Seminorm - Seminorm

Gelen matematik , özellikle de fonksiyonel analiz , bir seminorm a, vektör uzayı normu vermeye gerek pozitif tanımlı . Seminormlar dışbükey kümelerle yakından bağlantılıdır : her seminorm, bazı soğurucu disklerin Minkowski fonksiyonelidir ve tersine, böyle bir kümenin Minkowski fonksiyoneli bir seminormdur.

Bir topolojik vektör uzayı , ancak ve ancak topolojisi bir seminorm ailesi tarafından indükleniyorsa yerel olarak dışbükeydir.

Tanım

Izin ya üzerinde bir vektör uzayı reel sayılar veya kompleks sayılar bir gerçek değerli bir fonksiyondur bir denir seminorm eğer biri aşağıdaki iki koşul:

  1. Alt Toplama / Üçgen eşitsizliği : hepsi için
  2. Mutlak homojenlik : tüm ve tüm skalerler için

Bu iki koşul bunu ima eder ve her seminorm ayrıca aşağıdaki özelliğe sahiptir:

  1. Olumsuzluk : herkes için

Bazı yazarlar olumsuz olmamayı "seminorm" (ve bazen "norm" tanımının bir parçası olarak dahil ederler), ancak bu gerekli değildir.

Tanım olarak, bir norm , aynı zamanda noktaları ayıran bir seminormdur, yani aşağıdaki ek özelliğe sahiptir:

  1. pozitif tanımlı / Noktadan ayıran : herkes içineğero zaman

Bir seminormlu alan bir çift bir vektör alanı oluşan ve bir seminorm üzerinde seminorm Eğer ayrıca seminormlu uzay diyoruz sonra bir norm bir normlu uzay .

Mutlak homojenlik, pozitif homojenliği ifade ettiğinden , her seminorm, alt doğrusal fonksiyon adı verilen bir fonksiyon türüdür . Bir harita , alt-toplamalı (yani yukarıdaki 1. koşul) ve pozitif homojen (yani yukarıdaki 5. koşul) ise bir alt doğrusal fonksiyon olarak adlandırılır . Bir seminormun aksine, bir alt doğrusal fonksiyon mutlaka negatif değildir . Hahn-Banach teoremi bağlamında altdoğrusal fonksiyonlarla sıklıkla karşılaşılır .

Pseudometri ve uyarılmış topoloji

On bir seminorm , translasyonla değişmez psödometrik aracılığıyla bir topolojiyi indükler ; Bu topoloji Hausdorff'tur, ancak ve ancak bir metrikse ve ancak ve ancak bir normsa oluşur .

Aynı şekilde, her bir vektör alan seminorm ile indükler bir vektör alan bölüm alt uzayı olan tüm vektörlerin meydana birlikte O ile tanımlanan bir norm taşıyan elde edilen topoloji, geri çekilmiş için tam neden olduğu topolojisi,

Herhangi bir seminorm kaynaklı topoloji aşağıdaki gibi yerel olarak dışbükey yapar . Eğer bir seminorm olduğunu ve ayarlama Arama yarıçapı açık topu kökeni hakkında ; Benzer şekilde yarıçaplı kapalı top olan tüm açık grubu (resp. kapalı) kökenli formları bir mahalle temel -toplar konveks dengeli açık setleri (sırasıyla. kapalı) olarak -topology ile

Daha güçlü, daha zayıf ve eşdeğer seminormlar

Daha güçlü ve daha zayıf seminorm kavramları, daha güçlü ve daha zayıf norm kavramlarına benzer . Eğer ve üzerinde yarınorm vardır o zaman demek olduğunu daha güçlü daha o olduğunu daha zayıf daha eşdeğer aşağıdaki durumlardan herhangi tutarsa:

  1. tarafından indüklenen topoloji, tarafından indüklenen topolojiden daha incedir.
  2. Eğer bir dizisidir sonra içinde ima bölgesindeki
  3. Eğer bir olduğunu net içinde o içinde ima içinde
  4. sınırlıdır
  5. Eğer o zaman herkes için
  6. Gerçek Orada var öyle üzerinde

Seminormlar ve her ikisi de birbirinden daha zayıf (veya her ikisi de daha güçlü) ise eşdeğer olarak adlandırılır . Bu, aşağıdaki koşullardan herhangi birini karşılamaları durumunda gerçekleşir:

  1. tarafından indüklenen topoloji, tarafından indüklenen topoloji ile aynıdır.
  2. daha güçlüdür ve ondan daha güçlüdür
  3. Eğer bir dizi ise o zaman ancak ve ancak
  4. Pozitif reel sayılar vardır ve öyle ki

süreklilik

Seminormların sürekliliği

Eğer bir seminorm bir topolojik vektör uzay üzerinde daha sonra şu eşdeğerdir:

  1. süreklidir.
  2. 0'da süreklidir;
  3. içinde açıktır ;
  4. 0'ın kapalı mahallesi ;
  5. üzerinde düzgün süreklidir ;
  6. Sürekli seminorm söz konusudur üzerinde böyle

Özellikle, eğer yarı-normlu bir uzay ise , o zaman bir yarı-norm on , ancak ve ancak pozitif bir skaler katının hakim olması durumunda süreklidir .

