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习题 4.29

设 为赋范空间, 为线性算子, 求证: 为闭算子当且仅当任取 , 都有 .

解答

解答使用 DeepSeek v3.2 Speciale 生成

证明

设 为赋范空间, 为线性算子(定义域为全空间 )。

必要性:若 为闭算子,即图 在 中闭。任取序列 满足 且 。由于 且 ,而 闭,故 ,从而 (线性算子必有 )。因此 。

充分性:假设对任意 ,若 且 ,则必有 。为证 闭,任取 使得 且 。令 ,则 。由 的线性性, 因为 且 为常向量,故 。对序列 ()应用假设条件,得到其像的极限必为零,即 ,所以 。这说明只要 且 ,就有 ,因此 闭, 为闭算子。

综上,所述等价性成立。