Лекции по функциональному анализу - Константинов (1187976), страница 45
Текст из файла (страница 45)
«¥¤®¢ ⥫ì®, á¯à m=1¢¥¤«¨¢® à ¢¥á⢮Ãf (x) = x(∞) f (e0 ) −∞X!f (em )m=1270+∞Xm=1x(m)f (em ).∞P¯à¥¤¥«¨¬ zf ∈ `1 ¢¨¤ zf (1) = f (e0 )−f (em ), zf (m) = f (em−1 )m=1¯à¨ m ≥ 2. ®£¤ ¯®«ãç ¥¬f (x) = x(∞)zf (1) +∞Xx(m)zf (m + 1).m=1«ï «î¡®£® m ∈ N ®¯à¥¤¥«¨¬ ç¨á«®(zf (m)|zf (m)| ,tm =«ï «î¡®£® N∈N0,zf (m) 6= 0,zf (m) = 0.à áᬮâਬ ¢¥ªâ®à yN½yN (m) =®£¤ yN (∞) = t1 , â. ¥.á¯à ¢¥¤«¨¢® à ¢¥á⢮¢¨¤ ∈ctm+1 , m ∈ 1, N ,t1 , m > N.yN (∞)zf (1) = |zf (1)|,½yN (m)zf (m + 1) = ¤«ï «î¡®£®m∈N|zf (m + 1)|, m ∈ 1, N ,t1 zf (m + 1), m > N.«¥¤®¢ ⥫ì®, á¯à ¢¥¤«¨¢® á®®â®è¥¨¥f (yN ) = |zf (1)| +NX|zf (m + 1)| + t1m=1 ª ª ª zf∈ `1 ,∞X∞Xzf (m + 1).m=N +1â®zf (m + 1) → 0¨f (yN ) → kzf k1¯à¨ N→ ∞.m=N +1®£¤ ¢ á¨«ã ¥à ¢¥á⢠|f (yN )| ≤ kf k kyN k∞ ≤ kf k ¯®«ãç ¥¬lim |f (yN )| = kzf k1 ≤ kf k.N →∞ ¤à㣮© áâ®à®ë, ¤«ï «î¡®£® x ∈ c á¯à ¢¥¤«¨¢ë ¥à ¢¥á⢠|f (x)| ≤ |x(∞)| |zf (1)| +∞X|x(m)| |zf (m + 1)| ≤ kzf k1 kxk∞ .m=1271«¥¤®¢ ⥫ì®, ¢ë¯®«¥® ¥à ¢¥á⢮ kf k ≤ kzf k1 , â.
¥. ¤®ª § ®à ¢¥á⢮ kf k = kzf k1 . ª¨¬ ®¡à §®¬, ®¯à¥¤¥«¥® «¨¥©®¥ ®â®¡à ¦¥¨¥ Φ: c∗ → `1 ¢¨¤ (Φf )(m) = zf (m) ¤«ï «î¡®£® m ∈ N, ¯à¨çñ¬kf k = kΦf k1 . ᫨ ¤«ï ¤¢ãå äãªæ¨® «®¢ f, g ∈ `∗1 ¢ë¯®«¥® à ¢¥á⢮ Φf = Φg, â. ¥. zf = zg , â® ¤«ï «î¡®£® x ∈ c0 ¯®«ãç ¥¬∞Xf (x) = x(∞)zf (1) +x(m)zf (m + 1) =m=1= x(∞)zg (1) +∞Xx(m)zg (m + 1) = g(x),m=1â. ¥. f = g. áâ «®áì ¯®ª § âì, çâ®®¯à¥¤¥«¨¬ «¨¥©ë© äãªæ¨® «f (x) = x(∞)z(1) +∞XIm Φ = `1 .x(m)z(m + 1)«ï «î¡®£®z ∈ `1∀ x ∈ c.m=1®£¤ ¢ë¯®«¥® ¥à ¢¥á⢮ kf k ≤ kzk1 , â. ¥. á¯à ¢¥¤«¨¢® ¢ª«î票¥ f ∈ c∗ .
