stringtranslate.com

Борнологическое пространство

В математике , особенно в функциональном анализе , борнологическое пространство — это тип пространства, который в некотором смысле обладает минимальной структурой, необходимой для решения вопросов ограниченности множеств и линейных отображений , точно так же, как топологическое пространство обладает минимальный объем структуры, необходимый для решения вопросов преемственности . Борнологические пространства отличаются тем свойством, что линейное отображение борнологического пространства в любые локально выпуклые пространства непрерывно тогда и только тогда, когда оно является ограниченным линейным оператором .

Борнологические пространства впервые были изучены Джорджем Макки . [ нужна цитация ] Название было придумано Бурбаки [ нужна цитация ] после « борне » , французского слова, означающего « ограниченный ».

Борнологии и ограниченные карты

Борнология на множестве — это совокупность его подмножеств , удовлетворяющих всем следующим условиям:

  1. охватывает то есть, ;
  2. устойчив относительно включений; то есть, если и тогда ;
  3. устойчив при конечных объединениях; то есть если тогда ;

Элементы коллекции называются -ограниченными или просто ограниченными множествами, если это понятно. [1] Пара называется ограниченной структурой или борнологическим множеством . [1]

Базовая или фундаментальная система борнологии - это подмножество такой , что каждый элемент является подмножеством некоторого элемента из. Учитывая совокупность подмножеств наименьшей содержащейся борнологии, называется борнологией, порожденной [2]

Если и являются борнологическими множествами, то их произведение борнологии на является борнологией, имеющей в основе совокупность всех множеств вида где и [2] Подмножество ограничено в произведении борнологии тогда и только тогда, когда его образ при канонических проекциях на и оба ограничены.

Ограниченные карты

Если и являются борнологическими множествами, то функция называется локально ограниченным отображением или ограниченным отображением (относительно этих борнологических множеств), если она отображает -ограниченные подмножества в -ограниченные подмножества, то есть, если [2] Если, кроме того, есть биекция и также ограничена, тогда называется борнологическим изоморфизмом .

Векторные борнологии

Пусть - векторное пространство над полем , где имеет борнологию. Борнология на называется векторной борнологией, если она устойчива относительно сложения векторов, скалярного умножения и образования сбалансированных оболочек (т.е. если сумма двух ограниченных множеств ограничена, и т. д.).

Если это топологическое векторное пространство (TVS) и борнология, то следующие условия эквивалентны:

  1. является векторной борнологией;
  2. Конечные суммы и сбалансированные оболочки -ограниченных множеств -ограничены; [2]
  3. Карта скалярного умножения , определенная, и карта сложения, определенная, являются ограниченными, когда их домены несут в себе свои произведения (т. е. они отображают ограниченные подмножества в ограниченные подмножества). [2]

Векторная борнология называется выпуклой векторной борнологией , если она устойчива относительно образования выпуклых оболочек (т. е. выпуклая оболочка ограниченного множества ограничена), тогда И векторная борнология называется разделенной , если единственным ограниченным векторным подпространством в ней является 0- многомерное тривиальное пространство

Обычно это либо действительные, либо комплексные числа, и в этом случае векторная борнология будет называться выпуклой векторной борнологией, если ее база состоит из выпуклых множеств.

Подмножества родоядных

Подмножество называется рожденоядным и рожденоядным, если оно поглощает каждое ограниченное множество.

В векторной борнологии борнология является рожденоядной, если она поглощает каждое ограниченное сбалансированное множество, а в выпуклой векторной борнологии является рожденоядной, если она поглощает каждый ограниченный диск.

Две топологии TVS в одном и том же векторном пространстве имеют одни и те же ограниченные подмножества тогда и только тогда, когда у них одни и те же рожденоядные животные. [3]

Каждое рождённое подмножество локально выпуклого метризуемого топологического векторного пространства является окрестностью начала координат. [4]

Конвергенция Макки

Последовательность в TVS называется сходящейся по Макки к, если существует последовательность положительных действительных чисел, расходящаяся к такой, которая сходится к в [5]

Борнология топологического векторного пространства

Каждое топологическое векторное пространство, по крайней мере, в поле с недискретными значениями дает борнологию, определяя подмножество , которое должно быть ограниченным (или ограниченным по фон Нейману), тогда и только тогда, когда для всех открытых множеств, содержащих ноль, существует a с If является локально выпуклым топологическое векторное пространство тогда ограничено тогда и только тогда, когда все непрерывные полунормы на ограничены на

Множество всех ограниченных подмножеств топологического векторного пространства называется борнологией или борнологией фон Неймана.

