Лекции по функциональному анализу - Константинов (1187976), страница 4
Текст из файла (страница 4)
®£¤ ¤«ï³ «î¡®£®´ ³τ2 -®âªàë⮣®´c¬®¦¥á⢠G ⊂ X2 ¯®«ãç ¥¬ f −1 (G) = f −1 (Gc )c = f −1 (Gc ) ∈18∈ τ1 , â ª ª ª ¯® ãá«®¢¨î 3 τ2 -§ ¬ªãâ®áâìτ1 -§ ¬ªãâ®áâì ¬®¦¥á⢠f −1 (Gc ).¬®¦¥á⢠Gc¢«¥çñâ ¯ à ¥ ¤ ¥ « ¥ ¨ ¥ 1.1.14. ãáâì (X1 , τ1 ) ¨ (X2 , τ2 ) | ⮯®«®£¨ç¥áª¨¥ ¯à®áâà á⢠. â®¡à ¦¥¨¥ f : X1 → X2 §ë¢ ¥âáï ᥪ¢¥æ¨ «ì® ¥¯à¥àë¢ë¬, ¥á«¨ ¤«ï «î¡®£® x0 ∈ X1 ¨ «î¡®© ¯®á«¥¤®¢ ⥫ì®á⨠{xn }∞n=1 ⊂ X1 , á室ï饩áï ¯® ⮯®«®£¨¨ τ1 ª â®çª¥x0 , ¯®á«¥¤®¢ ⥫ì®áâì {f (xn )}∞n=1 ⊂ X2 á室¨âáï ¯® ⮯®«®£¨¨ τ2 ªττâ®çª¥ f (x0 ), â. ¥. ãá«®¢¨¥ xn →x0 ¯à¨ n → ∞ ¢«¥çñâ f (xn ) → f (x0 )¯à¨ n → ∞.12 â ¢ ¥ à ¦ ¤ ¥ ¨ ¥ 1.1.7.
ãáâì (X1 , τ1 ) ¨ (X2 , τ2 ) | ⮯®«®£¨ç¥áª¨¥ ¯à®áâà á⢠, ®â®¡à ¦¥¨¥ f : X1 → X2 ï¥âáï ¥¯à¥àë¢ë¬. ®£¤ ®â®¡à ¦¥¨¥ f ï¥âáï ᥪ¢¥æ¨ «ì® ¥¯à¥àë¢ë¬. ® ª § â ¥ « ì á â ¢ ®. áᬮâਬ ¯à®¨§¢®«ìãî â®çªãx0 ∈¨ ¯à®¨§¢®«ìãî ¯®á«¥¤®¢ ⥫ì®áâì {xn }∞n=1 ⊂ X1 , á室ïéãîáï ¯® ⮯®«®£¨¨ τ1 ª â®çª¥ x0 . áᬮâਬ ¯à®¨§¢®«ìãî ®ªà¥áâ®áâì U (f (x0 )) ∈ τ2 â®çª¨ f (x0 ).
ᨫ㠥¯à¥à뢮á⨠®â®¡à ¦¥¨ïf ¯® ®¯à¥¤¥«¥¨î³ 1.1.12´ áãé¥áâ¢ã¥â ®ªà¥áâ®áâì V (x0 ) ∈ τ1 â®çª¨τx0 , â ª ï, çâ® f V (x0 ) ⊂ U (f (x0 )). ª ª ª xn → x0 ¯à¨ n → ∞, â®áãé¥áâ¢ã¥â ®¬¥à N , â ª®©, çâ® ¤«ï «î¡®£® n > N ¢ë¯®«¥® xn ∈∈ V (x0 ). «¥¤®¢ ⥫ì®, ¤«ï «î¡®£® n > N á¯à ¢¥¤«¨¢® ¢ª«î票¥τf (xn ) ∈ U (f (x0 )). â® ®§ ç ¥â, çâ® f (xn ) → f (x0 ) ¯à¨ n → ∞. «¥¤®¢ ⥫ì®, ®â®¡à ¦¥¨¥ f ï¥âáï ᥪ¢¥æ¨ «ì® ¥¯à¥àë¢ë¬.∈ X112 à ¨ ¬ ¥ à 1.1.6. ਢ¥¤ñ¬ ¯à¨¬¥à ᥪ¢¥æ¨ «ì® ¥¯à¥à뢮£® ®â®¡à ¦¥¨ï ®¤®£® ⮯®«®£¨ç¥áª®£® ¯à®áâà á⢠¤à㣮¥, ª®â®à®¥ ¥ ï¥âáï ¥¯à¥àë¢ë¬. áᬮâਬ ⮦¤¥á⢥®¥ ®â®¡à ¦¥¨¥ f : (R, τ 00 ) → (R, τ 0 ), £¤¥ ⮯®«®£¨¨ τ 00 ¨ τ 0 ¢ R ®¯¨á ë ¢ ¯à¨¬¥à¥ 1.1.2. ® ®¯à¥¤¥«¥¨î ⮦¤¥á⢥®£® ®â®¡à ¦¥¨ï f (x) = x¤«ï «î¡®£® x ∈ R.
