stringtranslate.com

Упорядоченное векторное пространство

Точка в и множество всего такого, что (отмечено красным). Порядок здесь таков: тогда и только тогда, когда и

В математике упорядоченное векторное пространство или частично упорядоченное векторное пространство — это векторное пространство , имеющее частичный порядок , совместимый с операциями векторного пространства.

Определение

Учитывая векторное пространство над действительными числами и предварительный порядок на множестве , пара называется предупорядоченным векторным пространством , и мы говорим, что предварительный порядок совместим со структурой векторного пространства, и вызываем предварительный векторный порядок для if для всех и со следующими двумя аксиомы удовлетворены

  1. подразумевает
  2. подразумевает

Если это частичный порядок , совместимый со структурой векторного пространства, то он называется упорядоченным векторным пространством и называется векторным частичным порядком на. Две аксиомы подразумевают, что сдвиги и положительные гомотетии являются автоморфизмами структуры порядка, а отображение является изоморфизмом структура двойного заказа . Упорядоченные векторные пространства представляют собой упорядоченные группы при операции сложения. Заметим, что тогда и только тогда, когда

Положительные конусы и их эквивалентность порядкам.

Подмножество векторного пространства называется конусом , если для всех вещественных чисел конус называется заостренным , если он содержит начало координат. Конус является выпуклым тогда и только тогда, когда пересечение любого непустого семейства конусов (соответственно выпуклых конусов) снова является конусом (соответственно выпуклым конусом); то же самое относится и к объединению возрастающего (при включении множества ) семейства конусов (соответственно выпуклых конусов). Конус в векторном пространстве называется порождающим, если [ 1]

Учитывая предварительно упорядоченное векторное пространство, подмножество всех элементов в удовлетворении представляет собой заостренный выпуклый конус с вершиной (то есть содержит ), называемой положительным конусом и обозначаемой Элементы положительного конуса называются положительными . Если и являются элементами предупорядоченного векторного пространства , то тогда и только тогда, когда Положительный конус является порождающим тогда и только тогда, когда является направленным множеством при Учитывая любой заостренный выпуклый конус с вершиной , на нем можно определить предварительный порядок , который совместим со структурой векторного пространства объявив для всех , что тогда и только тогда, когда положительный конус этого результирующего предупорядоченного векторного пространства равен. Таким образом, между заостренными выпуклыми конусами с вершинным и векторным предпорядками на [1] существует взаимно однозначное соответствие. Если предупорядочено, то мы можем сформировать Отношение эквивалентности по определению эквивалентно тогда и только тогда, когда и только если и если является классом эквивалентности , содержащим начало координат, то является векторным подпространством и является упорядоченным векторным пространством относительно этого отношения: тогда и только тогда, когда существуют и такие, что [1]

Подмножество векторного пространства называется собственным конусом , если оно представляет собой выпуклый конус вершин, удовлетворяющий явному условию: (1) (2) для всех и (3) [2] пересечение любых непустых семейство собственных конусов снова является собственным конусом. Каждый собственный конус в реальном векторном пространстве устанавливает порядок в векторном пространстве, определяя тогда и только тогда, когда и, более того, положительный конус этого упорядоченного векторного пространства будет. Следовательно, существует взаимно однозначное соответствие между собственными выпуклыми конусами и векторных частичных порядков на

Под полным векторным упорядочением мы понимаем полный порядок на , который совместим со структурой векторного пространства. Семейство полных векторных порядков в векторном пространстве находится во взаимно однозначном соответствии с семейством всех собственных конусов, максимальных при установить включение. [1] Полный векторный порядок не может быть архимедовым, если его размерность , рассматриваемая как векторное пространство над действительными числами, больше 1. [1]

Если и — два порядка векторного пространства с положительными конусами и соответственно, то мы говорим, что это тоньше, чем если бы [2]

Примеры

Действительные числа в обычном порядке образуют полностью упорядоченное векторное пространство. Для всех целых чисел евклидово пространство , рассматриваемое как векторное пространство над вещественными числами с лексикографическим упорядочением, образует предварительно упорядоченное векторное пространство, порядок которого является архимедовым тогда и только тогда, когда . [3]

Поточечный порядок

Если - любое множество и если - векторное пространство (над действительными числами) вещественнозначных функций , то поточечный порядок определяется следующим образом: для всех тогда и только тогда, когда для всех [3]

Пространства, которым обычно присваивается этот порядок, включают:

Пространство всех измеримых почти всюду ограниченных вещественнозначных отображений, в котором предварительный порядок определяется для всех тогда и только тогда, когда почти всюду. [3]

Интервалы и порядок, связанный двойственным

Интервал порядка в предупорядоченном векторном пространстве задается в форме

порядково ограниченным,[2]. [2]порядкапоглощающим[2]

Набор всех линейных функционалов в предупорядоченном векторном пространстве , которые отображают каждый интервал порядка в ограниченное множество, называется двойственным порядком и обозначается [2]. Если пространство упорядочено, то его двойственный порядковый интервал является векторным подпространством его алгебраического двойной .

