 < p ≤ θ ≤ q.

 

 

 

 

 

 

 

q

θ

 

 

ui−p p

 

θ

1

 

 

 

 

1

 

 

θ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i=jm+1

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

θ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ui−p

p

 

=

A1 f

p,u

 

θ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(17)

26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R. Oinarov et al.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(ii) Let 0 < p ≤ 1. We start with the inequality (16):

 

ωnθ

 

 

 

 

ϕsq .

 

 

 

 

 

 

 

 

Iθ(f)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fi · ui · ui1

 

θ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jm+21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p jm+11

 

 

jm+11

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

θ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m=1 i=jm+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

s=n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

By applying (2) with 0 < p ≤ 1, we obtain that

 

 

 

1 ui1

 

 

 

 

 

ωnθ

 

 

 

 

 

ϕsq

Iθ(f)

 

 

 

 

 

 

 

 

|fi · ui|p

θ

 

 

jm+1

 

1maxi jm+2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jm+21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jm+11

 

 

jm+1

1

 

 

θ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

θ

 

 

 

 

− ≤ ≤ −

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m=1 i=jm+1

 

1

 

 

| · |

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=j1

 

 

 

 

s=n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jm+1 1 k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jm+2

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

θ jm+11

 

 

 

jm+1

1

 

 

 

θ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

− ≤

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fi

 

ui p

 

 

 

 

 

sup

uk1

 

 

 

 

 

 

 

ωnθ

 

 

 

 

 

 

ϕsq .

 

 

 

 

 

m=1 i=jm+1 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

s=n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

By using (3), we get

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

| · |

θ

 

m 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

jm+1 1 k

 

 

 

θ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jm+21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

jm+11

 

 

 

 

jm+11

 

 

 

θ

 

θ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Iθ(f)

 

 

 

fi ui

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

ωnθ

 

 

 

 

 

ϕsq

 

 

 

 

 

 

− ≤

 

uk1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sup

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sup

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m=1 i=jm+1 1

 

 

 

 

 

r 1

 

 

 

 

 

 

 

 

n=j

 

 

 

 

s=n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

| · |

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

r k

 

 

θ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

θ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

r

 

θ

 

 

 

θ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

θ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sup uk1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fi

 

ui p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ωnθ

 

 

ϕsq

 

 

 

 

 

 

=

 

A2 f

 

 

p,u

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sup

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

s=n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

so that

I(f) A2 f p,u, if p ≤ θ ≤ q, (18) where p (0, 1].

4.3 The case θ > q

(i) Let 1 < p ≤ q < θ. We start with the inequality (15). First we raise both sides in (15) to the power θq 1, i.e.,

 

1

 

 

jm+11

jk+1

ωnθ

Iq(f) 4q

 

 

 

 

 

 

ϕsq

 

fi

 

.

 

 

 

θ

 

q

jm+2

1

q

q

 

θ

 

 

 

 

 

 

 

 

k=1 n=jk

m=k s=max(n,jm)

i=jm+11

Next we apply (4) in the inner sum with σ = θ and obtain that

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

θ

 

 

Iq(f) 4q

 

∞ jk+11

ωnθ

jm+11

ϕsq q

jm+21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=jk

 

s=max(n,jm)

 

i=jm+1 1

 

 

k=1 m=k

 

 

fi θ θq q

θ

,

 

 

θ

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Discrete iterated Hardy-type inequalities . . .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

27

Using (5), we get that

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ωnθ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ϕsq

 

 

 

 

 

 

fi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Iq(f) 4q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

θ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

θ

 

 

θ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

jk+11

 

 

 

jm+1

1

 

 

 

 

 

 

 

q

 

jm+21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

s

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m=1

 

k=1

n=j

 

 

 

 

=max(n,j )

 

 

 

 

 

 

 

i=jm+1

 

1

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fi

 

 

 

 

 

 

 

 

ωnθ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ϕsq

θ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jm+21

 

 

 

 

q

m

jk+1

1

 

 

 

 

 

 

 

jm+11

 

 

 

 

 

 

 

q

 

θ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

s

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=max(n,j

)

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m=1 i=jm+1

 

 

 

 

 

 

k=1 n=j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ωnθ

 

 

 

 

 

ϕsq

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jm+21

 

 

 

q

jm+1

1

 

 

 

 

 

jm+11

 

 

 

 

θ

 

 

θ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m=1 i=jm+1

1

 