ãáâì ¯®á«¥¤®¢ ⥫ì®áâì {xn }∞n=1 ⊂ R á室¨âáï ª x0 ∈ R ¯® ⮯®«®£¨¨ τ 00 . ®£¤ , ª ª ¯®ª § ® ¢ ¯à¨¬¥à¥ 1.1.3,áãé¥áâ¢ã¥â ®¬¥à N , â ª®©, çâ® ¤«ï «î¡®£® n > N ¢ë¯®«¥® xn == x0 . «¥¤®¢ ⥫ì®, f (xn ) = f (x0 ) ¤«ï «î¡®£® n > N , çâ® ®§ ç ¥âτá室¨¬®áâì f (xn ) →f (x0 ). «¥¤®¢ ⥫ì®, ®â®¡à ¦¥¨¥ f ï¥âáïᥪ¢¥æ¨ «ì® ¥¯à¥àë¢ë¬. ®ª ¦¥¬, çâ® ®â®¡à ¦¥¨¥ f ¥ ï¥âáï ¥¯à¥àë¢ë¬. ¥©á⢨⥫ì®, à áᬮâਬ ¯à®¨§¢®«ìë© x ∈ R019¨ «î¡®© ¨â¥à¢ « (a, b) ⊂ R ª®¥ç®© ¤«¨ë, ᮤ¥à¦ 騩 x, â. ¥.
¨â¥à¢ « (a, b) ï¥âáï ®ªà¥áâ®áâìî â®çª¨ x ¢ ⮯®«®£¨ç¥áª®¬ ¯à®áâà á⢥ (R, τ 0 ). î¡ ï ®ªà¥áâ®áâì V (x) ∈ τ 00 â®çª¨ x ¢ ⮯®«®£¨ç¥áª®¬ ¯à®áâà á⢥ (R, τ 00 ) ®â«¨ç ¥âáï ®â R ¥ ¡®«¥¥ 祬 áçñ⮥¬®¦¥á⢮. «¥¤®¢ ⥫ì®, V (x) 6⊂ (a, b) ¨ f (V (x)) = V (x) 6⊂ (a, b). ᨫ㠯ந§¢®«ì®á⨠®ªà¥áâ®á⨠V (x) ∈ τ 00 ¯®«ãç ¥¬, çâ® f ¥ï¢«ï¥âáï ¥¯à¥àë¢ë¬.ëïᨬ, ¯à¨ ª ª¨å ãá«®¢¨ïå ⮯®«®£¨î ᥪ¢¥æ¨ «ì® § ¬ªã⮥ ¯®¤¬®¦¥á⢮ ⮯®«®£¨ç¥áª®£® ¯à®áâà á⢠ï¥âáï § ¬ªãâë¬, ᥪ¢¥æ¨ «ì®¥ § ¬ëª ¨¥ ¯®¤¬®¦¥á⢠ᮢ¯ ¤ ¥â á ¥£®§ ¬ëª ¨¥¬, ᥪ¢¥æ¨ «ì® ¥¯à¥à뢮¥ ®â®¡à ¦¥¨¥ ⮯®«®£¨ç¥áª®£® ¯à®áâà á⢠ï¥âáï ¥¯à¥àë¢ë¬. ¯ à ¥ ¤ ¥ « ¥ ¨ ¥ 1.1.15. ãáâì (X, τ ) | ⮯®«®£¨ç¥áª®¥¯à®á¯noâà á⢮, â®çª x ∈ X . ¥¬¥©á⢮ ®ªà¥áâ®á⥩ Uα (x) ¯¯ α ∈ Aâ®çª¨ x §®¢ñ¬ ®¯à¥¤¥«ïî騬, ¥á«¨ «î¡ ï ®ªà¥áâ®áâì â®çª¨ xᮤ¥à¦¨â å®âï ¡ë ®¤ã ®ªà¥áâ®áâì í⮣® ᥬ¥©á⢠, â.