Подмножество упорядоченного векторного пространства называется порядково полным , если для каждого непустого подмножества , которое ограничено по порядку в обоих случаях , существует и является элементами. Мы говорим, что упорядоченное векторное пространство является порядково полным , является порядково полным подмножеством [4]. ]

Примеры

Если это предварительно упорядоченное векторное пространство над вещественными числами с единицей порядка, то карта является сублинейным функционалом . [3]

Характеристики

Если — предупорядоченное векторное пространство, то для всех

Пространства линейных карт

Конус называется порождающим, если он равен всему векторному пространству. [2] Если и являются двумя нетривиальными упорядоченными векторными пространствами с соответствующими положительными конусами , а затем является порождающим в том и только в том случае, если множество является собственным конусом, в котором находится пространство всех линейных отображений из в . В этом случае порядок определяется by называется каноническим порядком [2] В более общем смысле, если какое-либо векторное подпространство такого типа является собственным конусом, порядок, определенный посредством, называется каноническим порядком [ 2]

Положительные функционалы и двойственный порядок

Линейная функция в предупорядоченном векторном пространстве называется положительной , если она удовлетворяет любому из следующих эквивалентных условий:

  1. подразумевает
  2. если тогда [3]

Совокупность всех положительных линейных форм в векторном пространстве с положительным конусом, называемым двойственным конусом и обозначаемым, является конусом, равным поляре. Предпорядок , индуцированный двойственным конусом в пространстве линейных функционалов, называетсядвойной предзаказ . [3]

Двойственным порядком упорядоченного векторного пространства является множество, обозначаемое как «Определено». Хотя существуют упорядоченные векторные пространства, для которых равенство множеств не выполняется. [2]

Специальные типы упорядоченных векторных пространств

Пусть — упорядоченное векторное пространство. Мы говорим, что упорядоченное векторное пространство является архимедовым и что порядок является архимедовым , если всякий раз, когда in таково, что оно мажорируется (то есть существует такое , что для всех ), то [2] Топологическое векторное пространство (TVS), которое упорядоченное векторное пространство обязательно является архимедовым, если его положительный конус замкнут. [2]

Мы говорим, что предупорядоченное векторное пространство регулярно упорядочено и что его порядок регулярен , если оно архимедово упорядочено и различает точки в [2]. Это свойство гарантирует, что существует достаточно много положительных линейных форм, чтобы можно было успешно использовать инструменты двойственности для изучать упорядоченные векторные пространства. [2]

Упорядоченное векторное пространство называется векторной решеткой, если для всех элементов существуют верхняя и нижняя границы . [2]

Подпространства, факторы и произведения

Всюду пусть – предупорядоченное векторное пространство с положительным конусом

Подпространства

Если - векторное подпространство, то канонический порядок на, индуцированный положительным конусом, - это частичный порядок, индуцированный заостренным выпуклым конусом , где этот конус является собственным, если он собственный. [2]

Факторное пространство

Пусть - векторное подпространство упорядоченного векторного пространства - каноническая проекция, и пусть Тогда - конус в , который индуцирует канонический предварительный порядок в фактор-пространстве. Если - собственный конус в, то превращается в упорядоченное векторное пространство. [2] Если -насыщено , то определяется канонический порядок [1] ​​Обратите внимание, что это пример упорядоченного векторного пространства, в котором не является собственным конусом.

If также является топологическим векторным пространством (TVS), и если для каждой окрестности начала координат существует такая окрестность начала координат, что тогда является нормальным конусом для фактортопологии . [1]

Если является топологической векторной решеткой и является замкнутой сплошной подрешеткой, то также является топологической векторной решеткой. [1]

Продукт

Если есть любое множество, то пространство всех функций из в канонически упорядочено собственным конусом [2]

Предположим, что это семейство предупорядоченных векторных пространств и что положительный конус есть. Тогда это заостренный выпуклый конус, в котором определяется канонический порядок, и что он является собственным конусом, если все они являются собственными конусами. [2]

Алгебраическая прямая сумма

Алгебраическая прямая сумма - это векторное подпространство, в котором задан канонический порядок подпространств, унаследованный из [2]. Если являются упорядоченными векторными подпространствами в упорядоченном векторном пространстве, то это упорядоченная прямая сумма этих подпространств, если канонический алгебраический изоморфизм на ( с канонический порядок произведения) является изоморфизмом порядка . [2]

Примеры

Только второй ордер является, как подмножество, закрытым; см. частичные порядки в топологических пространствах .
Для третьего порядка двумерные « интервалы » представляют собой открытые множества , порождающие топологию.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ abcdefgh Schaefer & Wolff 1999, стр. 250–257.
  2. ^ abcdefghijklmnopqrstu Schaefer & Wolff 1999, стр. 205–209.
  3. ^ abcdefghijklm Narici & Beckenstein 2011, стр. 139–153.
  4. ^ Шефер и Вольф 1999, стр. 204–214.

Библиография