Jump to content

Сбалансированный набор

(Перенаправлено из функции «Сбалансированный» )

В линейной алгебре и смежных областях математики , сбалансированное множество окружённое множество или диск в векторном пространстве (над полем с абсолютного значения функцией ) представляет собой набор такой, что для всех скаляров удовлетворяющий

Сбалансированный корпус или сбалансированная оболочка набора — наименьшее сбалансированное множество, содержащее Сбалансированное ядро ​​набора является самым большим сбалансированным набором, содержащимся в

Сбалансированные множества широко распространены в функциональном анализе, поскольку каждая окрестность начала координат в каждом топологическом векторном пространстве (TVS) содержит сбалансированную окрестность начала координат, а каждая выпуклая окрестность начала содержит сбалансированную выпуклую окрестность начала координат (даже если TVS не является локально выпуклая ). Эта окрестность также может быть выбрана в качестве открытого множества или, альтернативно, закрытого множества .

Определение

[ редактировать ]

Позволять быть векторным пространством над полем действительных комплексных или чисел .

Обозначения

Если это набор, является скаляром, и тогда позволь и и для любого позволять обозначаем соответственно открытый шар и закрытый шар радиуса в скалярном поле сосредоточено в где и Каждое сбалансированное подмножество поля имеет форму или для некоторых

Сбалансированный набор

Подмножество из называется сбалансированный комплект или сбалансированный , если он удовлетворяет любому из следующих эквивалентных условий:

  1. Определение : для всех и все скаляры удовлетворяющий
  2. для всех скаляров удовлетворяющий
  3. (где ).
  4. [1]
  5. Для каждого
    • это (если ) или (если ) размерное векторное подпространство
    • Если тогда приведенное выше равенство становится что и является предыдущим условием сбалансированности набора. Таким образом, сбалансирован тогда и только тогда, когда для каждого представляет собой сбалансированное множество (согласно любому из предыдущих определяющих условий).
  6. Для каждого одномерного векторного подпространства из является сбалансированным множеством (согласно любому определяющему условию, кроме этого).
  7. Для каждого существует какой-то такой, что или
  8. представляет собой сбалансированное подмножество (в соответствии с любым определяющим условием «сбалансированности», кроме этого).
    • Таким образом представляет собой сбалансированное подмножество тогда и только тогда, когда оно является сбалансированным подмножеством любого (т. е. некоторого) векторного пространства над полем который содержит Итак, полагая, что поле ясно из контекста, это оправдывает написание " сбалансирован» без упоминания какого-либо векторного пространства. [примечание 1]

Если является выпуклым множеством , то этот список можно расширить, включив в него:

  1. для всех скаляров удовлетворяющий [2]

Если то этот список можно расширить, включив в него:

  1. симметричен виду (имеется в ) и

Сбалансированный корпус

[ редактировать ]

The сбалансированный корпус подмножества из обозначается определяется любым из следующих эквивалентных способов:

  1. Определение : является наименьшим (по отношению к ) сбалансированное подмножество содержащий
  2. является пересечением всех сбалансированных множеств, содержащих
  3. [1]

Сбалансированное ядро

[ редактировать ]

The сбалансированное ядро ​​подмножества из обозначается определяется любым из следующих эквивалентных способов:

  1. Определение : является крупнейшим (по отношению к ) сбалансированное подмножество
  2. является объединением всех сбалансированных подмножеств
  3. если пока если

Пустое множество является сбалансированным множеством. Как и любое векторное подпространство любого (действительного или комплексного) векторного пространства . В частности, всегда сбалансированный набор.

Любое непустое множество, не содержащее начала координат, не является сбалансированным, более того, сбалансированное ядро ​​такого множества будет равно пустому множеству.

Нормированные и топологические векторные пространства

Открытые и закрытые шары с центром в начале координат в нормированном векторном пространстве представляют собой сбалансированные множества. Если является полунормой (или нормой ) в векторном пространстве тогда для любой константы набор является сбалансированным.

Если любое подмножество и затем представляет собой сбалансированный набор. В частности, если это любая сбалансированная окрестность начала координат в топологическом векторном пространстве. затем

Сбалансированные сеты и

Позволять быть полем действительных чисел или комплексные числа позволять обозначают абсолютное значение на и пусть обозначает векторное пространство над Так, например, если это поле комплексных чисел, тогда является одномерным комплексным векторным пространством, тогда как если затем представляет собой одномерное действительное векторное пространство.

Сбалансированные подмножества именно следующие: [3]

  1. для какого-то настоящего
  2. для какого-то настоящего

Следовательно, и сбалансированное ядро , и сбалансированная оболочка каждого набора скаляров равны одному из перечисленных выше наборов.

Сбалансированные наборы сам, пустое множество, а также открытые и закрытые диски с центром в нуле. Напротив, в двумерном евклидовом пространстве гораздо больше сбалансированных множеств: подойдет любой отрезок, середина которого находится в начале координат. Как результат, и совершенно различны в том, что скалярного умножения касается .

