Лекции по функциональному анализу - Константинов (1187976), страница 5
Текст из файла (страница 5)
«¥¤®¢ ⥫ì®, ¤«ï «î¡®£® x ∈ X áãé¥áâ¢ã¥âα(x) ∈ A,α∈Aâ ª®¥, çâ® x ∈ Vα(x) , â. ¥. ¢ë¯®«¥® ãá«®¢¨¥ . «¥¥, â ªª ª ¯® ®¯à¥¤¥«¥¨î β ⊂ τ , â® ¤«ï «î¡ëå ¬®¦¥á⢠V1 ∈ β ¨ V2 ∈∈ β ¢ë¯®«¥® ¢ª«î票¥áãé¥áâ¢ã¥ân V1 ∩ V2 ¯∈ τ . «¥¤®¢ ⥫ì®,oᥬ¥©á⢮ ¯®¤¬®¦¥á⢠Wα ∈ β ¯¯ α ∈ A , â ª®¥, çâ® V1 ∩ V2 =SWα . ®í⮬㠤«ï «î¡®£® x ∈ V1 ∩ V2 áãé¥áâ¢ã¥â α(x) ∈ A,=α∈Aâ ª®¥, çâ® x ∈ Wα(x) , â. ¥.
¢ë¯®«¥® ãá«®¢¨¥ ¡.ãáâì ⥯¥àì ᥬ¥©á⢮ β ¯®¤¬®¦¥á⢠¬®¦¥á⢠X 㤮¢«¥â¢®àï¥â ᢮©á⢠¬ ¨ ¡. ¯à¥¤¥«¨¬ ᥬ¥©á⢮ ¯®¤¬®¦¥á⢠τ , á®áâ®ï饥 ¨§ ¢á¥¢®§¬®¦ëå ®¡ê¥¤¨¥¨© ¬®¦¥á⢠¨§ β , â. ¥. ¬®¦¥á⢮G ∈ τ n⮣¤ ¨ ⮫쪮⮣¤ ,ª®£¤ áãé¥áâ¢ã¥â ᥬ¥©á⢮ ¯®¤¬®¯oS¦¥á⢠Vα ∈ β ¯¯ α ∈ A , â ª®¥, çâ® G =Vα . ®ª ¦¥¬, çâ® τα∈Aï¥âáï ⮯®«®£¨¥© ¢ X . «ï í⮣® ¯à®¢¥à¨¬ ¤«ï ᥬ¥©á⢠τ ®¯à¥¤¥«¥¨¥ 1.1.1.SV . «¥¤®¢ â¥«ì® X ∈ τ . ãá⮥ ¬®¦¥á⢮® ãá«®¢¨î X =V ∈βï¥âáï ¯ãáâë¬ ®¡ê¥¤¨¥¨¥¬ ¯®¤¬®¦¥á⢠¨§ β (¤«ï ¯ãá⮣® ¨¤¥ªá®£® ¬®¦¥á⢠A = ∅).
«¥¤®¢ ⥫ì®, ∅ ∈ τ . ª¨¬ ®¡à §®¬,¢ë¯®«¥® ãá«®¢¨¥ 1 ®¯à¥¤¥«¥¨ï 1.1.1.¯no «¥¥ à áᬮâਬ ¯à®¨§¢®«ì®¥ ᥬ¥©á⢮ Gα ∈ τ ¯¯ α ∈ A .SGα ∈ τ . ® ãá«®¢¨î ¤«ï «î¡®£® α ∈ A á㮪 ¦¥¬, çâ® G =α∈Aé¥áâ¢ãîâ ¨¤¥ªá®¥ ¬®¦¥á⢮ Ãα ¨ ᥬ¥©á⢮23n¯o¯Vα̃ ∈ β ¯ α̃ ∈ Ãα ,â ª¨¥, çâ® GαS=Vα̃ .«¥¤®¢ ⥫ì®, G =α̃∈ÃαSÃα∈AS!Vα̃, â. ¥.α̃∈Ãᬮ¦¥á⢮ G ¯à¥¤áâ ¢«¥® ¢ ¢¨¤¥ ®¡ê¥¤¨¥¨ï ¯®¤¬®¦¥á⢠¨§ β ,¯®í⮬ã G ∈ τ . ª¨¬ ®¡à §®¬, ¢ë¯®«¥® ãá«®¢¨¥ 2 ®¯à¥¤¥«¥¨ï 1.1.1.«ï ¯à®¢¥àª¨ ãá«®¢¨ï 3 ®¯à¥¤¥«¥¨ï 1.1.1 ¯à¥¦¤¥ ¢á¥£® ¯®ª ¦¥¬, çâ® ¤«ï «î¡®£® ª®¥ç®£® ᥬ¥©á⢠¯®¤¬®¦¥á⢠{ Vk }Nk=1 ⊂ β¢ë¯®«¥® ¢ª«î票¥ V1 ∩ . . .
