Вспомогательное нормированное помещение
Эта статья включает список общих ссылок , но в ней отсутствуют достаточные соответствующие встроенные цитаты . ( Апрель 2020 г. ) |
В функциональном анализе , разделе математики, два метода построения нормированных пространств из дисков систематически использовались Александром Гротендиком для определения ядерных операторов и ядерных пространств . [1] Один метод используется, если диск ограничено: в этом случае вспомогательное нормированное пространство есть с нормой Другой метод используется, если диск является поглощающим : в этом случае вспомогательным нормированным пространством является фактор-пространство Если диск одновременно ограничен и поглощающий, то два вспомогательных нормированных пространства канонически изоморфны (как топологические векторные пространства и как нормированные пространства ).
Индуцировано ограниченным диском – банаховы диски.
[ редактировать ]На протяжении всей этой статьи будет реальным или комплексным векторным пространством (пока не обязательно TVS) и будет диск в
Полунормированное пространство, индуцированное диском
[ редактировать ]Позволять будет вещественным или комплексным векторным пространством. Для любого подмножества из функционал Минковского определяется:
- Если затем определите быть тривиальной картой [2] и будет считаться, что [примечание 1]
- Если и если поглощает затем обозначим функционал Минковского от в к где для всех это определяется
Позволять будет вещественным или комплексным векторным пространством. Для любого подмножества из такой, что функционал Минковского является полунормой по позволять обозначать которое называется полунормированным пространством, индуцированным где если является нормой , то оно называется нормированным пространством, индуцированным
Предположение ( Топология ): наделен полунормальной топологией, индуцированной который будет обозначаться или
Важно отметить, что эта топология полностью вытекает из множества алгебраическая структура и обычная топология на (с определяется с использованием только набора и скалярное умножение). Это оправдывает изучение банаховых дисков и является одной из причин, почему они играют важную роль в теории ядерных операторов и ядерных пространств .
Карта включения называется каноническим отображением . [1]
Предположим, что это диск. Затем так что поглощает линейный диапазон Набор всех положительных скалярных кратных образует базис окрестностей в начале локально выпуклого топологического векторного пространства. координат на диска Функционал Минковского . в гарантирует, что корректно определен и образует полунорму на [3] Локально-выпуклая топология, индуцированная этой полунормой, — это топология это было определено ранее.
Определение банахового диска
[ редактировать ]Ограниченный диск в топологическом векторном пространстве такой, что является банаховым пространством , называется банаховым диском , инфраполным или ограниченным комплетантом в
Если показано, что является банаховым пространством, тогда будет банаховым диском в любом TVS, содержащем как ограниченное подмножество.
Это связано с тем, что функционал Минковского определяется чисто алгебраическими терминами. Следовательно, вопрос о том, является ли образует банахово пространство, зависит только от диска и функционал Минковского а не в какой-либо конкретной топологии TVS, которая может нести. Таким образом, требование, чтобы банахов диск в ТВС быть ограниченным подмножеством - единственное свойство, которое связывает топологию банахова диска с топологией содержащего его TVS.
Свойства полунормированных пространств, индуцированных диском
[ редактировать ]Ограниченные диски
Следующий результат объясняет, почему банаховы диски должны быть ограничены.
Теорема [4] [5] [1] - Если представляет собой диск в топологическом векторном пространстве (ТВП). затем ограничен тогда и только тогда, когда отображение включения является непрерывным.
Если диск ограничен в TVS затем для всех окрестностей происхождения в существует какой-то такой, что Отсюда следует, что в этом случае топология тоньше, чем топология подпространства, которая наследует от откуда следует, что отображение включения является непрерывным. И наоборот, если имеет топологию TVS такую, что непрерывен, то для каждой окрестности происхождения в существует какой-то такой, что что показывает, что ограничен
Хаусдорфность
Пространство является Хаусдорфом тогда и только тогда, когда является нормой, которая имеет место тогда и только тогда, когда не содержит никакого нетривиального векторного подпространства. [6] В частности, если существует хаусдорфова ТВС-топология на такой, что ограничен затем это норма. Пример, где не является Хаусдорфом, получается, если и позволяя быть -ось.
