2023-5

为赋范空间, 的非空凸子集。给定 中的两个最佳逼近元。求证:

  1. 最佳逼近元组成凸子集
  2. 存在
  3. 存在
  4. 不是内积空间

解答

  1. 而由于 为凸集,故 ,故

    因此

    也是 中的最佳逼近元

    中的最佳逼近元是 中的凸子集

  2. 。则 ,故 。而

    因此 即为所求

  3. 因为

    故由 Hahn-Banach 定理,存在 ,满足

    ,即

    ,又

    可知 ,故

  4. 内积空间需满足 ,均有

    ,则

    且由于 ,故 ,,故

    故平行四边形等式不成立

    不为内积空间