∩ VN ∈ τ . ® ãá«®¢¨î ¡ ¤«ï «î¡®£®x ∈ V1 ∩ V2 áãé¥áâ¢ã¥â W (x) ∈ β , â ª®¥, çâ® x ∈ W (x) ⊂ V1 ∩ V2 .«¥¤®¢ ⥫ì®,[V1 ∩ V2 =â. ¥. V1 ∩ V2 =Sx∈V1 ∩V2x∈V1 ∩V2W (x).[{x} ⊂W (x) ⊂ V1 ∩ V2 ,x∈V1 ∩V2 ç¨â, ¬®¦¥á⢮ V1 ∩ V2 ¯à¥¤áâ ¢«¥®¢ ¢¨¤¥ ®¡ê¥¤¨¥¨ï í«¥¬¥â®¢ β , â. ¥. ¯® ®¯à¥¤¥«¥¨î V1 ∩ V2 ∈ τ .।¯®«®¦¨¬, à áá㦤 ï ¯® ¨¤ãªæ¨¨, çâ® ¤«ï N ≥ 2 ¯¥à¥á¥ç¥¨¥ ¯à®¨§¢®«ìëå N ¯®¤¬®¦¥á⢠¨§ β ¯à¨ ¤«¥¦¨â τ . áᬮâਬ+1¯à®¨§¢®«ì®¥ ᥬ¥©á⢮ ¨§ N + 1 ¯®¤¬®¦¥á⢠{Vk }Nk=1 ⊂ β ¨ ¯à®¨§¢®«ìë© í«¥¬¥â x ∈ V1 ∩ .
. . ∩ VN +1 . ® ¯à¥¤¯®«®¦¥¨î ¨¤ãªæ¨¨¬®¦¥á⢮ V1 ∩ . . . ∩ VN ∈ τ . «¥¤®¢ ⥫ì®, ¤«ï x ∈ V1 ∩ . . . ∩ VNáãé¥áâ¢ã¥â ¬®¦¥á⢮ U (x) ∈ β , â ª®¥, çâ® x ∈ U (x) ⊂ V1 ∩ . . . ∩ VN .®í⮬ã á¯à ¢¥¤«¨¢® ¢ª«î票¥ x ∈ U (x) ∩ VN +1 . ®£¤ áãé¥áâ¢ã¥âW (x) ∈ β , â ª®¥, çâ® x ∈ W (x) ⊂ U (x) ∩ VN +1 ⊂ V1 ∩ .
. . ∩ VN +1 .«¥¤®¢ ⥫ì®, á¯à ¢¥¤«¨¢® à ¢¥á⢮[V1 ∩ . . . ∩ VN +1 =W (x).x∈V1 ∩...∩VN +1 ç¨â, ¬®¦¥á⢮ V1 ∩ . . . ∩ VN +1 ¯à¥¤áâ ¢«¥® ¢ ¢¨¤¥ ®¡ê¥¤¨¥¨ïí«¥¬¥â®¢ β , â. ¥. ¯® ®¯à¥¤¥«¥¨î V1 ∩ . . . ∩ VN +1 ∈ τ .«ï ®ª®ç ⥫쮩 ¯à®¢¥àª¨ ãá«®¢¨ï 3 ®¯à¥¤¥«¥¨ï 1.1.1 à áᬮâਬ ª®¥ç®¥ ᥬ¥©á⢮ ¯®¤¬®¦¥á⢠{ Gk }Nk=1 ⊂ τ . ®ª ¦¥¬,çâ®G =NTk=1Gk ∈ τ .® ãá«®¢¨î ¤«ï «î¡®£®k ∈ 1, N áãé¥áâ¢ã¥â¯o¯∈ β ¯ α ∈ Ak , â ª®¥,n¨¤¥ªá®¥ ¬®¦¥á⢮ Ak ¨ ᥬ¥©á⢮ Vk,αSçâ® Gk =Vk,α .
«¥¤®¢ ⥫ì®, á¯à ¢¥¤«¨¢® à ¢¥á⢮α∈AkG=N\k=1Ã[α∈Ak!Vk,α=[α1 ∈A1 ,...,αN ∈AN24³´V1,α1 ∩ . . . ∩ VN,αN . ª ¡ë«® ¯®ª § ® ¢ëè¥, ¬®¦¥á⢮ V1,α ∩ . . . ∩ VN,α ∈ τ . «¥¤®¢ ⥫ì®, ¬®¦¥á⢮ G ¯à¥¤áâ ¢«¥® ¢ ¢¨¤¥ ®¡ê¥¤¨¥¨ï í«¥¬¥â®¢á¥¬¥©á⢠τ . ª ª ª ᢮©á⢮ 2 ®¯à¥¤¥«¥¨ï 1.1.1 ¤«ï ᥬ¥©á⢠τ㦥 ¤®ª § ® ¢ëè¥, â® ¯®«ãç ¥¬ ¢ª«î票¥ G ∈ τ .1N ¯ à ¥ ¤ ¥ « ¥ ¨ ¥ 1.1.18. ãáâì (X, τ ) | ⮯®«®£¨ç¥áª®¥ ¯à®áâà á⢮.