¥. ¤«ï «î¡®©®ªà¥áâ®á⨠V (x) â®çª¨ x áãé¥áâ¢ã¥â α ∈ A, â ª®¥, çâ® Uα (x) ⊂⊂ V (x). ¯ à ¥ ¤ ¥ « ¥ ¨ ¥ 1.1.16. 㤥¬ £®¢®à¨âì, ç⮠⮯®«®£¨ç¥áª®¥¯à®áâà á⢮ (X, τ ) 㤮¢«¥â¢®àï¥â ªá¨®¬¥ áçñâ®áâ¨, ¥á«¨ «î¡ ïâ®çª x ∈ X ¨¬¥¥â áçñ⮥ ®¯à¥¤¥«ïî饥 ᥬ¥©á⢮ ®ªà¥áâ®á⥩. â ¢ ¥ à ¦ ¤ ¥ ¨ ¥ 1.1.8. ãáâì (X, τ ) | ⮯®«®£¨ç¥áª®¥ ¯à®áâà á⢮, 㤮¢«¥â¢®àïî饥 ªá¨®¬¥ áçñâ®áâ¨, ¬®¦¥á⢮ S ⊂ X .®£¤ «î¡ ï â®çª ¯à¨ª®á®¢¥¨ï ¬®¦¥á⢠S ï¥âáï ¥£® ᥪ¢¥æ¨ «ì®© â®çª®© ¯à¨ª®á®¢¥¨ï. ® ª § â ¥ « ì á â ¢ ®. ãáâì â®çª x ∈ X ï¥âáï â®çª®© ¯à¨ª®á®¢¥¨ï ¬®¦¥á⢠S . ® ãá«®¢¨î ® ¨¬¥¥â áçñ⮥ ®¯à¥¤¥«ïî饥 ᥬ¥©á⢮ ®ªà¥áâ®á⥩ { Uk (x) }∞k=1 .
«ï «î¡®£® n ∈ N ®¯à¥nT¤¥«¨¬ Vn (x) =Uk (x). ®£¤ ᥬ¥©á⢮ ®ªà¥áâ®á⥩ { Vn (x) }∞n=1k=1â ª¦¥ ï¥âáï ®¯à¥¤¥«ïî騬 ¤«ï â®çª¨ x. ¥©á⢨⥫ì®, ¤«ï «î¡®© ®ªà¥áâ®á⨠W (x) â®çª¨ x áãé¥áâ¢ã¥â n ∈ N, â ª®¥, çâ® Un (x) ⊂⊂ W (x). ª ª ª Vn (x) ⊂ Un (x), â® Vn (x) ⊂ W (x), çâ® ¨ âॡ®¢ «®áì. ª ª ª x ï¥âáï â®çª®© ¯à¨ª®á®¢¥¨ï ¬®¦¥á⢠S , â® «î¡ ï ¥ñ20®ªà¥áâ®áâì ¯¥à¥á¥ª ¥âáï á S . ç áâ®áâ¨, ¤«ï «î¡®£® n ∈ N áãé¥áâ¢ã¥â xn ∈ Vn (x) ∩ S . ®ª ¦¥¬, çâ® ¯®á«¥¤®¢ ⥫ì®áâì {xn }∞n=1 ⊂ Sá室¨âáï ª â®çª¥ x.
