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Mathlib.Analysis.InnerProductSpace.NormPow

Properties about the powers of the norm #

In this file we prove that x ↦ ‖x‖ ^ p is continuously differentiable for an inner product space and for a real number p > 1.

TODO #

theorem hasFDerivAt_norm_rpow {E : Type u_1} [NormedAddCommGroup E] [InnerProductSpace ℝ E] (x : E) {p : ℝ} (hp : 1 < p) :
HasFDerivAt (fun (x : E) => ‖x‖ ^ p) ((p * ‖x‖ ^ (p - 2)) • (innerSL ℝ) x) x
theorem differentiable_norm_rpow {E : Type u_1} [NormedAddCommGroup E] [InnerProductSpace ℝ E] {p : ℝ} (hp : 1 < p) :
Differentiable ℝ fun (x : E) => ‖x‖ ^ p
theorem hasDerivAt_norm_rpow (x : ℝ) {p : ℝ} (hp : 1 < p) :
HasDerivAt (fun (x : ℝ) => ‖x‖ ^ p) (p * ‖x‖ ^ (p - 2) * x) x
theorem hasDerivAt_abs_rpow (x : ℝ) {p : ℝ} (hp : 1 < p) :
HasDerivAt (fun (x : ℝ) => |x| ^ p) (p * |x| ^ (p - 2) * x) x
theorem fderiv_norm_rpow {E : Type u_1} [NormedAddCommGroup E] [InnerProductSpace ℝ E] (x : E) {p : ℝ} (hp : 1 < p) :
fderiv ℝ (fun (x : E) => ‖x‖ ^ p) x = (p * ‖x‖ ^ (p - 2)) • (innerSL ℝ) x
theorem Differentiable.fderiv_norm_rpow {E : Type u_1} [NormedAddCommGroup E] [InnerProductSpace ℝ E] {F : Type u_2} [NormedAddCommGroup F] [NormedSpace ℝ F] {f : F → E} (hf : Differentiable ℝ f) {x : F} {p : ℝ} (hp : 1 < p) :
fderiv ℝ (fun (x : F) => ‖f x‖ ^ p) x = (p * ‖f x‖ ^ (p - 2)) • ((innerSL ℝ) (f x)).comp (fderiv ℝ f x)
theorem norm_fderiv_norm_rpow_le {E : Type u_1} [NormedAddCommGroup E] [InnerProductSpace ℝ E] {F : Type u_2} [NormedAddCommGroup F] [NormedSpace ℝ F] {f : F → E} (hf : Differentiable ℝ f) {x : F} {p : ℝ} (hp : 1 < p) :
‖fderiv ℝ (fun (x : F) => ‖f x‖ ^ p) x‖ ≤ p * ‖f x‖ ^ (p - 1) * ‖fderiv ℝ f x‖
theorem norm_fderiv_norm_id_rpow {E : Type u_1} [NormedAddCommGroup E] [InnerProductSpace ℝ E] (x : E) {p : ℝ} (hp : 1 < p) :
‖fderiv ℝ (fun (x : E) => ‖x‖ ^ p) x‖ = p * ‖x‖ ^ (p - 1)
theorem nnnorm_fderiv_norm_rpow_le {E : Type u_1} [NormedAddCommGroup E] [InnerProductSpace ℝ E] {F : Type u_2} [NormedAddCommGroup F] [NormedSpace ℝ F] {f : F → E} (hf : Differentiable ℝ f) {x : F} {p : NNReal} (hp : 1 < p) :
‖fderiv ℝ (fun (x : F) => ‖f x‖ ^ ↑p) x‖₊ ≤ p * ‖f x‖₊ ^ (↑p - 1) * ‖fderiv ℝ f x‖₊
theorem enorm_fderiv_norm_rpow_le {E : Type u_1} [NormedAddCommGroup E] [InnerProductSpace ℝ E] {F : Type u_2} [NormedAddCommGroup F] [NormedSpace ℝ F] {f : F → E} (hf : Differentiable ℝ f) {x : F} {p : NNReal} (hp : 1 < p) :
‖fderiv ℝ (fun (x : F) => ‖f x‖ ^ ↑p) x‖ₑ ≤ ↑p * ‖f x‖ₑ ^ (↑p - 1) * ‖fderiv ℝ f x‖ₑ
theorem contDiff_norm_rpow {E : Type u_1} [NormedAddCommGroup E] [InnerProductSpace ℝ E] {p : ℝ} (hp : 1 < p) :
ContDiff ℝ 1 fun (x : E) => ‖x‖ ^ p
theorem ContDiff.norm_rpow {E : Type u_1} [NormedAddCommGroup E] [InnerProductSpace ℝ E] {F : Type u_2} [NormedAddCommGroup F] [NormedSpace ℝ F] {f : F → E} (hf : ContDiff ℝ 1 f) {p : ℝ} (hp : 1 < p) :
ContDiff ℝ 1 fun (x : F) => ‖f x‖ ^ p
theorem Differentiable.norm_rpow {E : Type u_1} [NormedAddCommGroup E] [InnerProductSpace ℝ E] {F : Type u_2} [NormedAddCommGroup F] [NormedSpace ℝ F] {f : F → E} (hf : Differentiable ℝ f) {p : ℝ} (hp : 1 < p) :
Differentiable ℝ fun (x : F) => ‖f x‖ ^ p