赋范空间中的基本定理
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Hahn-Banach 定理
次线性泛函
设 为线性空间,函数 称为次线性泛函,如果满足:
- ;
- .
半范数
设 为线性空间,函数 称为半范数,如果满足:
- ;
- ;
- .
实线性空间上的 Hahn-Banach 定理
设 为实线性空间, 为 上的次线性泛函, 为 的线性子空间, 满足
则存在 使得 ,且
复线性泛函的表示
设 为复线性空间,,记 ,则 ( 视为实线性空间)且
反之,给定 ,由上式定义的 属于 .
半范数控制的 Hahn-Banach 定理
设 为 或 上的线性空间, 为 上的半范数, 为 的线性子空间, 满足
则存在 使得 ,且
赋范空间上的保范延拓定理
设 为赋范空间, 为 的线性子空间,( 上的连续线性泛函)。则存在 使得 ,且 .
非零连续线性泛函的存在性
设 为赋范空间,,. 则存在 使得 且 .
推论
设 为非零赋范空间,,则
共轭算子
设 为赋范空间,. 定义 为
则 ,且 .
典范映射与自反空间
定义 为
是线性等距嵌入(),称为典范嵌入. 若 是满射,则称 为自反空间.
可分性的传递
设 为赋范空间,若 可分,则 可分.
一致有界性定理
一致有界性定理(共鸣定理)
设 是 Banach 空间, 是赋范空间,. 如果对每个 有
则
强收敛与弱收敛
强收敛
在赋范空间 中,序列 强收敛于 (记作 )是指 .
弱收敛
在赋范空间 中,序列 弱收敛于 (记作 )是指
弱*收敛
在对偶空间 中,序列 弱*收敛于 (记作 )是指
开映射定理和闭图像定理
开映射
设 为拓扑空间,映射 称为开映射,如果 中任意开集 的像 是 中的开集.
开映射定理
设 是 Banach 空间, 为满射,则 是开映射. 特别地,若 是双射,则 .
等价范数定理
设 是线性空间, 和 是 上的两个范数,且 与 都是 Banach 空间. 若存在 使得
则存在 使得
即两个范数等价.
闭算子
设 为赋范空间, 为线性算子,定义域 . 称 为闭算子,如果其图像
是 中的闭集.
闭图像定理
设 是 Banach 空间, 是闭线性子空间, 是闭算子,则 是有界线性算子(即连续).
在逼近论中的应用
(本章最后简要讨论了 Hahn-Banach 定理在逼近论中的若干应用,例如最佳逼近的存在性等.)