áᬮâਬ ¯à®¨§¢®«ìãî ®ªà¥áâ®áâì W (x)â®çª¨ x. ãé¥áâ¢ã¥â N ∈ N, â ª®¥, çâ® VN (x) ⊂ W (x). ®£¤ ¤«ï«î¡®£® n > N 室¨¬ xn ∈ Vn (x) ⊂ VN (x) ⊂ W (x). ª¨¬ ®¡à §®¬,τxn → x ¯à¨ n → ∞, â. ¥. â®çª x ï¥âáï ᥪ¢¥æ¨ «ì®© â®çª®©¯à¨ª®á®¢¥¨ï. « ¥ ¤ á â ¢ ¨ ¥ 1.1.1. ãáâì (X, τ ) | ⮯®«®£¨ç¥áª®¥ ¯à®áâà á⢮, 㤮¢«¥â¢®àïî饥 ªá¨®¬¥ áçñâ®áâ¨. ®£¤ «î¡®¥ ᥪ¢¥æ¨ «ì® § ¬ªã⮥ ¯®¤¬®¦¥á⢮ X ï¥âáï § ¬ªãâë¬, ᥪ¢¥æ¨ «ì®¥ § ¬ëª ¨¥ «î¡®£® ¯®¤¬®¦¥á⢠X ᮢ¯ ¤ ¥â á ¥£® § ¬ëª ¨¥¬. ® ª § â ¥ « ì á â ¢ ®. ãáâì ¬®¦¥á⢮ F ⊂ X ï¥âáï ᥪ¢¥æ¨ «ì® § ¬ªãâë¬, â. ¥.
ᮤ¥à¦¨â ¢á¥ ᢮¨ ᥪ¢¥æ¨ «ìë¥ â®çª¨ ¯à¨ª®á®¢¥¨ï. ᨫã ã⢥ত¥¨ï 1.1.8 «î¡ ï â®çª ¯à¨ª®á®¢¥¨ï F ï¥âáï ¥£® ᥪ¢¥æ¨ «ì®© â®çª®© ¯à¨ª®á®¢¥¨ï, § ç¨â, ¯à¨ ¤«¥¦¨â F . «¥¤®¢ ⥫ì®, ¢ ᨫã ã⢥ত¥¨ï 1.1.1¬®¦¥á⢮ F ï¥âáï § ¬ªãâë¬. «¥¥ à áᬮâਬ ¯à®¨§¢®«ì®¥ ¬®¦¥á⢮ S ⊂ X . ® ã⢥ত¥¨î 1.1.5 [S]ᥪ¢. ⊂ [S]τ . áᬮâਬ ¯à®¨§¢®«ìãî x ∈ [S]τ .
ᨫã ã⢥ত¥¨ï 1.1.4 x ï¥âáï â®çª®© ¯à¨ª®á®¢¥¨ï ¬®¦¥á⢠S . «¥¤®¢ ⥫ì®, ¯® ã⢥ত¥¨î 1.1.8 x ï¥âáï ᥪ¢¥æ¨ «ì®©â®çª®© ¯à¨ª®á®¢¥¨ï S , â. ¥. ¯® ®¯à¥¤¥«¥¨î 1.1.11 x ∈ [S]ᥪ¢. . ª¨¬ ®¡à §®¬, á¯à ¢¥¤«¨¢® ¢ª«î票¥ [S]τ ⊂ [S]ᥪ¢. . «¥¤®¢ ⥫ì®,[S]τ = [S]ᥪ¢. . « ¥ ¤ á â ¢ ¨ ¥ 1.1.2. ãáâì (X1 , τ1 ) ¨ (X2 , τ2 ) | ⮯®«®£¨ç¥áª¨¥ ¯à®áâà á⢠, ¯à¨çñ¬ ¯à®áâà á⢮ (X1 , τ1 ) 㤮¢«¥â¢®àï¥â ªá¨®¬¥ áçñâ®áâ¨. ®£¤ «î¡®¥ ᥪ¢¥æ¨ «ì® ¥¯à¥à뢮¥ ®â®¡à ¦¥¨¥ f : X1 → X2 ï¥âáï ¥¯à¥àë¢ë¬. ® ª § â ¥ « ì á â ¢ ®. ।