الرياضيات · المسرد

ما معنى فضاء باناخ؟

تعريف 5.19 الرياضيات الجامعية — السنة 2 · الفصل 5 — الفضاءات المتجهية المعيارية

فضاء باناخ فضاء معياري تام. أمثلة: كل فضاء معياري منتهي البعد (المبرهنة 5.13)؛ و(C([a,b]),)\bigl(C(\intcc{a}{b}), \norm\cdot_\infty\bigr) (المبرهنة 4.9)؛ وLc(E,F)\mathcal{L}_c(E, F) من أجل FF فضاءَ باناخ (بنمط البرهان نفسه المستعمل من أجل الدوال المتصلة). ومثال مضاد: (C([0,1]),1)\bigl(C(\intcc{0}{1}), \norm\cdot_1\bigr) (التمرين 5.7).

أمثلة

مثال 5.20 (معيار مؤثر التكامل)

على (C([0,1]),)\bigl(C(\intcc01), \norm\cdot_\infty\bigr)، ليكن T(f)(x)=0xf(t) ⁣dtT(f)(x) = \int_0^x f(t)\,\dd t (وهو تشاكل ذاتي: فالدالة T(f)T(f) متصلة). ونشغّل الطريقة 5.9. الحدّ الأعلى:

T(f)(x)0xfxff,\abs{T(f)(x)} \leq \int_0^x\abs f \leq x\,\norm f_\infty \leq \norm f_\infty ,

ومنه T1\vertiii T \leq 1. والشاهد: يعطي f1f \equiv 1 أن T(f)(x)=xT(f)(x) = x وT(f)=1=f\norm{T(f)}_\infty = 1 = \norm f_\infty: فهو مبلوغ، وT=1\vertiii T = 1. لكن لاحظ أن T2=12T2\vertiii{T^2} = \frac12 \neq \vertiii T^2: فعلًا، T2(f)(x)=0x(xt)f(t) ⁣dtT^2(f)(x) = \int_0^x(x - t)f(t)\dd t له T2(f)(x)x22f\abs{T^2(f)(x)} \leq \frac{x^2}2\norm f_\infty، وهو مبلوغ من جديد عند f1f \equiv 1؛ وعمومًا Tn=1n!\vertiii{T^n} = \frac1{n!} — فالحدّ الضربي التحتي Tn=1\vertiii T^n = 1 يخطئ بمقدار عاملي. وهذه بالضبط هي الظاهرة التي تحوّلها حيلة التكرار في مسألة نهاية الأسبوع في الفصل 4 إلى قابلية حلّ شمولية للمعادلات التفاضلية الخطية.

مثال 5.22 (الأسّي المصفوفي، أول لقاء)

الأسّي المصفوفي: Mn(K)\mathcal{M}_n(K) مع أي معيار ضربي تحتي (ABAB\vertiii{AB} \leq \vertiii A \vertiii B) فضاء باناخ (لأنه منتهي البعد). عندئذٍ، من أجل كل AA،

eA=k=0Akk!\eu^A = \sum_{k=0}^{\infty} \frac{A^k}{k!}

تتقارب بإطلاق (لأن Ak/k!Ak/k!\vertiii{A^k/k!} \leq \vertiii A^k /k!، وهي قابلة للجمع): فهي معرَّفة جيدًا. ويستغلّ الفصل 16 ذلك منهجيًا.

اقرأ في الفصل ←