
- •Федеральное агентство по образованию
- •Определение функционального анализа. Предмет функционального анализа. Определение функционального анализа.
- •Предмет функционального анализа.
- •Линейные пространства. Аксиомы. Определение поля. Линейные пространства.
- •Следствия аксиом линейного пространства.
- •Операторы. Линейные операторы. Матрица оператора. Базис. Линейные операторы.
- •Матрица оператора.
- •Базис линейного пространства.
- •Собственные числа и собственные векторы. Квадратичные формы. Матрица квадратичной формы. Привести пример. Собственные числа и собственные векторы.
- •Квадратичные формы.
- •Матрица квадратичной формы.
- •Примеры.
- •Евклидовы пространства. Определение.
- •Свойства скалярного произведения.
- •Неравенство Коши-Буняковского.
- •Понятие меры. Измеримые функции. Простые функции. Ортогональные функции. Мера Лебега. Свойства меры Лебега. Интеграл Лебега. Понятие меры.
- •Измеримые функции.
- •Мера Лебега. Внешняя мера.
- •Интеграл Лебега.
- •Определение интеграла Лебега.
- •Нормированные пространства. Норма. Примеры. Нормированное пространство.
- •Определение.
- •Топологическая структура.
- •Нормированные пространства как фактор-пространства полунормированных пространств.
- •Конечные произведения пространств.
- •Метрические пространства. Метрика. Примеры. Сжатые отображения. Метрическое пространство.
- •Сжатые отображения.
- •Примеры.
- •Банаховы и гильбертовы пространства. Банахово пространство.
- •Примеры.
- •Гильбертово пространство.
- •Функционалы. Функциональные пространства. Функционал.
- •Функционал в линейном пространстве
- •Линейные функционалы.
- •Ортогональный и ортонормированный базис. Процесс ортогонализации. Сопряженные векторы в евклидовом пространстве. Ортогональный базис.
- •Ортонормированный базис.
- •Процесс Грама ― Шмидта
Примеры.
Далее через
обозначено
одно из полей
или
.
Евклидовы пространства
с евклидовой нормой, определяемой для
как
, являются банаховыми пространствами.
Пространство всех непрерывных функций
, определённых на закрытом интервале будет банаховым пространством, если мы определим его норму как
. Такая функция будет нормой, так как непрерывные функции на закрытом интервале являются ограниченными. Пространство с такой нормой является полным, а полученное банахово пространство обозначается как
. Этот пример можно обобщить к пространству всех непрерывных функций
, где — компактное пространство, или к пространству всех ограниченных непрерывных функций , где — любое топологическое пространство, или даже к пространству
всех ограниченных функций , где — любое множество. Во всех этих примерах мы можем перемножать функции, оставаясь в том же самом пространстве: все эти примеры являются банаховыми алгебрами.
Если
— вещественное число, то пространство всех бесконечных последовательностей
элементов из , таких что ряд
сходится, является банаховым относительно нормы, равной корню степени из суммы этого ряда, и обозначается
.
Банахово пространство
состоит из всех ограниченных последовательностей элементов из ; норма такой последовательности определяется как точная верхняя грань абсолютных величин (модулей) элементов последовательности.
Снова, если — вещественное число, можно рассматривать все функции интегрируемыми по Лебегу. Корень степени этого интеграла определим как норму . Само собой, это пространство не будет банаховым, поскольку есть ненулевые функции, чья норма будет равна нулю. Определим отношение эквивалентности следующим образом: и
эквивалентны тогда и только тогда, когда норма
равна нулю. Множество классов эквивалентности тогда является банаховым пространством; оно обозначается как
. Важно использовать именно интеграл Лебега, а не интеграл Римана, поскольку интеграл Римана не порождает полное пространство. Эти примеры можно обобщить. См., например,
-пространства.
Если и — банаховы пространства, то можно составить их прямую сумму
, которая опять-таки будет банаховым пространством. Можно и обобщить этот пример к прямой сумме произвольно большого числа банаховых пространств.
Если — замкнутое подпространство банахова пространства , то факторпространство
снова является банаховым.
Любое гильбертово пространство тоже является банаховым. Обратное неверно.
Если и — банаховы пространства над одним полем , тогда множество непрерывных -линейных отображений
обозначается
. Заметим, что в бесконечномерных пространствах не все линейные отображения автоматически являются непрерывными. — векторное пространство, и, если норма задана как
, является также и банаховым.
Пространство
представляет собой унитарную банахову алгебру; операция умножения в ней задаётся как композиция линейных отображений.