ਠí⮬ f (em ) = z(m + 1) ¯à¨ ª ¦¤®¬ m ∈ N, f (e0 ) = z(1) +∞Xz(m + 1) = z(1) +m=1â. ¥.z(1) = f (e0 ) −Φf = z ,∞Pm=1f (em ).∞Xf (em ),m=1«¥¤®¢ ⥫ì®, ¤®ª § ® à ¢¥á⢮çâ® ¨ âॡ®¢ «®áì.§ ¢á¥£® ¢ë襨§«®¦¥®£® ¢ í⮬ ¯ à £à ä¥ á«¥¤ã¥â, çâ® ¤«ï «î¡®£® ç¨á« p > 1 ¯à®áâà á⢮ `p ï¥âáï à¥ä«¥ªá¨¢ë¬, ¯à®áâà á⢠`1 , c0 ¨ c à¥ä«¥ªá¨¢ë¬¨ ¥ ïîâáï. § ã⢥ত¥¨ï 5.2.4áà §ã ïá®, çâ® ¤«ï «î¡®£® ç¨á« p > 1 ¢ë¯®«¥ë à ¢¥á⢠`∗∗p =p= `∗q = `p , £¤¥ q = p−1. .
¥. ¯à®áâà á⢠`∗∗p ¨ `p ¨§®¬¥âà¨ç¥áª¨¨§®¬®àäë. ¤ ª® ¤«ï ®¡®á®¢ ¨ï à¥ä«¥ªá¨¢®á⨠¯à®áâà á⢠¬ «® 㪠§ âì ª ª®©-â® ¨§®¬¥âà¨ç¥áª¨© ¨§®¬®à䨧¬ ¬¥¦¤ã ¨¬¨ ¥£® ¢â®àë¬ á®¯àï¦ñë¬. ® ®¯à¥¤¥«¥¨î 5.1.2 à¥ä«¥ªá¨¢®á⨠«¨¥©®£® ®à¬¨à®¢ ®£® ¯à®áâà á⢠âॡã¥âáï ¤®ª § âì, çâ®®â®¡à ¦¥¨¥ F , ¢¢¥¤ñ®¥ ¢ ã⢥ত¥¨¨ 5.1.1, ®áãé¥á⢫ï¥â íâ®â¨§®¬¥âà¨ç¥áª¨© ¨§®¬®à䨧¬. § ã⢥ত¥¨© 5.2.5, 5.2.6 ¨ 5.2.3 á«¥∗∗∗¤ã¥â, çâ® c∗∗= `∗1 = `∞ 6= c, â. ¥. ¯à®áâà á⢠0 = `1 = `∞ 6= c0 ¨ c272¨ c∗∗ ¨§®¬¥âà¨ç¥áª¨ ¨§®¬®àäë ¯à®áâà áâ¢ã `∞ . ¤ ª® íâ®âä ªâ, ¥áâ¥á⢥®, ¥éñ ¥ ®¡êïáï¥â ¨å ¥à¥ä«¥ªá¨¢®áâì. «ï í⮣®¯® ®¯à¥¤¥«¥¨î 5.1.2 âॡã¥âáï ®¡®á®¢ âì ¥à ¢¥á⢮ Im F 6= c∗∗0∗∗¤«ï ®â®¡à ¦¥¨ï F : c0 → c∗∗¤«ï ®â®¡à 0 ¨ ¥à ¢¥á⢮ Im F 6= c¦¥¨ï F : c → c∗∗ . ®ª ¦¥¬ ¢á¥ íâ¨ ä ªâë.c∗∗0 â ¢ ¥ à ¦ ¤ ¥ ¨ ¥ 5.2.7.