Сбалансированные сеты

Всюду пусть (так является векторным пространством над ) и пусть представляет собой замкнутый единичный шар в сосредоточено в начале координат.

Если не равно нулю, и тогда набор является замкнутой, симметричной и сбалансированной окрестностью начала координат в В более общем смысле, если любое подмножество закрытое такой, что затем является замкнутой, симметричной и сбалансированной окрестностью начала координат в Этот пример можно обобщить на для любого целого числа

Позволять быть объединением отрезка между точками и и отрезок между и Затем сбалансирован, но не выпукл. И это не захватывает (несмотря на то, что — все векторное пространство).

Для каждого позволять любое положительное действительное число и пусть быть (открытым или замкнутым) сегментом линии в между точками и Тогда набор представляет собой сбалансированное и поглощающее множество, но оно не обязательно выпуклое.

Сбалансированный корпус закрытого набора не обязательно должен быть закрытым. Возьмем, к примеру, график в

Следующий пример показывает, что сбалансированная оболочка выпуклого множества может не быть выпуклой (однако выпуклая оболочка сбалансированного множества всегда сбалансирована). Например, пусть выпуклое подмножество будет представляющий собой горизонтальный замкнутый отрезок, лежащий выше ось в Сбалансированный корпус представляет собой невыпуклое подмножество, имеющее форму « песочных часов » и равное объединению двух замкнутых и заполненных равнобедренных треугольников. и где и представляет собой заполненный треугольник, вершины которого являются началом координат вместе с конечными точками (говорят по-другому, представляет собой выпуклую оболочку пока представляет собой выпуклую оболочку ).

Достаточные условия

[ редактировать ]

Набор сбалансирован тогда и только тогда, когда он равен своему сбалансированному корпусу или к его сбалансированному ядру в этом случае все три из этих наборов равны:

Декартово произведение семейства сбалансированных множеств сбалансировано в пространстве произведений соответствующих векторных пространств (над тем же полем ).

  • сбалансированная оболочка компактного (соответственно вполне ограниченного , ограниченного ) множества. Тем же свойством обладает [4]
  • Выпуклая оболочка сбалансированного множества является выпуклой и сбалансированной (т. е. абсолютно выпуклой ). Однако сбалансированная оболочка выпуклого множества может не быть выпуклой (контрпример приведен выше).
  • Произвольные объединения сбалансированных множеств сбалансированы, то же самое справедливо и для произвольных пересечений сбалансированных множеств.
  • Скалярные кратные и (конечные) суммы Минковского сбалансированных множеств снова сбалансированы.
  • Образы и прообразы сбалансированных множеств при линейных отображениях снова сбалансированы. Явно, если является линейной картой и и являются сбалансированными множествами, то и представляют собой сбалансированные наборы.

Сбалансированные кварталы

[ редактировать ]

В любом топологическом векторном пространстве замыкание сбалансированного множества сбалансировано. [5] Союз происхождения и топологическая внутренность сбалансированного множества сбалансирована. Следовательно, топологическая внутренность сбалансированной окрестности начала координат сбалансирована. [5] [доказательство 1] Однако, представляет собой сбалансированное подмножество который содержит происхождение но чья (непустая) топологическая внутренность не содержит начала координат и поэтому не является сбалансированным множеством. [6] Аналогично для вещественных векторных пространств, если обозначает выпуклую оболочку и (закрашенный треугольник , вершинами которого являются эти три точки), то ( в форме песочных часов ) представляет собой сбалансированное подмножество непустая топологическая внутренность которого не содержит начала координат и поэтому не является сбалансированным множеством (и хотя множество образованное добавлением начала координат, сбалансировано, оно не является ни открытым множеством, ни окрестностью начала координат).

Каждая окрестность (соответственно выпуклая окрестность) начала координат в топологическом векторном пространстве. содержит сбалансированную (соответственно выпуклую и сбалансированную) открытую окрестность начала координат. Фактически, следующая конструкция дает такие сбалансированные множества. Данный симметричный набор будет выпуклым (соответственно замкнутым, уравновешенным, ограниченным , окрестностью начала координат, поглощающим подмножеством ) всякий раз, когда это верно для Это будет сбалансированный набор, если представляет собой звезду, имеющую форму в начале координат, [примечание 2] что верно, например, когда выпукло и содержит В частности, если является выпуклой окрестностью начала координат, тогда будет сбалансированной выпуклой окрестностью начала координат, и поэтому его топологическая внутренность будет сбалансированной выпуклой открытой окрестностью начала координат. [5]

Доказательство

Позволять и определить (где обозначает элементы поля скаляров). принимая показывает, что Если выпукло, то и так (поскольку пересечение выпуклых множеств является выпуклым) и, следовательно, таковым является интерьер. Если затем и таким образом Если имеет звездообразную форму в начале координат [примечание 2] тогда так каждый (для ), из чего следует, что для любого тем самым доказывая, что является сбалансированным. Если выпукло и содержит начало координат, тогда оно имеет звездообразную форму в начале координат и поэтому будет сбалансированным.

