泛函分析

紧性

2022-04-29  本文已影响0人  Obj_Arr

对于赋范空间的一个集合而言,称

相对紧:任意序列有一个收敛子列,极限点可能在集合外

紧:任意序列有一个收敛子列,极限点在集合内

有界:任意点的范数小于一个常数

于是,可知紧集必然是相对紧的。

一个集合是紧的\iff 这个集合相对紧且闭

这个闭保证了收敛序列的极限点在集合内

一个集合相对紧\implies 这个集合有界

假如无界,就存在趋向无穷的序列,所有子列也自然趋向无穷

例子:实数空间与绝对值范数构成的赋范空间中,相对紧集\iff 闭集。由BW定理描述,任意有界的实数序列都有收敛子列

例子:可数维实数(复数)空间与无穷范数构成的赋范空间,相对紧集\iff 闭集。对维度进行归纳。

例子:闭区间上的连续函数空间与上界范数构成的赋范空间,有界且等度连续的集合\Rightarrow 相对紧。这个看的不太明白,使用了对角序列,一个按函数序列增长,一个按闭区间上有理数序列增长。这种序列构成了函数序列的柯西子序列,由完备性,序列收敛。等度连续是对函数空间连续性的精细描述,毕竟函数空间中的点是函数,所以需要对许许多多的函数进行连续性定义,这种依赖于函数选择的连续性就很难进行统一处理,所以需要特殊的连续性,不依赖于函数的选择,就像一致连续不依赖于点的选择一样,是一种很强的约束。

魏尔斯特拉斯定理:赋范空间中的紧子集上的连续函数有最大值和最小值。就是闭区间上连续函数具有最大最小值的推广。

定义在紧子集上的连续算子一致收敛。

巴拿赫空间中,相对紧\iff 具有限\varepsilon 网。这个网,是不常见的术语,其实也很形象,将一个集合分成一块一块的,就像一张网,有限就是指这种划分数是有限的,这种描述其实和有限覆盖很像,任意的开覆盖具有限子覆盖,一般就是紧集的定义,相比而言,网可能更加形象可操作一点。

感觉这一块不是很理解,不过,还是要给出一些看法,紧性到底是什么?感觉有点像有限生成结构,一个紧的集合总是有限生成的,这种生成是通过有限的点的\varepsilon 邻域构成的,所以,一般来说,紧至少意味着有界,只是不像代数中的有限生成结构,分析中的结构总是精度依赖的,存在一个小整数刻画这个生成子的大小。这个数不同,划分也就不一样。其实对于具体如何划分,也没有必要指定,只要满足数目是有限的就行了。

这个东西,感觉和非背景依赖有很多类似的地方,在动态的背景下,进行一些序列极限运算,量子引力试图引入非背景依赖的动力学描述,这东西就像拓扑一样,在一个大致的方面给出了限制,却不会指定所有的细节,允许非常的变化。虽然从抽象的角度来说就是一个多自由度系统,但是自由度实在是不好捉摸,不如替换成空间位置,时间流速,旋转角度,最大子集划分数,这样更能把握一些。

所以,有时候感觉,正交和积结构似乎是建立一个有效理论必不可少的组件,这就在基本的定理中归纳出了普适的原理。

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