 

 

n=j

 

 

 

 

 

 

 

 

s=n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

so that

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fi

 

 

 

ωnθ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ϕsq

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(19)

 

Iq(f)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

θ

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jm+2

1

 

 

 

 

 

 

 

 

jm+1

1

 

 

jm+1

1

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m=1 i=jm+1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

n=j

 

 

 

 

s=n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Hence, by using Holder’s inequality,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ui−p

 

 

 

ωnθ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Iq(f)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|fi · ui|p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ϕsq

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

θ

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jm+2

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

jm+2

1

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

jm+11

 

 

 

 

jm+1

1

 

 

 

q

 

θ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m=1 i=jm+1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i=jm+1

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s=n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Therefore, by applying (3) with α = q

, we obtain that

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ui p

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

ωnθ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ϕsq

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ui−p

 

 

 

 

 

 

Iq(f)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fi

 

 

 

 

 

 

sup

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

| · |

q

 

m 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

θ

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

jm+2

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

jm+11

 

 

 

 

 

 

 

jm+11

 

q

 

 

 

θ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m=1 i=jm+1 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s=n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r 1

 

 

 

 

 

 

 

 

n=j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i=jm+1 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|

 

|

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

q

 

 

θ

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

fiui

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ϕsq

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ui−p

 

 

 

 

 

= A1

 

f

 

p,u

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sup

 

 

 

 

 

ωnθ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

s=n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i=r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

so that

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I(f) A1 f p,u,

 

when 1 < p ≤ q < θ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(20)

(ii) Let 0 < p ≤ 1. We start with the inequality (19):

 

 

 

ωnθ

 

 

 

 

 

 

ϕsq

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Iq(f)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fi · ui · ui1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jm+21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

jm+11

 

 

jm+11

 

 

 

 

q

 

 

 

θ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

θ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m=1 i=jm+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

s=n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

28

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R. Oinarov et al.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

By applying (2) with 0 < p ≤ 1, we obtain that

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Iq(f)

 

 

 

 

 

 

 

 

fi ui p

 

 

 

 

 

sup

uk1

 

 

 

 

 

ωnθ

 

 

 

 

 

ϕsq

 

 

 

 

 

q

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

| · |

 

 

q

jm+1 1 k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

jm+21

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jm+1

1

 

 

 

 

jm+11

 

θ

 

 

θ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

− ≤

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m=1 i=jm+1 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

s=n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

By using (3), we get that

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

| · |

 

q

 

m 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jm+1 1 k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jm+21

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

jm+1

1

 

 

 

 

jm+1

1

 

 

 

θ

 

θ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Iq(f)

 

 

 

 

fi ui p

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

ϕsq

 

 

 

 

 

− ≤

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sup

 

 

ωnθ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sup

 

 

uk1

 

 

 

m=1 i=jm+1 1

 

 

 

 

 

 

 

n=j

 

 

 

 

 

s=n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

| · |

q

 

 

r 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

θ

 

1

r k

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

r

 

 

 

θ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sup uk1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fi

ui p

 

 

 

 

 

 

 

 

ωnθ

 

ϕsq

 

 

 

 

 

 

 

 

A2 f

p,u

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sup

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

i=1

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

s=n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

so that

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I(f) A2 f p,u, if

 

p ≤ q < θ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(21)

where p (0, 1].

The estimates (17), (20) and (18), (21) were obtained under the condition (12). Let M = {f lp,u : N = N(f) > 0 and fi = 0, i ≥ N}. Since f from M satisfy the condition (12) and the set M is everywhere dense in lp,u, then the estimates (17), (20) and (18), (21) are satisfied for all f lp,u. Therefore from the inequalities (8), (17) and (20), we get C ≈ A1 and from the inequalities (8) and (18), (21), we get C ≈ A2, where C is the best constant in

(1). The proof of Theorem is complete.

5 Conclusion

In conclusion, we have established necessary and su cient conditions on functions u and ω are ensuring boundedness of a discrete Hardy-type operator from a weighted sequence space lp,u to a weighted sequence space for a wide range of the numerical parameters p, u and θ.

6 Acknowledgement

We thank Professor Lars-Erik Persson for several suggestions, which have improved final version of this paper.