Сходимость сетей
Предположим, что это диск в такой, что является Хаусдорфом и пусть быть сетью в Затем в тогда и только тогда, когда существует сеть действительных чисел таких, что и для всех ; при этом в этом случае без ограничения общности будем считать, что для всех
Связь между дисковыми пространствами
Если затем и на поэтому определите следующие непрерывные [5] линейная карта:
Если и есть ли диски в с затем вызовите карту включения каноническое включение в
В частности, топология подпространства, которая наследует от слабее, чем Полунормальная топология. [5]
Диск как замкнутый единичный шар
Диск является закрытым подмножеством тогда и только тогда, когда - замкнутый единичный шар полунормы ; то есть,
Если это диск в векторном пространстве и если существует топология TVS на такой, что является замкнутым и ограниченным подмножеством затем представляет собой замкнутый единичный шар (то есть, ) (доказательство см. в сноске). [примечание 2]
Достаточные условия банахова диска.
[ редактировать ]Следующая теорема может быть использована для установления того, что является банаховым пространством. Как только это будет установлено, будет банаховым диском в любом ТВС, в котором ограничен.
Теорема [7] - Позволять быть диском в векторном пространстве Если существует ТВС-топология Хаусдорфа на такой, что является ограниченным секвенциально полным подмножеством затем является банаховым пространством.
Предположим без ограничения общности, что и пусть быть Минковского функционалом С является ограниченным подмножеством хаусдорфовой TVS, не содержат какого-либо нетривиального векторного подпространства, из чего следует, что это норма. Позволять обозначим нормальную топологию на вызванный откуда с тех пор является ограниченным подмножеством тоньше, чем
Потому что выпукло и сбалансировано для любого
Позволять быть последовательностью Коши в Заменив с подпоследовательностью, без ограничения общности можно считать † это для всех
Это означает, что для любого так что, в частности, взяв отсюда следует, что содержится в С тоньше, чем является последовательностью Коши в Для всех является хаусдорфовым секвенциально полным подмножеством В частности, это справедливо для так что существует некоторый такой, что в
С для всех исправив и взяв предел (в ) как отсюда следует, что для каждого Это означает, что как где сказано именно это в Это показывает, что завершен.
† Такое предположение допустимо, поскольку является последовательностью Коши в метрическом пространстве (поэтому пределы всех подпоследовательностей равны), а последовательность в метрическом пространстве сходится тогда и только тогда, когда каждая подпоследовательность имеет сходящуюся подпоследовательность.
Обратите внимание, что даже если не является ограниченным и секвенциально полным подмножеством любой хаусдорфовой TVS, все равно можно заключить, что является банаховым пространством, если применить эту теорему к некоторому кругу удовлетворяющий потому что
Следствием приведенной выше теоремы являются следующие:
- Секвенциально полный ограниченный диск в хаусдорфовой TVS является банаховым диском. [5]
- Любой полный и ограниченный (например, компактный) диск в хаусдорфовой TVS является банаховым диском. [8]
- Замкнутый единичный шар в пространстве Фреше является секвенциально полным и, следовательно, является банаховым диском. [5]
Предположим, что является ограниченным диском в TVS
- Если является непрерывным линейным отображением и является банаховым диском, то является банаховым диском и индуцирует изометрический TVS-изоморфизм
Свойства банаховых дисков.
[ редактировать ]Позволять будь ТВС и пусть быть ограниченным диском в
Если — ограниченный банахов диск в хаусдорфовом локально выпуклом пространстве. и если это бочка в затем поглощает (то есть есть число такой, что [4]
Если является выпуклой сбалансированной замкнутой окрестностью начала координат в затем сбор всех окрестностей где распространяется на положительные действительные числа, индуцирует топологию топологического векторного пространства на Когда имеет такую топологию, она обозначается Поскольку эта топология не обязательно является хаусдорфовой и полной, пополнение хаусдорфова пространства обозначается так что является полным Хаусдорфовым пространством и это норма в этом пространстве в банахово пространство. Полярный является слабо компактным ограниченным равностепенно непрерывным диском в и поэтому является инфраполным.
Если является метризуемым локально выпуклым TVS, то для любого ограниченного подмножества из существует ограниченный диск в такой, что и оба и индуцировать ту же топологию подпространства на [5]
Индуцировано радиальным диском – частное
[ редактировать ]Предположим, что является топологическим векторным пространством и представляет собой выпуклое сбалансированное и радиальное множество. Затем является базисом окрестности в начале координат некоторой локально выпуклой топологии. на Эта топология TVS задается функционалом Минковского, образованным формулой что является полунормой определяется Топология является Хаусдорфом тогда и только тогда, когда является нормой или, что то же самое, тогда и только тогда, когда или эквивалентно, для чего достаточно, чтобы быть ограниченным Топология не обязательно должен быть Хаусдорф, но является Хаусдорф. Норма на дается где это значение фактически не зависит от представителя класса эквивалентности выбран. Нормированное пространство обозначается и его завершение обозначается
Если вдобавок ограничен тогда полунорма это норма, поэтому, в частности, В этом случае мы берем быть векторным пространством вместо так что обозначение является однозначным (либо обозначает пространство, индуцированное радиальным диском, или пространство, индуцированное ограниченным диском). [1]
Фактортопология на (унаследовано от исходная топология) тоньше (вообще говоря, строго тоньше), чем нормальная топология.
