Wiskunde · Begrippenlijst

Wat is Equivalente normen?

Definitie 5.3 Universitaire wiskunde — Bachelor jaar 2 · Hoofdstuk 5 — Genormeerde vectorruimten

Twee normen N1,N2N_1, N_2 op EE heten equivalent wanneer er constanten c,C>0c, C > 0 zijn met

cN1N2CN1.c\,N_1 \leq N_2 \leq C\, N_1 .

Equivalente normen hebben dezelfde open verzamelingen, dezelfde convergente rijen en cauchyrijen, dezelfde compacte en volledige deelverzamelingen: dezelfde analyse.

De eenheidsbollen van de drie klassieke normen van ℝ2, genest zoals de ongelijkheden van  voorschrijven: kleinere bol, grotere norm. De rondheid doet ertoe: de vlakke zijden van de ruit en het vierkant zijn precies het falen van de strikte convexiteit dat in de weekendopgave van  en in die van dit hoofdstuk (vraag 4) wordt uitgebuit.
De eenheidsbollen van de drie klassieke normen van R2\R^2, genest zoals de ongelijkheden van Voorbeeld 5.5 voorschrijven: kleinere bol, grotere norm. De rondheid doet ertoe: de vlakke zijden van de ruit en het vierkant zijn precies het falen van de strikte convexiteit dat in de weekendopgave van Hoofdstuk 8 en in die van dit hoofdstuk (vraag 4) wordt uitgebuit.

Voorbeelden

Voorbeeld 5.4 (Geen equivalentie in oneindige dimensie)

Op C([0,1])C(\intcc{0}{1}) geldt altijd f1f\norm f_1 \leq \norm f_\infty, maar er is geen omgekeerde grens: fn(x)=xnf_n(x) = x^n heeft fn=1\norm{f_n}_\infty = 1 en fn1=1n+10\norm{f_n}_1 = \frac{1}{n+1} \to 0. Dus fn0f_n \to 0 voor 1\norm\cdot_1 maar niet voor \norm\cdot_\infty: de twee normen zijn het oneens over de convergentie zelf.

Voorbeeld 5.5 (Expliciete constanten in dimensie nn)

Op KnK^n zijn de drie klassieke normen equivalent met scherpe constanten:

xx2x1nx2nx,\norm x_\infty \leq \norm x_2 \leq \norm x_1 \leq \sqrt n\,\norm x_2 \leq n\,\norm x_\infty ,

waarbij de middelste grens x1nx2\norm x_1 \leq \sqrt n\norm x_2 uit Cauchy–Schwarz tegen de vector vol enen komt. Extremale vectoren: e1e_1 maakt de eerste twee ongelijkheden tot gelijkheden, en (1,1,,1)(1, 1, \dots, 1) de laatste twee. De dimensie nn zit zichtbaar in de constanten — het kwantitatieve zaad van het falen in oneindige dimensie: als nn \to \infty overleeft geen enkele uniforme constante, en dat is precies wat Voorbeeld 5.4 op functieruimten laat zien.

Lees in het hoofdstuk →