Если — локально выпуклое топологическое векторное пространство , то поглощающий диск в рожденоядном (соответственно инфрарожденном) тогда и только тогда, когда его функционал Минковского локально ограничен (соответственно инфраограничен). [4]

Индуцированная топология

Если это выпуклая векторная борнология в векторном пространстве , то совокупность всех ее выпуклых сбалансированных подмножеств, которые являются рожденоядными, образует базис окрестности в начале координат для локально выпуклой топологии на, называемой топологией, индуцированной . [4]

Если это TVS, то борнологическое пространство, связанное с ним, представляет собой векторное пространство, наделенное локально выпуклой топологией, индуцированной борнологией фон Неймана из [4]

Теорема [4]  —  Пусть и локально выпуклая TVS, и пусть обозначает наделенную топологией, индуцированной борнологией фон Неймана Определить аналогично. Тогда линейное отображение является ограниченным линейным оператором тогда и только тогда, когда оно непрерывно.

Более того, если борнологическое, является Хаусдорфовым и является непрерывным линейным отображением, то таковым является и ультраборнологическое отображение. Если, кроме того, оно также ультраборнологическое, то из непрерывности следует непрерывность

Квазиборнологические пространства

Квазиборнологические пространства были введены С. Ияхеном в 1968 г. [6]

Топологическое векторное пространство (ТВП) с непрерывным двойственным пространством называется квазиборнологическим пространством [6], если выполняется любое из следующих эквивалентных условий:

  1. Каждый ограниченный линейный оператор перехода в другую ТВС непрерывен . [6]
  2. Всякий ограниченный линейный оператор из полной метризуемой ТВС непрерывен. [6] [7]
  3. Каждый узел в рожденоядной струне является окрестностью начала координат. [6]

Всякая псевдометризуемая TVS квазиборнологична. [6] TVS , в котором каждое рожденоядное множество является окрестностью начала координат, является квазиборнологическим пространством. [8] Если это квазиборнологическое TVS, то тончайшая локально выпуклая топология на нем грубее, чем превращающая его в локально выпуклое борнологическое пространство.

Борнологическое пространство

В функциональном анализе локально выпуклое топологическое векторное пространство является борнологическим пространством, если его топология может быть восстановлена ​​​​из его борнологии естественным путем.

Всякое локально-выпуклое квазиборнологическое пространство является борнологическим, но существуют борнологические пространства, не являющиеся квазиборнологическими. [6]

Топологическое векторное пространство (ТВП) с непрерывным двойственным пространством называется борнологическим пространством, если оно локально выпукло и выполняется любое из следующих эквивалентных условий:

  1. Каждое выпуклое, сбалансированное и рожденоядное множество в является окрестностью нуля. [4]
  2. Всякий ограниченный линейный оператор из локально выпуклой ТВС непрерывен . [4]
    • Напомним, что линейное отображение ограничено тогда и только тогда, когда оно отображает любую последовательность, сходящую к в области определения, в ограниченное подмножество кодомена. [4] В частности, любое линейное отображение, секвенциально непрерывное в начале координат, ограничено.
  3. Всякий ограниченный линейный оператор из полунормированного пространства непрерывен. [4]
  4. Всякий ограниченный линейный оператор из банахова пространства непрерывен. [4]

Если — хаусдорфово локально выпуклое пространство , то к этому списку можно добавить: [7]

  1. Локально выпуклая топология, индуцированная борнологией фон Неймана, совпадает с заданной топологией.
  2. Любая ограниченная полунорма на непрерывна. [4]
  3. Любая другая топология хаусдорфова локально выпуклого топологического векторного пространства, имеющая ту же (фон Неймановскую) борнологию, что и обязательно более грубая, чем
  4. — индуктивный предел нормированных пространств. [4]
  5. — индуктивный предел нормированных пространств , изменяющийся по замкнутым и ограниченным дискам (или изменяющийся по ограниченным дискам ). [4]
  6. несет топологию Макки , и все ограниченные линейные функционалы на непрерывны. [4]
  7. имеет оба следующих свойства:
    • является выпукло-секвенциальным или C-секвенциальным , что означает, что каждое выпуклое секвенциально открытое подмножество открыто,
    • является секвенциально борнологическим или S-борнологическим , что означает, что каждое выпуклое и рожденоядное подмножество последовательно открыто.
    где подмножество называется последовательно открытым, если каждая последовательность, сходящаяся к в конечном счете, принадлежит