Канонические карты
[ редактировать ]Каноническое отображение - это фактор-отображение который является непрерывным, когда имеет либо нормальную топологию, либо фактортопологию. [1]
Если и являются радиальными дисками такими, что затем поэтому существует непрерывное линейное сюръективное каноническое отображение определяется отправкой к классу эквивалентности где можно проверить, что определение не зависит от представителя класса эквивалентности то, что выбрано. [1] Это каноническое отображение имеет норму [1] и он имеет уникальное непрерывное линейное каноническое расширение на что обозначается
Предположим, что кроме того и являются ограниченными дисками в с так что и включение является непрерывным линейным отображением. Позволять и быть каноническими картами. Затем и [1]
Индуцированный ограниченным радиальным диском
[ редактировать ]Предположим, что представляет собой ограниченный радиальный диск. С является ограниченным диском, если тогда мы можем создать вспомогательное нормированное пространство с нормой ; с является радиальным, С является радиальным диском, если тогда мы можем создать вспомогательное полунормированное пространство с полунормой ; потому что ограничена, эта полунорма является нормой и так Таким образом, в этом случае два вспомогательных нормированных пространства, созданных этими двумя разными методами, дают одно и то же нормированное пространство.
Двойственность
[ редактировать ]Предположим, что представляет собой слабозамкнутый равностепенно непрерывный диск в (это означает, что слабо компактна) и пусть быть полярником Потому что по биполярной теореме следует, что непрерывный линейный функционал принадлежит тогда и только тогда, когда принадлежит непрерывному двойственному пространству где – Минковского функционал определяется [9]
Связанные понятия
[ редактировать ]Диск в ТВС называется инфраборноядным. [5] если он поглотит все банаховы диски.
Линейное отображение между двумя TVS называется инфраограниченным. [5] если он отображает банаховы диски в ограниченные диски.
Быстрая сходимость
[ редактировать ]Последовательность в ТВС говорят, что он быстро сходящийся [5] в точку если существует банахов диск такой, что оба и последовательность (в конечном итоге) содержится в и в
Любая быстро сходящаяся последовательность сходится по Макки . [5]
См. также
[ редактировать ]- Борнологическое пространство - Пространство, в котором ограниченные операторы непрерывны.
- Инъективное тензорное произведение
- Локально выпуклое топологическое векторное пространство - векторное пространство с топологией, определяемой выпуклыми открытыми множествами.
- Ядерный оператор - линейный оператор, связанный с топологическими векторными пространствами.
- Ядерное пространство - обобщение конечномерных евклидовых пространств, отличное от гильбертовых пространств.
- Начальная топология - самая грубая топология, делающая определенные функции непрерывными.
- Проективное тензорное произведение – тензорное произведение, определенное в двух топологических векторных пространствах.
- Топологическое векторное пространство Шварца - топологическое векторное пространство, окрестности начала координат которого обладают свойством, аналогичным определению полностью ограниченных подмножеств.
- Тензорное произведение гильбертовых пространств - тензорное произведение, наделенное особым внутренним произведением.
- Топологическое тензорное произведение - конструкции тензорных произведений для топологических векторных пространств.
- Ультраборнологическое пространство
Примечания
[ редактировать ]- ^ Это наименьшее векторное пространство, содержащее Альтернативно, если затем вместо этого можно заменить на
- ^ Предположим, что WLOG С закрыт в он тоже закрыт и так как полунорма – Минковского функционал который непрерывен следует, что Наричи и Бекенштейн (2011 , стр. 119–120) представляет собой замкнутый единичный шар в
Ссылки
[ редактировать ]- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д и ж г час Шефер и Вольф 1999 , с. 97.
- ^ Шефер и Вольф 1999 , стр. 169.
- ^ Трир 2006 , с. 370.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Тревес 2006 , стр. 370–373.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж Наричи и Бекенштейн, 2011 , стр. 441–457.
- ^ Наричи и Бекенштейн 2011 , стр. 115–154.
- ^ Наричи и Бекенштейн 2011 , стр. 441–442.