ãáâì ç¨á«® p > 1. ®£¤ ¯à®áâà áâ-¢® `p à¥ä«¥ªá¨ä®. ® ª § â ¥ « ì á â ¢ ®. ãáâì ç¨á«® q =. ᨫã ã⢥ত¥¨ï 5.2.4, ¨¬¥¥¬ à ¢¥á⢠= `q ¨ = . ãáâì Φ: `∗p → `q ¨Ψ : `∗q → `p | ¨§®¬¥âà¨ç¥áª¨¥ ¨§®¬®à䨧¬ë, ॠ«¨§ãî騥 㪠§ ë¥ à ¢¥á⢠. ¬ âॡã¥âáï ¤«ï ¢¢¥¤ñ®£® ¢ ã⢥ত¥¨¨ 5.1.1∗∗®â¡à ¦¥¨ï F : `p → `∗∗p ¤®ª § âì à ¢¥á⢮ Im F = `p , â. ¥. ¤«ï «î∗∗¡®£® äãªæ¨® « H ∈ `p âॡã¥âáï ¯à¥¤êâì í«¥¬¥â x ∈ `p ,â ª®©, çâ®`∗q`∗ppp−1`p∀ f ∈ `∗p .H(f ) = f (x)«ï «î¡®£® f ∈ `∗p à áᬮâਬ í«¥¬¥â yç ¥¬ à ¢¥á⢮= Φ(f ) ∈ `q .®£¤ ¯®«ã-¡¢ ¡¢H(f ) = H Φ −1 (y) = H ◦ Φ −1 (y).â®¡à ¦¥¨¥ g = H ◦ Φ −1 : `q → C ï¥âáï «¨¥©ë¬ ¨ ¥¯à¥àë¢ë¬ ª ª á㯥௮§¨æ¨ï «¨¥©ëå ¥¯à¥àë¢ëå ®â®¡à ¦¥¨©. «¥¤®¢ ⥫ì®, ¡á¯à ¢¥¤«¨¢®¢ª«î票¥ g ∈ `∗q .
¯à¥¤¥«¨¢ í«¥¬¥â x =¢−1= Ψ (g) = Ψ H ◦ Φ∈ `p , áà §ã ¯®«ãç ¥¬ âॡ㥬®¥ à ¢¥á⢮:H(f ) = g(y) =∞Xx(m)y(m) =m=1∞X¡¢x(m) Φ(f ) (m) = f (x).m=1 ¬¥â¨¬, çâ® ®â®¡à ¦¥¨¥ F : `p → `∗∗p ¨¬¥¥â ¢¨¤¡¢F x = Ψ −1 (x) ◦ Φ∀ x ∈ `p . â ¢ ¥ à ¦ ¤ ¥ ¨ ¥ 5.2.8. à®áâà á⢮ c0 ¥à¥ä«¥ªá¨ä®. ® ª § â ¥ « ì á â ¢ ®. ᨫã ã⢥ত¥¨© 5.2.5 ¨ 5.2.3 ¨¬¥¥¬à ¢¥á⢠c∗0 = `1 ¨ `∗1 = `∞ . ãáâì Φ: c∗0 → `1 ¨ Ψ : `∗1 → `∞ |¨§®¬¥âà¨ç¥áª¨¥ ¨§®¬®à䨧¬ë, ॠ«¨§ãî騥 㪠§ ë¥ à ¢¥á⢠.273ॡã¥âáï ¤«ï ¢¢¥¤ñ®£® ¢ ã⢥ত¥¨¨ 5.1.1 ®â®¡à ¦¥¨ï F : c0 →∗∗→ c∗∗0 ¤®ª § âì ¥à ¢¥á⢮ Im F 6= c0 , â.
¥. ¯à¥¤êâì äãªæ¨® «∗∗H ∈ c0 \ Im F . áᬮâਬ ¯à®¨§¢®«ìë© äãªæ¨® « H ∈ c∗∗0 . ¯à¥¤¥«¨¬ ®â®¡à ¦¥¨¥ g = H ◦Φ −1 : `1 → C. â®¡à ¦¥¨¥ g «¨¥©® ¨ ¥¯à¥à뢮ª ª á㯥௮§¨æ¨ï «¨¥©ëå ¨ ¥¯à¥àë¢ëå ®â®¡à ¦¥¨©.«¥¤®¢ ¡¢â¥«ì®, g ∈ `∗1 . ¯à¥¤¥«¨¬ í«¥¬¥â z = Ψ (g) = Ψ H ◦ Φ −1 ∈ `∞ .®£¤ ¤«ï «î¡®£® f ∈ c∗0 ¯®«ãç ¥¬ à ¢¥á⢮:∞¡¢ X¡¢H(f ) = g Φ(f ) =z(m) Φ(f ) (m).m=1¡à â®,«î¡®©¡¢ í«¥¬¥â z ∈ `∞ ¯®à®¦¤ ¥â «¨¥©ë© äãªæ¨® «H = Ψ −1 (z) ◦¡ Φ ∈ c∗∗0 , ¢ª®â®àë© ¢ á¢®î ®ç¥à¥¤ì ®¯à¥¤¥«ï¥â â®â ¦¥í«¥¬¥â z = Ψ H ◦ Φ −1 ∈ `∞ . ᫨ ¦¥ äãªæ¨® « H ∈ Im F , â. ¥.¤«ï ¥£® áãé¥áâ¢ã¥â ¥¤¨áâ¢¥ë© í«¥¬¥â x ∈ c0 ¢¨¤ H = F x, ⮤«ï «î¡®£® f ∈ c∗0 ¯®«ãç ¥¬H(f ) = f (x) =∞X¡¢¡¢¡¢x(m) Φ(f ) (m) = Ψ −1 (x) Φ(f ) .m=1¡¢ ª¨¬ ®¡à §®¬, ¢ë¯®«¥® à ¢¥á⢮ H = Ψ −1 (x) ◦ Φ .