Всякий секвенциально-непрерывный линейный оператор из локально-выпуклого борнологического пространства в локально-выпуклое TVS непрерывен, [4] причем, напомним, линейный оператор секвенциально непрерывен тогда и только тогда, когда он секвенциально непрерывен в начале координат. Таким образом, для линейных отображений борнологического пространства в локально выпуклое пространство непрерывность эквивалентна секвенциальной непрерывности в начале координат. В более общем плане у нас даже есть следующее:

Достаточные условия

Теорема Макки–Улама [9]  —  Произведение совокупности локально выпуклых борнологических пространств является борнологическим тогда и только тогда, когда не допускает меры Улама .

Как следствие теоремы Макки-Улама, «для всех практических целей произведение борнологических пространств является борнологическим». [9]

Все следующие топологические векторные пространства являются борнологическими:

Контрпримеры

Существует борнологическое LB-пространство , сильный бидуал которого не является борнологическим. [13]

Замкнутое векторное подпространство локально выпуклого борнологического пространства не обязательно является борнологическим. [4] [14] Существует замкнутое векторное подпространство локально выпуклого борнологического пространства, которое является полным (и, следовательно, секвенциально полным), но не является ни бочоночным, ни борнологическим. [4]

Борнологические пространства не обязательно должны быть бочоночными , а бочоночные пространства не обязательно должны быть борнологическими. [4] Поскольку каждое локально выпуклое ультраборнологическое пространство является бочоночным, [4] отсюда следует, что борнологическое пространство не обязательно является ультраборнологическим.

Характеристики

Подмножества

Ультраборнологические пространства

Диск в топологическом векторном пространстве называется инфроядным, если он поглощает все банаховы диски .

Если локально выпукл и хаусдорфов, то диск инфрарожденен тогда и только тогда, когда он поглощает все компакт-диски.

Локально выпуклое пространство называется ультраборнологическим, если выполняется любое из следующих эквивалентных условий:

  1. Каждый диск инфрарожденных является окрестностью начала координат.
  2. - индуктивный предел пространств , изменяющийся по всем компактным дискам в
  3. Полунорма , ограниченная на каждом банаховом диске, обязательно непрерывна .
  4. Для всякого локально выпуклого пространства и всякого линейного отображения если оно ограничено на каждом банаховом диске, то непрерывно.
  5. Для любого банахова пространства и любого линейного отображения если оно ограничено на каждом банаховом диске, то непрерывно.

Характеристики

Конечное произведение ультраборнологических пространств является ультраборнологическим. Индуктивные пределы ультраборнологических пространств являются ультраборнологическими.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ ab Narici & Beckenstein 2011, с. 168.
  2. ^ abcde Narici & Beckenstein 2011, стр. 156–175.
  3. ^ Вилански 2013, с. 50.
  4. ^ abcdefghijklmnopqrstu vwxyz aa ab ac ad ae af ag Narici & Beckenstein 2011, стр. 441–457.
  5. ^ Шварц 1992, стр. 15–16.
  6. ^ abcdefg Narici & Beckenstein 2011, стр. 453–454.
  7. ^ аб Адаш, Эрнст и Кейм 1978, стр. 60–61.
  8. ^ Вилански 2013, с. 48.
  9. ^ ab Narici & Beckenstein 2011, с. 450.
  10. ^ abcde Adasch, Ernst & Keim 1978, стр. 60–65.
  11. ^ Наричи и Бекенштейн 2011, с. 453.
  12. ^ ab Schaefer & Wolff 1999, стр. 144.
  13. ^ Халилулла 1982, стр. 28–63.
  14. ^ Шефер и Вольф 1999, стр. 103–110.
  15. ^ Адаш, Эрнст и Кейм 1978, стр. 70–73.

Библиография