stringtranslate.com

Борнологическое пространство

В математике , в частности в функциональном анализе , борнологическое пространство — это тип пространства, которое в некотором смысле обладает минимальным количеством структуры, необходимым для решения вопросов ограниченности множеств и линейных отображений , точно так же, как топологическое пространство обладает минимальным количеством структуры, необходимым для решения вопросов непрерывности . Борнологические пространства отличаются тем свойством, что линейное отображение из 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 . [ требуется цитата ] Название было придумано Бурбаки [ требуется цитата ] от французского слова borné , означающего « ограниченный ».

Борнологии и ограниченные карты

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

  1. охватывает то есть, ;
  2. устойчиво относительно включений; то есть, если и тогда ;
  3. устойчиво относительно конечных объединений; то есть, если то ;

Элементы набора 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 , такое что каждый элемент является подмножеством некоторого элемента. Заданная совокупность подмножеств наименьшей борнологии, содержащая , называется борнологией, порожденной [2]

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

Ограниченные карты

Если и являются борнологическими множествами, то говорят, что функция является локально ограниченным отображением или ограниченным отображением (относительно этих борнологий), если она отображает -ограниченные подмножества в -ограниченные подмножества то есть, если [2] Если, кроме того, является биекцией и также ограничено, то называется борнологическим изоморфизмом .

Векторные борнологии

Пусть — векторное пространство над полем, в котором имеется борнология. Борнология на называется векторной борнологией на, если она устойчива относительно сложения векторов, скалярного умножения и образования сбалансированных оболочек (т. е. если сумма двух ограниченных множеств ограничена и т. д.).

Если — 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. Скалярная карта умножения, определенная как , и карта сложения, определенная как , являются ограниченными, когда их области содержат их борнологии произведений (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 является 0-мерное тривиальное пространство.

Обычно — это либо действительные, либо комплексные числа, в этом случае векторная борнология будет называться выпуклой векторной борнологией, если имеет базу, состоящую из выпуклых множеств.

Подмножества рождающихся животных

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

В векторной борнологии борнеологический объект является борнеядным, если он поглощает каждое ограниченное сбалансированное множество, а в выпуклой векторной борнологии борнеологический объект является борнеядным, если он поглощает каждый ограниченный диск.

Две топологии TVS на одном и том же векторном пространстве имеют одинаковые ограниченные подмножества тогда и только тогда, когда они имеют одних и тех же прирожденных подмножеств. [3]

Каждое подмножество, порождающее метризацию локально выпуклого топологического векторного пространства, является окрестностью начала координат. [4]

сходимость Макки

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

Борнология топологического векторного пространства

Каждое топологическое векторное пространство по крайней мере на недискретном нормированном поле дает борнологию на , определяя подмножество как ограниченное (или ограниченное по фон Нейману), тогда и только тогда, когда для всех открытых множеств, содержащих нуль, существует с Если является локально выпуклым топологическим векторным пространством , то 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 является борнеядным (соответственно инфраборнеядным) тогда и только тогда, когда его функционал Минковского локально ограничен (соответственно инфраограничен). [4]

Индуцированная топология

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

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

Теорема [4]  —  Пусть и — локально выпуклые TVS, и пусть обозначает наделенное топологией, индуцированной борнологией фон Неймана Определим аналогично. Тогда линейное отображение является ограниченным линейным оператором тогда и только тогда, когда является непрерывным.

Более того, если является борнологическим, является хаусдорфовым и является непрерывным линейным отображением, то также является Если в дополнение является также ультраборнологическим, то непрерывность подразумевает непрерывность где является ультраборнологическим пространством, связанным с

Квазиборнологические пространства

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

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

  1. Каждый ограниченный линейный оператор из в другой TVS является непрерывным . [6]
  2. Каждый ограниченный линейный оператор из в полный метризуемый TVS является непрерывным. [6] [7]
  3. Каждый узел в рожденной веревке является окрестностью начала координат. [6]

Каждое псевдометризуемое TVS является квазиборнологическим. [6] TVS , в котором каждое борноядное множество является окрестностью начала отсчета, является квазиборнологическим пространством. [8] Если — квазиборнологический TVS, то наилучшая локально выпуклая топология на нем грубее, чем превращает 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 образом.