«¥¤®¢ ⥫ì®, ¤«ï «î¡®£®í«¥¬¥â z ∈ `∞ \c0 ᮮ⢥âáâ¢ãî騩 ¥¬ã ä㪡¢æ¨® « H = Ψ −1 (z) ◦ Φ ∈ c∗∗0 \ Im F , çâ® ¨ âॡ®¢ «®áì. â ¢ ¥ à ¦ ¤ ¥ ¨ ¥ 5.2.9. à®áâà á⢮ c ¥à¥ä«¥ªá¨ä®. ® ª § â ¥ « ì á â ¢ ®. ᨫã ã⢥ত¥¨© 5.2.6 ¨ 5.2.3 ¨¬¥¥¬à ¢¥á⢠c∗ = `1 ¨ `∗1 = `∞ . ãáâì Φ: c∗ → `1 ¨ Ψ : `∗1 → `∞ |¨§®¬¥âà¨ç¥áª¨¥ ¨§®¬®à䨧¬ë, ॠ«¨§ãî騥 㪠§ ë¥ à ¢¥á⢠.ॡã¥âáï ¤«ï ¢¢¥¤ñ®£® ¢ ã⢥ত¥¨¨ 5.1.1 ®â®¡à ¦¥¨ï F : c →→ c∗∗ ¤®ª § âì ¥à ¢¥á⢮ Im F 6= c∗∗ , â. ¥.
¯à¥¤êâì äãªæ¨® «H ∈ c∗∗ \ Im F . áᬮâਬ ¯à®¨§¢®«ìë© äãªæ¨® « H ∈ c∗∗ . ¯à¥¤¥«¨¬ ®â®¡à ¦¥¨¥ g = H ◦Φ −1 : `1 → C. â®¡à ¦¥¨¥ g «¨¥©® ¨ ¥¯à¥à뢮ª ª á㯥௮§¨æ¨ï «¨¥©ëå ¨ ¥¯à¥àë¢ëå ®â®¡à ¦¥¨©.«¥¤®¢ ¡¢â¥«ì®, g ∈ `∗1 . ¯à¥¤¥«¨¬ í«¥¬¥â z = Ψ (g) = Ψ H ◦ Φ −1 ∈ `∞ .®£¤ ¤«ï «î¡®£® f ∈ c∗ ¯®«ãç ¥¬ à ¢¥á⢮:∞¡¢ X¡¢H(f ) = g Φ(f ) =z(m) Φ(f ) (m).m=1274¡à â®,«î¡®©¡¢ í«¥¬¥â z ∈ `∞ ¯®à®¦¤ ¥â «¨¥©ë© äãªæ¨® «H = Ψ −1 (z) ◦¡ Φ ∈ c∗∗ ,¢ª®â®àë© ¢ á¢®î ®ç¥à¥¤ì ®¯à¥¤¥«ï¥â â®â ¦¥í«¥¬¥â z = Ψ H ◦ Φ −1 ∈ `∞ .