¯®«®¦¨¬, à áá㦤 ï ®â ¯à®â¨¢®£®, çâ® ¥ª®â®à®¥ ᥪ¢¥æ¨ «ì® ¥¯à¥à뢮¥ ®â®¡à ¦¥¨¥ f : X1 →→ X2 ¥ ï¥âáﮣ¤ áãé¥áâ¢ã¥â â®çª x0 ∈ X1³ ¥¯à¥àë¢ë¬.´¨ ®ªà¥áâ®áâì U f (x0 ) ∈ τ2 â®çª¨ f (x0 ) ∈ X2 , â ª ï, çâ® ¤«ï«î¡®© ®ªà¥áâ®á⨠V (x0 ) ∈ τ1 â®çª¨ x0 ¢ë¯®«¥® á®®â®è¥¨¥21³´³´f V (x0 ) 6⊂ U f (x0 ) .® ãá«®¢¨î â®çª x0 ¨¬¥¥â áçñ⮥ ®¯à¥¤¥«ïî饥 ᥬ¥©á⢮ ®ªà¥áâ®á⥩ { Vk (x0 ) }∞k=1 .
¯à¥¤¥«¨¬ ¤«ï «înT¡®£® n ∈ N ®ªà¥áâ®áâì Wn (x0 ) =Vk (x0 ). ®£¤ ᥬ¥©á⢮ ®ªà¥áâk=1∞®á⥩ { Wn (x0 ) }n=1 â®çª¨ x0 â ª¦¥ ï¥âáï ®¯à¥¤¥«ïî騬 (í⮯®ª § ® ¢ ¤®ª § ⥫ìá⢥³ ã⢥ত¥¨ï´³ 1.1.8).´ ª ª ª ¤«ï «î¡®£® n ∈ N ¢ë¯®«¥® f Wn (x0 ) 6⊂ U f (x0 ) , â® áãé¥áâ¢ã¥â xn ∈³∈ Wn (x0 ),´â ª®¥, çâ® f (xn ) 6∈ U f (x0 ) . ®«ãç¥ ï ¯®á«¥¤®¢ ⥫ì®áâì {xn }∞n=1 á室¨âáï ª â®çª¥ x0 . ¥©á⢨⥫ì®, ¤«ï «î¡®©®ªà¥áâ®á⨠V (x0 ) ∈ τ1 â®çª¨ x0 áãé¥áâ¢ã¥â N ∈ N, â ª®¥, çâ®WN (x0 ) ⊂ V (x0 ). «¥¤®¢ ⥫ì®, ¤«ï «î¡®£® n > N 室¨¬ xn ∈τ∈ Wn (x0 ) ⊂ WN (x0 ) ⊂ V (x0 ), â. ¥. á¯à ¢¥¤«¨¢®xn → x0 ¯à¨ n → ∞.³´¤ ª® ¯® ¯®áâ஥¨î f (xn ) 6∈ U f (x0 ) ¤«ï «î¡®£® n ∈ N, â. ¥.1τ2¯à¨ n → ∞.
