En anàlisis matemàtic, la desigualtat de Minkowski establix que els espais Lp són espais vectorials en una norma. Siga S un espai mesurable, siga 1≤p≤∞ i siguen f i g elements de Lp(S). Llavors f+g és de Lp(S), i es té

‖f+g‖p≤‖f‖p+‖g‖p

en l'igualtat per al cas 1<p<∞ si i només si f i g són positivament linealment depenents (lo que significa que f=λg o g=λf per a alguna λ≥0).

La desigualtat de Minkowski és la desigualtat triangular en Lp(S).

De la mateixa manera que la desigualtat de Hölder, la desigualtat de Minkowski pot especificar-se per a successions i vectores a pur de fer:

(∑k=1n|xk+yk|p)1/p≤(∑k=1n|xk|p)1/p+(∑k=1n|yk|p)1/p

per a tots els números reals (o complexos) x1,…,xn,y1,…,yn i a on n és el cardinal de S (el número d'elements de S).

Demostració

Primer es demostra que f + g té una p -norma finita si f i g abdós la tenen. Açò se seguix de que

|f+g|p≤2p−1(|f|p+|g|p)

En efecte, usant el fet de que h(x)=xp és una funció convexa sobre ℝ+ (per a p major que 1) i, per tant, que, si a i b són abdós positius, llavors

(12a+12b)p≤12ap+12bp

tenim que

(a+b)p≤2p−1ap+2p−1bp

Ara, es pot parlar llegítimament de (‖f+g‖p) . Si és zero, llavors es complix la desigualtat de Minkowski. Podem supondre, puix, que (‖f+g‖p) no és zero. Usant la desigualtat de Hölder,

‖f+g‖pp=∫|f+g|pdμ
≤∫(|f|+|g|)|f+g|p−1dμ
=∫|f||f+g|p−1dμ+∫|g||f+g|p−1dμ
≤Ho¨lder((∫|f|pdμ)1/p+(∫|g|pdμ)1/p)(∫|f+g|(p−1)(pp−1)dμ)1−1p
=(‖f‖p+‖g‖p)‖f+g‖pp‖f+g‖p

D'a on s'obté la desigualtat de Minkowski multiplicant abdós costats per ‖f+g‖p‖f+g‖pp. ◻

Referències

  • Hardy, G. H. and Littlewood, J. E. and Pólya, G. (1988). Inequalities, 1952a ed. edició, Cambridge: Cambridge University Press, p. xii+324. ISBN 0-521-35880-9.
  • H. Minkowski, Geometrie der Zahlen, Chelsea, reprint (1953)
  • M.I. Voitsekhovskii (2001), "Minkowski inequality", in Hazewinkel, Michiel, Encyclopaedia of Mathematics, Kluwer Academic Publishers, ISBN 978-1556080104