- ^ Тревес 2006 , стр. 370–371.
- ^ Трир 2006 , с. 477.
Библиография
[ редактировать ]- Бурзик, Юзеф; Гилсдорф, Томас Э. (1995). «Некоторые замечания о конвергенции Макки» (PDF) . Международный журнал математики и математических наук . 18 (4). Хиндави Лимитед: 659–664. дои : 10.1155/s0161171295000846 . ISSN 0161-1712 .
- Дистель, Джо (2008). Метрическая теория тензорных произведений: новый взгляд на резюме Гротендика . Том. 16. Провиденс, Род-Айленд: Американское математическое общество . ISBN 9781470424831 . OCLC 185095773 .
- Дубинский, Эд (1979). Структура ядерных пространств Фреше . Конспект лекций по математике . Том. 720. Берлин, Нью-Йорк: Springer-Verlag . ISBN 978-3-540-09504-0 . OCLC 5126156 .
- Гротендик, Александр (1955). «Produits Tensoriels Topologiques et Espaces Nucléaires» [Топологические тензорные произведения и ядерные пространства]. Мемуары Американского математического общества (на французском языке). 16 . Провиденс: Американское математическое общество. ISBN 978-0-8218-1216-7 . МР 0075539 . OCLC 1315788 .
- Хогбе-Нленд, Анри (1977). Борнологии и функциональный анализ: вводный курс теории двойственности. Топология-борнология и ее использование в функциональном анализе . Математические исследования Северной Голландии. Том. 26. Амстердам Нью-Йорк Нью-Йорк: Северная Голландия. ISBN 978-0-08-087137-0 . МР 0500064 . OCLC 316549583 .
- Хогбе-Нленд, Анри ; Москателли, В.Б. (1981). Ядерные и ядерные пространства: Вводный курс по ядерным и ядерным пространствам в свете двойственности «топология-борнология» . Математические исследования Северной Голландии. Том. 52. Амстердам, Нью-Йорк, Нью-Йорк: Северная Голландия. ISBN 978-0-08-087163-9 . OCLC 316564345 .
- Хусейн, Такдир; Халилулла, С.М. (1978). Баррельность в топологических и упорядоченных векторных пространствах . Конспект лекций по математике . Том. 692. Берлин, Нью-Йорк, Гейдельберг: Springer-Verlag . ISBN 978-3-540-09096-0 . OCLC 4493665 .
- Халилулла, С.М. (1982). Контрпримеры в топологических векторных пространствах . Конспект лекций по математике . Том. 936. Берлин, Гейдельберг, Нью-Йорк: Springer-Verlag . ISBN 978-3-540-11565-6 . OCLC 8588370 .
- Наричи, Лоуренс; Бекенштейн, Эдвард (2011). Топологические векторные пространства . Чистая и прикладная математика (Второе изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. ISBN 978-1584888666 . OCLC 144216834 .
- Питч, Альбрехт (1979). Ядерные локально выпуклые пространства . Результаты математики и ее пограничные области. Том 66 (Второе изд.). Берлин, Нью-Йорк: Springer Verlag . ISBN 978-0-387-05644-9 . OCLC 539541 .
- Робертсон, Алекс П.; Робертсон, Венди Дж. (1980). Топологические векторные пространства . Кембриджские трактаты по математике . Том. 53. Кембридж, Англия: Издательство Кембриджского университета . ISBN 978-0-521-29882-7 . OCLC 589250 .
- Райан, Раймонд А. (2002). Введение в тензорные произведения банаховых пространств . Монографии Спрингера по математике . Лондон Нью-Йорк: Спрингер . ISBN 978-1-85233-437-6 . ОСЛК 48092184 .
- Шефер, Хельмут Х .; Вольф, Манфред П. (1999). Топологические векторные пространства . ГТМ . Том. 8 (Второе изд.). Нью-Йорк, Нью-Йорк: Springer New York Выходные данные Springer. ISBN 978-1-4612-7155-0 . OCLC 840278135 .
- Тревес, Франсуа (2006) [1967]. Топологические векторные пространства, распределения и ядра . Минеола, Нью-Йорк: Dover Publications. ISBN 978-0-486-45352-1 . OCLC 853623322 .
- Вонг, Яу-Чуэн (1979). Пространства Шварца, ядерные пространства и тензорные произведения . Конспект лекций по математике . Том. 726. Берлин, Нью-Йорк: Springer-Verlag . ISBN 978-3-540-09513-2 . OCLC 5126158 .