®«ã稫¨ ¯à®â¨¢®à¥ç¨¥ á ᥪ¢¥æ¨ «ì®© ¥¯à¥à뢮áâìî ®â®¡à ¦¥¨ï f .f (xn ) 6→ f (x0 ) ¯ à ¥ ¤ ¥ « ¥ ¨ ¥ 1.1.17. ãáâì (X, τ ) | ⮯®«®£¨ç¥áª®¥ ¯à®áâà á⢮. ¥¬¥©á⢮ ®âªàëâëå ¯®¤¬®¦¥á⢠β ⊂ τ §ë¢ ¥âáï ¡ §®© ⮯®«®£¨¨ τ , ¥á«¨ «î¡®¥ τ -®âªàë⮥ ¬®¦¥á⢮ ¯à¥¤áâ ¢¨¬® ¢¢¨¤¥ ®¡ê¥¤¨¥¨ï ¥ª®â®à®£® ᥬ¥©á⢠¨§ β , â. ¥. ¤«ï¯n ¯®¤¬®¦¥áâ¢o¯«î¡®£® G ∈ τ áãé¥áâ¢ã¥â ᥬ¥©á⢮ Vα ∈ β ¯ α ∈ A (§¤¥áì A |SVα .¥ª®â®à®¥ ¬®¦¥á⢮ ¨¤¥ªá®¢), â ª®¥, çâ® G =α∈A à ¨ ¬ ¥ à 1.1.7. áᬮâਬ| ⮯®«®£¨ç¥áª®¥ ¯à®áâà á⢮ ¨§ ¯à¨¬¥à 1.1.2. ®ª ¦¥¬, çâ® ¡ §®© ⮯®«®£¨¨ τ 0 ï¥âáïᥬ¥©á⢮ β , á®áâ®ï饥¨§ ¢á¥¢®§¬®¦ëå¨â¥à¢ «®¢¢¥é¥á⢥®©¯no®á¨, â. ¥.
β = (a, b) ⊂ R ¯¯ − ∞ < a < b < +∞ . ¥©á⢨⥫ì®,¤«ï «î¡®£® G ∈ τ 0 ¨ «î¡®© â®çª¨ x ∈ G áãé¥áâ¢ã¥â ¨â¥à¢ « I(x) ∈∈ β , ᮤ¥à¦ 騩 x¢ G, â. ¥. x ∈ I(x)S ⊂ G. «¥S ¨ ᮤ¥à¦ 騩áïSI(x) ⊂ G, â. ¥. G =I(x). ª¨¬{x} ⊂¤®¢ ⥫ì®, G =x∈G(R, τ 0 )x∈Gx∈G®¡à §®¬, «î¡®¥ ¬®¦¥á⢮ ¨§ τ 0 ¯à¥¤áâ ¢¨¬® ¢ ¢¨¤¥ ®¡ê¥¤¨¥¨ï¨â¥à¢ «®¢, çâ® ¨ âॡ®¢ «®áì. â ¢ ¥ à ¦ ¤ ¥ ¨ ¥ 1.1.9. ãáâì X | ¥ª®â®à®¥ ¬®¦¥á⢮. «ï⮣® ç⮡ë ᥬ¥©áâ¢®β¯®¤¬®¦¥á⢠¬®¦¥á⢠22X¡ë«® ¡ §®© ¥-ª®â®à®© ⮯®«®£¨¨ τ ¢ X , ¥®¡å®¤¨¬® ¨ ¤®áâ â®ç® ¢ë¯®«¥¨¥ á«¥¤ãîé¨å ¤¢ãå ãá«®¢¨©: ) S¤«ï «î¡®£® x ∈ X áãé¥áâ¢ã¥â V ∈ β , â ª®¥, çâ® x ∈ V , â. ¥.X=V;V ∈β¡) ¤«ï «î¡ëå ¬®¦¥á⢠V1 ∈ β ¨ V2 ∈ β ¨ «î¡®£® í«¥¬¥â x ∈∈ V1 ∩ V2 áãé¥áâ¢ã¥â ¬®¦¥á⢮ W ∈ β , â ª®¥, çâ® x ∈ W ⊂ V1 ∩ V2 . ® ª § â ¥ « ì á â ¢ ®.
ãáâì τ | ¥ª®â®à ï ⮯®«®£¨ï ¢ ¬®¦¥á⢥ X , ᥬ¥©á⢮ ¯®¤¬®¦¥á⢠β ï¥âáï ¥ñ ¡ §®©. ª ª ª ¯®®¯à¥¤¥«¥¨î ⮯®«®£¨¨ X ∈ τ , â® ¯® ®¯à¥¤¥«¥¨î1.1.17¡ §ë¯o â®n¯®«®£¨¨ áãé¥áâ¢ã¥â ᥬ¥©á⢮ ¯®¤¬®¦¥á⢠Vα ∈ β ¯¯ α ∈ A , â Sª®¥, çâ® X =Vα .