Теперь предположим является окрестностью начала координат в Поскольку скалярное умножение (определено ) непрерывен в начале координат и существует некое базовое открытое соседство (где и ) происхождения в топологии продукта на такой, что набор сбалансирован и открыт, поскольку его можно записать как где является открытой окрестностью начала координат всякий раз, когда Окончательно, показывает, что также является окрестностью начала координат. Если сбалансирован тогда, потому что его внутренняя часть содержит происхождение, также будет сбалансированным. Если тогда выпукло выпукло и сбалансировано, и, следовательно, то же самое верно и для

Предположим, что является выпуклым и поглощающим подмножеством Затем будет выпуклым сбалансированным поглощающим подмножеством что гарантирует, что функционал Минковского из будет полунормой тем самым делая в полунормированное пространство , несущее свою каноническую псевдометризуемую топологию. Набор скалярных кратных как колеблется в пределах (или над любым другим набором ненулевых скаляров, имеющих как предельная точка) образует базис окрестности поглощающих дисков в начале координат этой локально выпуклой топологии. Если является топологическим векторным пространством , и если это выпуклое поглощающее подмножество также является ограниченным подмножеством то то же самое будет и с поглощающим диском если вдобавок не содержит нетривиального векторного подпространства, то будет нормой и образует так называемое вспомогательное нормированное пространство . [7] Если это нормированное пространство является банаховым, то называется банаховым диском .

Характеристики

[ редактировать ]

Свойства сбалансированных множеств

Сбалансированное множество не пусто тогда и только тогда, когда оно содержит начало координат. По определению множество абсолютно выпукло тогда и только тогда, когда оно выпукло и сбалансировано. Каждый сбалансированный набор имеет форму звезды (в 0) и является симметричным набором .Если представляет собой сбалансированное подмножество затем:

  • для любых скаляров и если затем и Таким образом, если и есть ли скаляры тогда
  • поглощает тогда и только тогда, когда для всех существует такой, что [2]
  • для любого одномерного векторного подпространства из набор выпуклая и сбалансированная. Если не пусто, и если представляет собой одномерное векторное подпространство затем либо или же поглощает оно
  • для любого если содержит более одной точки, то это выпуклая и сбалансированная окрестность в одномерном векторном пространстве когда это пространство наделено Хаусдорфа евклидовой топологией ; и набор является выпуклым сбалансированным подмножеством реального векторного пространства который содержит начало.

Свойства сбалансированных корпусов и сбалансированных ядер

Для любой коллекции подмножеств

В любом топологическом векторном пространстве сбалансированная оболочка любой открытой окрестности начала координат снова открыта. Если является Хаусдорфа топологическим векторным пространством , и если представляет собой компактное подмножество тогда сбалансированный корпус компактен. [8]

Если множество замкнуто (соответственно выпуклая, поглощающая , окрестность начала координат), то то же самое справедливо и для его сбалансированного ядра.

Для любого подмножества и любой скаляр

Для любого скаляра Это равенство справедливо для тогда и только тогда, когда Таким образом, если или затем для каждого скаляра

[ редактировать ]

Функция в реальном или комплексном векторном пространстве называется сбалансированная функция , если она удовлетворяет любому из следующих эквивалентных условий: [9]

  1. в любое время является скаляром, удовлетворяющим и
  2. в любое время и удовлетворяют ли скаляры и
  3. представляет собой сбалансированный набор для каждого неотрицательного действительного числа

Если является сбалансированной функцией, тогда для каждого скаляра и вектор так, в частности, для каждой длины единицы скаляра (удовлетворительный ) и каждый [9] С использованием показывает, что каждая сбалансированная функция является симметричной функцией .

Действительнозначная функция является полунормой тогда и только тогда, когда она является сбалансированной сублинейной функцией .

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Предполагая, что все векторные пространства, содержащие набор находятся над одним и тем же полем, при описании набора как «сбалансированного» нет необходимости упоминать векторное пространство, содержащее То есть, " сбалансирован» можно написать вместо « представляет собой сбалансированное подмножество ".
  2. ^ Jump up to: а б звездообразная форма в начале означает, что и для всех и

Доказательства

  1. ^ Пусть быть сбалансированным. Если его топологическая внутренность пусто, то оно сбалансировано, поэтому предположим обратное и позволим быть скаляром. Если тогда карта определяется является гомеоморфизмом , откуда следует потому что открыт, так что остается только показать, что это верно для Однако, может быть это неправда, но когда это правда, тогда будет сбалансированным.

Источники

[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: dafee02791828bd37269a17283e0f70c__1711029420
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/da/0c/dafee02791828bd37269a17283e0f70c.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Balanced set - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)