References

[1]Opic B. and Kufner A., "Hardy-Type Inequalities" , Pitman Research Notes in Mathematics Series Longman Scientific and Technical, Harlow (1990): 344

[2]Kufner A., Maligranda L. and Persson L.-E., "The Prehistory of the Hardy Inequality" , Amer. Math. Monthly. vol. 113(8)(2006): 715–732.

,

Discrete iterated Hardy-type inequalities . . .

29

[3]Kufner A., Persson L-E. and Samko N., "Weighted inequalities of Hardy type, Second Edition" , World Scientific Publishing Co. Pte.Ltd., New Jersey. (2017):459+XX.

[4]Goldman M. L., "Hardy type inequalities on the cone of quasimonotone functions" , Khabarovsk Computer Center Fart Eastern Brunch Russian Academy of Science, Research report no 98/31 (1998): 1-69.

[5]Oinarov R., Kalybay A.A., "Three-parameter weighted Hardy type inequalities" , Banach Journal Math. vol. 2, no 2 (2008): 85-93.

[6]Gogatishvili A., Mustafayev R., Persson L.-E., "Some new iterated Hardy-type inequalities" , J. Func. Spaces Appl. vol. 2012 (2012): 30.

[7]Gogatishvili A., Mustafayev R., Persson L.-E., "Some new iterated Hardy-type inequalities: the case θ = 1" , J. Inequal. Appl. vol. 2013, no 515 (2013): 29.

[8]Gogatishvili A., Mustafayev R., "Weighted iterated Hardy-type inequalities" , Math. Inequal. Appl. vol. 20, no 3 (2017): 683-728.

[9]Prohorov D.V., Stepanov V.D., "Vesovye ocenki klassa sublinejnyh operatorov [Weighted estimates for a class of sublinear operators]" , DAN vol. 453, no 5 (2013): 486-488.

[10]Prohorov D.V., Stepanov V.D., "O vesovyh neravenstvah Hardi v smeshannyh normah [On weighted Hardy inequalities in mixed norms]" , Tr. MIAN 283(2013): 155-170.

[11]Prohorov D.V., Stepanov V.D., "Ocenki odnogo klassa sublinejnyh integral’nyh operatorov [Estimates for a class of sublinear integral operators]" , DAN vol. 456, no 6 (2014): 645-649.

[12]Prohorov D.V., Stepanov V.D., "Vesovye neravenstva dlja kvazilinejnyh integral’nyh operatorov na poluosi i prilozhenija k prostranstvam Lorenca [Weighted inequalities for quasilinear integral operators on the semi-axis and applications to Lorentz spaces]" , Matem.sb. vol. 207, no 8 (2016): 135-162.

[13]Prohorov D. V., "Ob odnom klasse vesovyh neravenstv, soderzhashhih kvazilinejnye operatory [On a class of weighted inequalities containing quasilinear operators]" , Tr. MIAN 289(2016): 280-295.

[14]Krepela M., Pick L., "Weighted inequalities for iterated Copson Integral operators [electronic resource]" , (2019). URL: https://www.researchgate.net/publication/332962081 (date of the application: 21.10.2019).

[15]Stepanov V.D., Shambilova G.E., "On weighted iterated Hardy-type operators" , Analysis Math. vol. 44, no 2 ( 2018): 273–283.

[16]Burenkov V.I. and Oinarov R., "Necessary and Su cient conditions for boundedness of the Hardy-type operator from a weighted Lebesque space to a Morrey-type space" , Math. Inequal. Appl. vol. 16, no 1 (2013): 1-19.

[17]Oinarov R. and Kalybay A., "On boundedness of the conjugate multidimensional Hardy operator from a Lebesque space to a local Morrey-type space" , Int. J. Math. Anal. vol. 8, no 11 (2014): 539-553.

[18]Bernardis A.L. and Salvador P.O., "Some new iterated Hardy-type inequalities and applications" , J. Math. Ineq. vol. 11, no 2 (2017): 577-594.

[19]Canestro M.I.A., Salvador P.O., Torreblanca C.R., "Weighted bilinear Hardy inequalities" , J. Math. Anal. and Appl. 387 (2012): 320-334.

[20]Krepela M., "Iterating bilinear Hardy inequalities" , J. Math. Ineq. vol. 60, no 4 (2017): 955-971.

[21]Gogatishvili A., Krepela M., Rastislav O., Pick L., "Weighted inequalities for discrete iterated Hardy operators [electronic resource]" , (2019). URL: https://arxiv.org/abs/1903.04313 (Submitted on 11 March 2019).