Каждое локально выпуклое квазиборнологическое пространство является борнологическим, но существуют борнологические пространства, которые не являются квазиборнологическими. [6]

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

  1. Каждое выпуклое, сбалансированное и рождающееся множество в является окрестностью нуля. [4]
  2. Каждый ограниченный линейный оператор из в локально выпуклый TVS является непрерывным . [4]
    • Напомним, что линейное отображение ограничено тогда и только тогда, когда оно отображает любую последовательность, сходящуюся к в области, в ограниченное подмножество области значений. [4] В частности, любое линейное отображение, которое последовательно непрерывно в начале координат, ограничено.
  3. Каждый ограниченный линейный оператор из в полунормированное пространство непрерывен. [4]
  4. Каждый ограниченный линейный оператор из в банахово пространство непрерывен. [4]

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

  1. Локально выпуклая топология, индуцированная борнологией фон Неймана на , совпадает с заданной топологией .
  2. Всякая ограниченная полунорма на непрерывна. [4]
  3. Любая другая топология Хаусдорфа локально выпуклого топологического векторного пространства на , имеющая ту же (фон Неймана) борнологию, что и
  4. является индуктивным пределом нормированных пространств. [4]
  5. является индуктивным пределом нормированных пространств , поскольку изменяется по замкнутым и ограниченным кругам (или поскольку изменяется по ограниченным кругам ). [4]
  6. несет топологию Макки , и все ограниченные линейные функционалы на являются непрерывными. [4]
  7. обладает обоими следующими свойствами:
    • является выпукло-последовательным или C-последовательным , что означает, что каждое выпуклое последовательно открытое подмножество является открытым,
    • является последовательно борнологическим или S-борнологическим , что означает, что каждое выпуклое и борноядное подмножество является последовательно открытым.
    где подмножество называется последовательно открытым, если каждая последовательность, сходящаяся к в конечном итоге принадлежит

Каждый последовательно непрерывный линейный оператор из локально выпуклого борнологического пространства в локально выпуклое TVS является непрерывным, [4] где напомним, что линейный оператор является последовательно непрерывным тогда и только тогда, когда он последовательно непрерывен в начале координат. Таким образом, для линейных отображений из борнологического пространства в локально выпуклое пространство непрерывность эквивалентна последовательной непрерывности в начале координат. В более общем смысле, мы даже имеем следующее:

Достаточные условия

Теорема Макки–Улама [9]  —  Произведение набора 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 , сильное бидуальное 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, последовательно полным), но не является ни бочечным, 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 инфраборноядным, если он поглощает все банаховы диски .

Если локально выпукло и хаусдорфово, то диск является инфраборноядным тогда и только тогда, когда он поглощает все компактные диски.

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

  1. Каждый инфраборноядный диск является окрестностью источника.
  2. индуктивный предел пространств , который изменяется по всем компакт-дискам в
  3. Полунорма на , ограниченная на каждом банаховом диске, обязательно непрерывна.
  4. Для каждого локально выпуклого пространства и каждого линейного отображения, если оно ограничено на каждом банаховом диске, то оно непрерывно.
  5. Для каждого банахова пространства и каждого линейного отображения, если оно ограничено на каждом банаховом диске, то оно непрерывно.

Характеристики

Конечное произведение ультраборнологических пространств ультраборнологично. Индуктивные пределы ультраборнологических пространств ультраборнологичны.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab Narici & Beckenstein 2011, стр. 168.
  2. ^ abcde Narici & Beckenstein 2011, стр. 156–175.
  3. ^ Вилански 2013, стр. 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, стр. 48.
  9. ^ ab Narici & Beckenstein 2011, стр. 450.
  10. ^ abcde Adasch, Ernst & Keim 1978, стр. 60–65.
  11. ^ Наричи и Бекенштейн 2011, стр. 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