2022-2

为赋范空间, 上给定的非零有界线性泛函,令 ,求证:

  1. 的非空凸子集
  2. ,则 为满射但不为单射,进而证明 不为有界集

解答

1. 的非空凸子集

先证 非空。

为非零有界线性泛函,故 ,再令 ,则 ,故 ,故 非空。

再证 为凸集。

,则有

,故 为凸集。

2. 若 ,则 为满射但不为单射,进而证明 不为有界集

,故 ,且 线性无关。

类似 1.,可构造 对应的 ,且 线性无关。

,故 ,且 ,故 不为单射。

再证 为满射。

使得 ,则 ,故 为满射。

再证 不为有界集。

,故可取线性无关的 ,且可适当选取使

,则 ,故 ,且 可以任意大,故 不为有界集。

,则 ,可类似上面的证明,故 不为有界集。

3.

,有