[22]Temirhanova A.M., Omarbaeva B.K., "Vesovaja ocenka odnogo klassa kvazilinejnyh diskretnyh operatorov: sluchaj 0 < q < θ < p < ∞, p > 1 [Weighted estimate of a class of quasilinear discrete operators: the case 0 < q < θ < p < ∞, p > 1]" , Vestnik KazNPU im. Abaja vol. 67, no 3 (2019): 109-116.

30 ISSN 1563-0277, eISSN 2617-4871

Journal of Mathematics, Mechanics, Computer Science. № 1(105). 2020

IRSTI 27.33.19

https://doi.org/10.26577/JMMCS.2020.v105.i1.04

1A.N. Stanzhitskii , 2S.G. Karakenova , 3S.S. Zhumatov

1Doctor of Physical and Mathematical Sciences, E-mail: ostanzh@gmail.com, Taras Shevchenko National University of Kyiv, Kyiv, Ukraine

2PhD student, E-mail: sayakhat.karakenova05@gmail.com, Al-Farabi Kazakh National University, Almaty, Kazakhstan

3Doctor of Physical and Mathematical Sciences, E-mail: sailau.math@gmail.com, Institute of Mathematics and Mathematical Modeling, Almaty, Kazakhstan

ON A COMPARISON THEOREM FOR STOCHASTIC INTEGRO-FUNCTIONAL EQUATIONS OF NEUTRAL TYPE

In this paper, we will discuss a comparison result for solutions to the Cauchy problems for two stochastic di erential equations with delay. On this subject number of authors have obtained their comparison results. We deal with the Cauchy problems for two integro-di erential equations. Except transient- (or drift-) and di usion coe cients our equations include also one integrodi erential term. Basic di erence of our case from the case of all earlier investigated problems is presence of this term. We introduce a concept of solutions to our problems and prove the comparison theorem for them. According to our result under certain assumptions on coe cients of equations under consideration, their solutions depend on the transient-coe cients in a monotone way.

Key words: stochastic di erential equation, comparison theorem, Hilbert space.

1А.Н. Станжицкий , 2С.Г. Каракенова , 3С.С. Жуматов

1ф.-м.ғ.д., Т. Шевченко атындағы Киев ұлттық университетi, Киев қ., Украина, E-mail: ostanzh@gmail.com

2докторант, әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университетi, Алматы қ., Қазақстан, E-mail: sayakhat.karakenova05@gmail.com 3ф.-м.ғ.д., Математика және математикалық моделдеу институты Алматы қ., Қазақстан, E-mail: sailau.math@gmail.com

Бейтарап типтегi стохастикалық интегралдық-функционалдық теңдеулер үшiн салыстыру теоремасы

Бұл мақалада кiдiрiс әсерлi екi стохастикалық дифференциалдық теңдеулер үшiн Коши есебi шешiмдерiн салыстыру есебi қарастырылған. Осы сияқты есептердiң шешiмдерiн салыстыруға қатысты көптеген авторлар өз нәтижелерiн алды. Мақалада бейтарап типтi екi стохастикалық интегралдық-дифференциалдық теңдеулер үшiн Коши есебi қарастырылған. Қарастырылатын есептiң тасымалдау және диффузия коэффициенттерiнен басқа бiр интегралдық-дифференциалдық бөлiктен тұрады. Бұрын зерттелген жұмыстардан негiзгi айырмашылығы интегралдық бөлiктiң бар болуы болып табылады. Алынған нәтижелерге сәйкес, олардың шешiмi тасымалдау коэффициентiне монотонды тәуелдi болады.

Түйiн сөздер: стохастикалық дифференциалдық теңдеу, салыстыру теоремасы, гильберт кеңiстiгi.

1А.Н. Станжицкий , 2С.Г. Каракенова , 3С.С. Жуматов

1д.ф.-м.н., Киевский национальный университет имени Т. Шевченко,

г.Киев, Украина, E-mail: ostanzh@gmail.com

2докторант, Казахский национальный университет имени аль-Фараби, г. Алматы, Казахстан, E-mail: sayakhat.karakenova05@gmail.com

3д.ф.-м.н., Институт математики и математического моделирования,

г.Алматы, Казахстан, E-mail: sailau.math@gmail.com

Об одной теореме сравнения для стохастических интегро-функциональных уравнений нейтрального типа

c 2020 Al-Farabi Kazakh National University

,

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]