᫨ ¦¥ äãªæ¨® « H ∈ Im F , â. ¥.¤«ï ¥£® áãé¥áâ¢ã¥â ¥¤¨áâ¢¥ë© í«¥¬¥â x ∈ c ¢¨¤ H = F x, ⮤«ï «î¡®£® f ∈ c∗ ¯®«ãç ¥¬∞X¡¢¡¢H(f ) = f (x) = x(∞) Φ(f ) (1) +x(m) Φ(f ) (m + 1).m=1¯à¥¤¥«¨¢ í«¥¬¥â y ∈ c ¢¨¤ y(1) = x(∞) ¨«î¡®£® m ∈ N, ¯®«ã稬 à ¢¥á⢮H(f ) = f (x) =∞Xy(m + 1) = x(m)¤«ï¡¢¡¢¡¢y(m) Φ(f ) (m) = Ψ −1 (y) Φ(f )m=1¡¢ ª¨¬ ®¡à §®¬, ¢ë¯®«¥® à ¢¥á⢮ H = Ψ −1 (y) ◦ Φ . «¥¤®¢ ⥫ì®, ¤«ï «î¡®£®í«¥¬¥â z ∈ `∞ \c ᮮ⢥âáâ¢ãî騩 ¥¬ã ä㪡¢æ¨® « H = Ψ −1 (z) ◦ Φ ∈ c∗∗ \ Im F , çâ® ¨ âॡ®¢ «®áì. â ¢ ¥ à ¦ ¤ ¥ ¨ ¥ 5.2.10.
à®áâà á⢮ `1 ¥à¥ä«¥ªá¨ä®. ® ª § â ¥ « ì á â ¢ ®. ᨫã ã⢥ত¥¨ï 5.2.3 ¨¬¥¥¬ à ¢¥áâ-¢® `∗1 = `∞ . ãáâì Φ: `∗1 → `∞ | ¨§®¬¥âà¨ç¥áª¨© ¨§®¬®à䨧¬, ॠ«¨§ãî騩 㪠§ ®¥ à ¢¥á⢮. ॡã¥âáï ¤«ï ¢¢¥¤ñ®£® ¢ ã⢥ত¥∗∗¨¨ 5.1.1 ®â®¡à ¦¥¨ï F : `1 → `∗∗1 ¤®ª § âì ¥à ¢¥á⢮ Im F 6= `1 ,∗∗â. ¥. ¯à¥¤êâì äãªæ¨® « H ∈ `1 \ Im F . ¬¥â¨¬, çâ® ¤«ï «î¡®£® í«¥¬¥â x ∈ `1 ¨ «î¡®£® äãªæ¨® « f ∈ `∗1 á¯à ¢¥¤«¨¢® à ¢¥á⢮(F x)(f ) = f (x) =∞X¡¢x(m) Φ(f ) (m).m=1−1∈ `∗∞ . ®£«ï «î¡®£® äãªæ¨® « H ∈ `∗∗1 ®¯à¥¤¥«¨¬ g = H ◦ Φ∗¤ ¤«ï «î¡®£® äãªæ¨® « f ∈ `1 , ®¡®§ 稢 y = Φ(f ) ∈ `∞ , ¯®«ãç ¥¬ à ¢¥á⢮ H(f ) = g(y).
«¥¤®¢ ⥫ì®, äãªæ¨® « H ¯®¯ ¤ñ⢠Im F ⮣¤ ¨ ⮫쪮 ⮣¤ , ª®£¤ ¤«ï äãªæ¨® « g = H ◦ Φ −1 ∈∈ `∗∞ ©¤ñâáï í«¥¬¥â x ∈ `1 , â ª®©, çâ®g(y) =∞Xx(m)y(m)m=1275∀ y ∈ `∞ .।ê¬ äãªæ¨® « g ∈ `∗∞ , ¤«ï ª®â®à®£® íâ® à ¢¥á⢮ ¥ ¢ë¯®«ï¥âáï, ¨ ⮣¤ äãªæ¨® « H = g ◦ Φ ∈ `∗∗1 \ Im F . áᬮâਬ «¨¥©ë© äãªæ¨® « g0 : c → C ¢¨¤ g(z) = z(∞)¤«ï «î¡®£® z ∈ c. 祢¨¤®, çâ® kg0 k = 1, â.
¥. g0 | ¥¯à¥àë¢ë©«¨¥©ë© äãªæ¨® «, ®¯à¥¤¥«ñë© ¯®¤¯à®áâà á⢥ c ¯à®áâà á⢠`∞ . ® á«¥¤á⢨î 5.1.1 ⥮६ë - å , áãé¥áâ¢ã¥âäãªæ¨® « g ∈ `∞ , â ª®©, çâ® g = g0 ¯®¤¯à®áâà á⢥ c, ¯à¨çñ¬ kgk = kg0 k = 1. ।¯®«®¦¨¬,çâ® ¤«ï í⮣® äãªæ¨® « g ©¤ñâáï í«¥¬¥â x ∈ `1 , â ª®©, çâ® ¤«ï ¢á¥å y ∈ `∞ ¢ë¯®«¥®∞Pg(y) =x(m)y(m).