Eğer gerçek bir TVS ise , on lineer bir fonksiyoneldir ve sürekli bir seminorm (veya daha genel olarak, bir alt lineer fonksiyon) ise, o zaman on , sürekli olduğu anlamına gelir .

Doğrusal haritaların sürekliliği

Eğer seminormlu alanlar arasında bir haritasıdır sonra izin

Eğer daha sonra seminormlu boşluklar arasında doğrusal bir haritasıdır şu eşdeğerdir:

  1. süreklidir;
  2. ;
  3. Öyle bir gerçek var ki ;
    • Bu durumda,

Eğer sürekli ise , o zaman herkes için

Yarı normlu uzaylar arasındaki tüm sürekli doğrusal haritaların uzayı, seminorm altında yarı normlu bir uzaydır. Bu seminorm, eğer bir normsa bir normdur.

topolojik özellikler

  • Eğer bir TVS ve sürekli bir seminorm olup daha sonra kapatılması olarak eşittir
  • Topolojisi bir sürekli seminorm ailesi tarafından tanımlanan yerel dışbükey bir uzayda kapanması eşittir
  • Bir alt bir seminormlu alanda olduğu sınırlandırılmış ancak ve ancak sınırlıdır.
  • Eğer yarı normlu bir uzay ise, o zaman indükleyen yerel dışbükey topoloji, herkes için verilen bir kanonik psödometrik ile psödometrikleştirilebilir bir TVS yapar .
  • Sonsuz sayıda yarı-normlanabilir uzayın çarpımı, ancak ve ancak bu uzayların sonlu sayıdaki dışında tümü önemsizse (yani, 0-boyutluysa) yine yarı-normlanabilirdir.

normlanabilirlik

Topolojik vektör uzaylarının normlanabilirliği, Kolmogorov'un normlanabilirlik kriteri ile karakterize edilir .

Eğer bir Haussdorf olduğu yerel dışbükey TVS sonra aşağıdaki eşdeğerdir:

  1. normaldir.
  2. orijinin sınırlı bir komşuluğu vardır.
  3. Güçlü ikili arasında normlanabilir olduğunu.
  4. Güçlü ikili arasında olan metriklenebilir .

Ayrıca, ancak ve ancak normlanabilir ise sonlu boyutludur (burada, zayıf- * topolojisi ile donatılmış anlamına gelir ).

Sonsuz sayıda yarı-normlanabilir uzayın çarpımı, ancak ve ancak bu uzayların sonlu sayıdaki dışında tümü önemsizse (yani 0-boyutluysa) yine yarı-normlanabilirdir.

Minkowski fonksiyonelleri ve seminormları

Bir vektör uzayı üzerindeki seminormlar, Minkowski fonksiyonelleri aracılığıyla bunların konveks , dengeli ve soğurucu alt kümelerine yakından bağlıdır . Verilen bu tür bir alt ait fonksiyonel Minkowski'yle bir seminorm olduğunu. Tersine, kümeler üzerinde bir seminorm verilir ve dışbükey, dengeli ve soğurucudur ve dahası, bu iki kümenin (aynı zamanda "aralarında bulunan" herhangi bir kümenin) Minkowski fonksiyoneli şudur:

Örnekler

  • Üzerinde sabit haritaya atıfta bulunan önemsiz seminorm , üzerinde ayrık topolojiye neden olur .
  • Eğer herhangi biri doğrusal bir şekilde bir vektör alanı daha sonra mutlak değeri ile tanımlanan bir seminorm olup.
  • Her gerçek değerli alt doğrusal fonksiyon , tarafından tanımlanan bir seminorm indükler .
  • Herhangi bir sonlu seminorm toplamı bir seminormdur.
  • Eğer ve yarı normlar açıksa, o zaman öyledir
    nerede ve
  • Ayrıca, seminormların uzayı , yukarıdaki işlemlere göre bir dağıtım kafesidir .

cebirsel özellikler

Gerçek veya karmaşık sayıların nerede olduğu üzerinde bir vektör uzayı olsun .

Sublineer fonksiyonlar oldukları için seminormların özellikleri

Her seminorm bir alt-doğrusal fonksiyon olduğundan, seminormlar aşağıdaki özelliklerin tümüne sahiptir:

Eğer gerçek değerli bir alt doğrusal fonksiyon ise :

  • Seminormlar ters üçgen eşitsizliğini sağlar :
  • herhangi biri için ve
  • Her seminorm bir sublinear fonksiyonu olduğu için, her seminorm ilgili a, dışbükey fonksiyonu . Ayrıca, tüm için bir bir emici diski içinde
  • Her alt doğrusal fonksiyon bir dışbükey fonksiyoneldir .
  • ve herkes için
  • Eğer gerçek vektör alanı üzerinde sublinear fonksiyonudur bir doğrusal fonksiyonel vardır ilgili şekilde
  • Eğer gerçek bir vektör alanıdır, bir lineer fonksiyoneldir ve bir sublinear fonksiyonudur sonra üzerinde ancak ve ancak
Seminormların diğer özellikleri

