Exercise
⊕
Problem
17
你好,这里是我的个人网站数学分析的每周一题栏目(数学分析每周一题,其中数学分析指的是数学中的分析学, 主要包括微积分,实分析,复分析)
——————Alina Lagrange
Prove that
lim
δ
→
0
‖
f
∗
K
δ
−
f
‖
=
0
.
where
K
δ
is a family of good kernels.
P
r
o
o
f
.
‖
f
∗
K
δ
−
f
‖
=
∫
R
n
|
f
∗
K
δ
(
x
)
−
f
(
x
)
|
d
x
=
∫
R
n
|
∫
R
n
f
(
x
−
y
)
K
δ
(
y
)
d
y
−
f
(
x
)
|
d
x
=
∫
R
n
|
∫
R
n
(
f
(
x
−
y
)
−
f
(
x
)
)
K
δ
(
y
)
d
y
|
d
x
≤
∫
R
n
∫
R
n
|
f
(
x
−
y
)
−
f
(
x
)
|
|
K
δ
(
y
)
|
d
y
d
x
=
∫
R
n
∫
R
n
|
f
(
x
−
y
)
−
f
(
x
)
|
|
K
δ
(
y
)
|
d
x
d
y
=
∫
|
y
|
≤
ℓ
∫
R
n
|
f
(
x
−
y
)
−
f
(
x
)
|
|
K
δ
(
y
)
|
d
x
d
y
+
∫
|
y
|
>
ℓ
∫
R
n
|
f
(
x
−
y
)
−
f
(
x
)
|
=
I
1
+
I
2
.
Then for
I
1
,
I
1
=
∫
|
y
|
≤
ℓ
|
K
δ
(
y
)
|
∫
R
n
|
f
(
x
−
y
)
−
f
(
x
)
|
d
x
d
y
=
∫
|
y
|
≤
ℓ
|
K
δ
(
y
)
|
‖
f
(
x
−
y
)
−
f
(
x
)
‖
1
d
x
d
y
where
ℓ
>
0
. By the continuity of the Lebesgue integral i.e.
∀
ε
>
0
,
∃
ζ
>
0
,
when
|
y
|
<
ζ
,
‖
f
(
x
−
y
)
−
f
(
x
)
‖
1
<
ε
.
Hence
I
1
≤
ε
∫
|
y
|
≤
ℓ
|
K
δ
(
y
)
|
d
y
≤
M
ε
.
Then for
I
2
,
I
2
=
∫
|
y
|
>
ℓ
∫
R
n
|
f
(
x
−
y
)
−
f
(
x
)
|
|
K
δ
|
d
x
d
y
≤
2
‖
f
‖
L
1
(
R
n
)
∫
|
y
|
>
ℓ
|
K
δ
(
y
)
|
By the properties of the good kernel, we have
∀
ε
>
0
,
∃
θ
>
0
s.t. when
δ
<
θ
,
∫
|
y
|
>
ℓ
|
K
δ
(
y
)
|
<
ε
.
Then we obtain
‖
f
∗
K
δ
−
f
‖
<
(
M
+
2
‖
f
‖
)
ε
.
Hence
lim
δ
→
0
‖
f
∗
K
δ
−
f
‖
=
0.
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