®£¤ ¤«ï «î¡®£® m ∈ N ¯®«ãç ¥¬:m=1x(m) = g(em ) = g0 (em ) = em (∞) = 0.«¥¤®¢ ⥫ì®, äãªæ¨® « g | ã«¥¢®©, çâ® ¯à®â¨¢®à¥ç¨â à ¢¥áâ¢ã kgk = 1. ª¨¬ ®¡à §®¬, äãªæ¨® « H = g ◦ Φ ∈ `∗∗1 ¥ ¯à¨ ¤«¥¦¨â Im F , çâ® ¨ âॡ®¢ «®áì.¥à¥ä«¥ªá¨¢®áâì ¯à®áâà á⢠`1 â ª¦¥ ¢ë⥪ ¥â ¨§ á«¥¤ãî饣® ¢ ¦®£® ã⢥ত¥¨ï. â ¢ ¥ à ¦ ¤ ¥ ¨ ¥ 5.2.11. ãáâì (X, k · kX ) | «¨¥©®¥ ®à¬¨à®¢ ®¥ ¯à®áâà á⢮, â ª®¥, çâ® ¥£® ᮯàï¦ñ®¥ ¯à®áâà á⢮᥯ à ¡¥«ì®. ®£¤ ¯à®áâà á⢮ X ⮦¥ ï¥âáï ᥯ à ¡¥«ìë¬. ® ª § â ¥ « ì á â ¢ ®. ® ãá«®¢¨î ¢ ¯à®áâà á⢥ X ∗ áãé¥áâ-¢ã¥â áçñ⮥ ¢áî¤ã ¯«®â®¥ ¯®¤¬®¦¥á⢮ {fm }∞m=1 .
¥§ ®£à ¨ç¥¨ï ®¡é®á⨠áç¨â ¥¬, çâ® fm 6= 0 ¯à¨ ª ¦¤®¬ m ∈ N. ®£¤ ¯®®¯à¥¤¥«¥¨î ®à¬ë «¨¥©®£® äãªæ¨® « ¤«ï «î¡®£® m ∈ N áãé¥áâ¢ã¥â ¢¥ªâ®à xm ∈ X , â ª®©, çâ® kxm kX = 1 ¨ |fm (xm )| > kf2 k .¯à¥¤¥«¨¬ ¬®¦¥á⢮ M ª ª ᮢ®ªã¯®áâì ¢á¥¢®§¬®¦ëå ª®¥çë嫨¥©ëå ª®¬¡¨ 権 ¢¥ªâ®à®¢ {xm }∞m=1 c ª®¬¯«¥ªá묨 ª®íä䍿¨¥â ¬¨, ¨¬¥î騬¨ à æ¨® «ìë¥ ª®¬¯®¥âë. ®£¤ ¬®¦¥á⢮M áçñâ®.
¥©á⢨⥫ì®, ¯ãáâì Q = {rm }∞m=1 | ¢á¥ à æ¨® «ìë¥ ç¨á« , ª ª¨¬-â® ®¡à §®¬ § 㬥஢ ë¥. «ï «î¡ëå N, L ∈ N®¯à¥¤¥«¨¬ ¬®¦¥á⢮m(MN,L =NX(rmk + irnk )xkk=1276¯¯¯ 1 ≤ mk , nk ≤ L).®£¤ ¬®¦¥á⢮ MN,L ª®¥ç®, ¨ á¯à ¢¥¤«¨¢® à ¢¥á⢮M=∞[MN,L .N,L=1«¥¤®¢ ⥫ì®, ¬®¦¥á⢮ M ï¥âáï áçñâë¬ ª ª áçñ⮥ ®¡ê¥¤¨¥¨¥ ª®¥çëå ¬®¦¥áâ¢. ®ª ¦¥¬, çâ® ¬®¦¥á⢮ M ï¥âáï¢áî¤ã ¯«®âë¬ ¢ ¯à®áâà á⢥ X , â.