Todos os livros

Profissional

Apps Sobre Coach Entrar Começar a ler

Matemática · Glossário

O que é espaço de Banach?

Definição 5.19 Matemática universitária — Graduação 2 · Capítulo 5 — Espaços vetoriais normados

Um espaço de Banach é um espaço normado completo. Exemplos: todo espaço normado de dimensão finita (Teorema 5.13); (C([a, b]),∥⋅∥∞)\bigl(C(\intcc{a}{b}), \norm\cdot_\infty\bigr) (Teorema 4.9); Lc(E,F)\mathcal{L}_c(E, F) com FF de Banach (mesmo padrão de demonstração que para as funções contínuas). Contraexemplo: (C([0, 1]),∥⋅∥1)\bigl(C(\intcc{0}{1}), \norm\cdot_1\bigr) (Exercício 5.7).

Exemplos

Exemplo 5.20 (A norma de operador da integração)

Em (C([0, 1]),∥⋅∥∞)\bigl(C(\intcc01), \norm\cdot_\infty\bigr), seja T(f)(x)=∫0xf(t)  ⁣dtT(f)(x) = \int_0^x f(t)\,\dd t (um endomorfismo: T(f)T(f) é contínua). Rode o Método 5.9. Cota superior:

∣T(f)(x)∣≤∫0x∣f∣≤x ∥f∥∞≤∥f∥∞,\abs{T(f)(x)} \leq \int_0^x\abs f \leq x\,\norm f_\infty \leq \norm f_\infty ,

logo ∣∣∣T∣∣∣≤1\vertiii T \leq 1. Testemunha: f≡1f \equiv 1 dá T(f)(x)=xT(f)(x) = x e ∥T(f)∥∞=1=∥f∥∞\norm{T(f)}_\infty = 1 = \norm f_\infty: atingida, ∣∣∣T∣∣∣=1\vertiii T = 1. Mas note que ∣∣∣T2∣∣∣=12≠∣∣∣T∣∣∣2\vertiii{T^2} = \frac12 \neq \vertiii T^2: de fato T2(f)(x)=∫0x(x−t)f(t) ⁣dtT^2(f)(x) = \int_0^x(x - t)f(t)\dd t tem ∣T2(f)(x)∣≤x22∥f∥∞\abs{T^2(f)(x)} \leq \frac{x^2}2\norm f_\infty, atingida de novo em f≡1f \equiv 1; e, em geral, ∣∣∣Tn∣∣∣=1n!\vertiii{T^n} = \frac1{n!} — a cota submultiplicativa ∣∣∣T∣∣∣n=1\vertiii T^n = 1 erra por um fatorial. Esse é exatamente o fenômeno que o truque do iterado do problema de fim de semana do Capítulo 4 converte em resolubilidade global de equações diferenciais lineares.

Exemplo 5.22 (Exponencial de matriz, primeiro contato)

A exponencial de matriz: Mn(K)\mathcal{M}_n(K) com qualquer norma submultiplicativa (∣∣∣AB∣∣∣≤∣∣∣A∣∣∣∣∣∣B∣∣∣\vertiii{AB} \leq \vertiii A \vertiii B) é de Banach (dimensão finita). Então, para toda AA,

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

converge absolutamente (∣∣∣Ak/k!∣∣∣≤∣∣∣A∣∣∣k/k!\vertiii{A^k/k!} \leq \vertiii A^k /k!, somável): está bem definida. O Capítulo 16 a explora sistematicamente.

Ler no capítulo →