Eğer bir seminorm ise :

  • ancak ve ancak önemsiz olmayan bir vektör alt uzayı içermiyorsa bir normdur .
  • vektörünün bir alt uzayıdır
  • Herhangi
  • Eğer tatmin edici bir dizi daha sonra bir emici olarak ve burada belirtmektedir Minkowsky fonksiyonel ilişkili (yani ölçü ).
    • Özellikle, eğer yukarıdaki gibidir ve o zaman üzerinde herhangi bir seminorm ise, ancak ve ancak
  • Eğer normlu bir uzay ise ve sonra herkes için
  • Her norm bir dışbükey fonksiyondur ve sonuç olarak, norm tabanlı bir objektif fonksiyonun global maksimumunu bulmak bazen izlenebilir olabilir.

Seminormlar için Hahn-Banach teoremi

Seminormlar, Hahn-Banach teoreminin özellikle temiz bir formülasyonunu sunar :

Eğer bir seminormlu alan bir vektör alt uzay olan ve eğer ilgili işlevsel doğrusal bir sürekli sonra , bir devamlı doğrusal fonksiyonel uzatılabilir ile aynı norm olarak var

Benzer bir uzatma özelliği, seminormlar için de geçerlidir:

Teorem  (yarınorm genişletilmesi)  -  Eğer bir vektör alt uzay olduğu bir seminorm olduğunu ve bir seminorm olduğu şekilde daha sonra seminorm vardır üzerinde öyle ki ve (kanıt dipnot bakınız)

Seminormları içeren eşitsizlikler

Eğer seminormlar açıksa :

  • eğer ve sadece ima ederse
  • Eğer ve şekildedir ima sonra herkes için
  • Varsayalım ve pozitif gerçek sayılardır ve her if için o zaman için seminormlardır.
  • Eğer reals üzerinde bir vektör alan ve fonksiyonel lineer olmayan bir sıfır olduğu sonra , ancak ve ancak

Eğer bir seminorm açıksa ve on lineer bir fonksiyonel ise :

  • üzerinde yalnızca ve eğer üzerine (kanıt dipnot bakınız).
  • üzerinde ancak ve ancak
  • Eğer ve şekildedir ima sonra herkes için

Diğer norm benzeri kavramlarla ilişki

Bir topolojik vektör uzayı, ancak ve ancak orijinin dışbükey sınırlı bir komşuluğuna sahipse yarı normlanabilirdir. Bu nedenle, yerel dışbükey bir TVS, ancak ve ancak boş olmayan sınırlı bir açık kümeye sahipse yarı normlanabilirdir.

Let , negatif olmayan bir fonksiyonu. Aşağıdakiler eşdeğerdir:

  1. bir seminormdur.
  2. bir dışbükey -seminormdur .
  3. dışbükey dengeli bir G- seminormudur .

Yukarıdaki koşullardan herhangi biri geçerliyse, aşağıdakiler eşdeğerdir:

  1. bir normdur;
  2. önemsiz bir vektör alt uzayı içermez.
  3. Bir söz konusudur norm üzerinde hangi, saygı ile sınırlandırılmıştır.

Eğer bir sublinear fonksiyonu gerçek vektör alanı olduğunu o zaman şu eşdeğerdir:

  1. a, işlevsel doğrusal ;
  2. ;
  3. ;

genellemeler

Kavramı norm içinde kompozisyon cebirlerin yok değil bir norm olağan özelliklerini paylaşır.

Bir kompozisyon cebiri , bir alan üzerinde bir cebir, bir involüsyon ve "norm" olarak adlandırılan ikinci dereceden bir formdan oluşur. Bazı durumlarda , bir olan izotropik karesel bir şekilde , böylece en az bir yer alır boş vektör , bu makalede açıklanan alışılmış norm için gereken nokta ayrılması aykırı.

Bir ultraseminorm veya Arşimet dışı bir seminorm , aynı zamanda tatmin edici bir seminormdur .

Zayıflama alt eklenebilirliği
yarı-seminormlar

Bir harita bir denir yarı seminorm o (kesinlikle) homojen ve bazı mevcutsa öyle ki en küçük değeri olan bu denir tutan çarpanı arasında

Noktaları ayıran yarı-yarı norma , üzerinde yarı-norm denir .

Homojenliği zayıflatmak - -seminormlar

Bir haritaya -seminorm denir, eğer alt-toplamalıysa ve böyle bir ve herkes için ve skalerler varsa

Bir puan ayıran -seminorm bir denir -norm üzerinde

Yarı-seminormlar ve -seminormlar arasında aşağıdaki ilişkiye sahibiz:

Varsayalım ki bir vektör alanı üzerinde bir yarı-seminorm olan çarpan ile ise o zaman vardır -seminorm üzerine denk

Ayrıca bakınız

Notlar

Kanıtlar

Referanslar

Dış bağlantılar