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赋范空间中的基本定理

以下内容由 DeepSeek v3.2 Speciale 辅助整理

Hahn-Banach 定理

次线性泛函

为线性空间,函数 称为次线性泛函,如果满足:

  1. .

半范数

为线性空间,函数 称为半范数,如果满足:

  1. .

实线性空间上的 Hahn-Banach 定理

为实线性空间, 上的次线性泛函, 的线性子空间, 满足
则存在 使得 ,且

复线性泛函的表示

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

上的线性空间, 上的半范数, 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

为赋范空间, 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

为赋范空间,. 则存在 使得 .

推论
为非零赋范空间,,则

共轭算子

为赋范空间,. 定义
,且 .

典范映射与自反空间

定义
是线性等距嵌入(),称为典范嵌入. 若 是满射,则称 自反空间.

可分性的传递

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)

是 Banach 空间, 是赋范空间,. 如果对每个


强收敛与弱收敛

强收敛

在赋范空间 中,序列 强收敛(记作 )是指 .

弱收敛

在赋范空间 中,序列 弱收敛(记作 )是指

弱*收敛

在对偶空间 中,序列 弱*收敛(记作 )是指


开映射定理和闭图像定理

开映射

为拓扑空间,映射 称为开映射,如果 中任意开集 的像 中的开集.

开映射定理

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

是线性空间, 上的两个范数,且 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

为赋范空间, 为线性算子,定义域 . 称 闭算子,如果其图像
中的闭集.

闭图像定理

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.)