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
подразумевает
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:
для любого неотрицательного целого числа евклидово пространство рассматривается как пространство , в котором задана дискретная топология .
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
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
и подразумеваем [3]
тогда и только тогда, когда [3]
и подразумеваем [3]
тогда и только тогда, когда [3]
существует тогда и только тогда, когда существует, и в этом случае [3]
существует тогда и только тогда , когда существует, и в этом случае для всех [3]
и
является векторной решеткой тогда и только тогда, когда существует для всех [3]
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:
подразумевает
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]
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.
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
Действительные числа обычного порядка представляют собой упорядоченное векторное пространство.
представляет собой упорядоченное векторное пространство, в котором отношение определяется любым из следующих способов (в порядке возрастания силы, то есть убывания наборов пар):
тогда и только тогда и только тогда и ( порядок произведения двух копий с ). Это частичный заказ. Положительный конус определяется как и то есть в полярных координатах вместе с началом координат.
тогда и только тогда, когда или ( рефлексивное замыкание прямого произведения двух копий с помощью «<»). Это тоже частичный заказ. Положительный конус задается или то есть в полярных координатах вместе с началом координат.
Векторная решетка - частично упорядоченное векторное пространство, упорядоченное в виде решетки.Pages displaying short descriptions of redirect targets
Наричи, Лоуренс; Бекенштейн, Эдвард (2011). Топологические векторные пространства . Чистая и прикладная математика (Второе изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. ISBN 978-1584888666. OCLC 144216834.
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. ОСЛК 840278135.
Вонг (1979). Пространства Шварца, ядерные пространства и тензорные произведения . Берлин Нью-Йорк: Springer-Verlag. ISBN 3-540-09513-6. ОСЛК 5126158.