¥¬¥©á⢮ ®âªàëâëå ¯®¤¬®¦¥á⢠σ ⊂ τ §ë¢ ¥âáï ¯à¥¤¡ §®© ⮯®«®£¨¨ τ , ¥á«¨ ᮢ®ªã¯®áâì ¢á¥¢®§¬®¦ëå ª®¥çëå ¯¥à¥á¥ç¥¨© ¬®¦¥á⢠ᥬ¥©áâ¢ σ ®¡à §ã¥â ¡ §ã ⮯®«®£¨¨ τ . â ¢ ¥ à ¦ ¤ ¥ ¨ ¥ 1.1.10. ãáâì X | ¥ª®â®à®¥ ¬®¦¥á⢮.«ï ⮣® ç⮡ë ᥬ¥©á⢮ σ ¯®¤¬®¦¥á⢠¬®¦¥á⢠X ¡ë«® ¯à¥¤¡ §®© ¥ª®â®à®© ⮯®«®£¨¨ τ ¢ X , ¥®¡å®¤¨¬® ¨ ¤®áâ â®ç®, ç⮡뤫ïS«î¡®£® x ∈ X áãé¥á⢮¢ «® V ∈ σ, â ª®¥, çâ® x ∈ V , â.
¥. X ==V.V ∈σ ® ª § â ¥ « ì á â ¢ ®. ãáâì τ | ¥ª®â®à ï ⮯®«®£¨ï ¢ ¬®¦¥á⢥ X , ᥬ¥©á⢮ ¯®¤¬®¦¥á⢠σ ï¥âáï ¥ñ ¯à¥¤¡ §®©. ãáâìβ | ¡ § ⮯®«®£¨¨ τ , á®áâ®ïé ï ¨§ ¢á¥¢®§¬®¦ëå ª®¥çëå ¯¥à¥á¥ç¥¨© ¬®¦¥á⢠¨§ σ. ® ã⢥ত¥¨î 1.1.9 ¤«ï «î¡®£® x ∈ Xáãé¥áâ¢ã¥â U ∈ β , â ª®¥, çâ® x ∈ U . ª ª ª ¬®¦¥á⢮ U ¯à¥¤áâ ¢«ï¥â ᮡ®© ª®¥ç®¥ ¯¥à¥á¥ç¥¨¥ ¬®¦¥á⢠¨§ ᥬ¥©á⢠σ, ⮢ª«î票¥ x ∈ U ®§ ç ¥â áãé¥á⢮¢ ¨¥ ¬®¦¥á⢠V ∈ σ, â ª®£®,çâ® x ∈ V , çâ® ¨ âॡ®¢ «®áì.¡à â®, ¯ãáâì ᥬ¥©á⢮¯®¤¬®¦¥áâ¢ σ ¬®¦¥á⢠X 㤮¢«¥âSV . ¯à¥¤¥«¨¬ ᥬ¥©á⢮ β ¯®¤¬®¦¥á⢢®àï¥â ãá«®¢¨î X =V ∈󬮦¥á⢠X , ª ¦¤®¥ ¨§ ª®â®àëå ¯à¥¤áâ ¢«ï¥â ᮡ®© ª®¥ç®¥ ¯¥à¥á¥ç¥¨¥ ¬®¦¥á⢠¨§ σ.
஢¥à¨¬ ¤«ï ᥬ¥©á⢠β ãá«®¢¨ïS ¨ ¡V ⊂ã⢥ত¥¨ï 1.1.9. ª ª ª ¯® ®¯à¥¤¥«¥¨î σ ⊂ β , â® X =⊂SU ∈βU ⊂ X,â. ¥. X =SU ∈βU.V ∈󫥤®¢ ⥫ì®, ãá«®¢¨¥ ¢ë¯®«¥®. «¥¥ ¤«ï «î¡ëå ¬®¦¥á⢠U1 ¨ U2 ¨§ β ¯® ®¯à¥¤¥«¥¨î ¯®«ãç ¥¬U1 ∩ U2 ∈ β , â ª ª ª ¨ U1 , ¨ U2 ïîâáï ª®¥çë¬ ¯¥à¥á¥ç¥¨¥¬¯®¤å®¤ïé¨å ¬®¦¥á⢠¨§ σ, § ç¨â, ¨ U1 ∩ U2 ⮦¥ ¯à¥¤áâ ¢«ï¥âᮡ®© ª®¥ç®¥ ¯¥à¥á¥ç¥¨¥ ¬®¦¥á⢠ᥬ¥©á⢠σ. «¥¤®¢ ⥫ì®,¤«ï «î¡®£® x ∈ U1 ∩ U2 áãé¥áâ¢ã¥â W = U1 ∩ U2 ∈ β , â ª®¥, çâ®x ∈ W = U1 ∩ U2 .
«¥¤®¢ ⥫ì®, ãá«®¢¨¥ ¡ ¢ë¯®«¥®. ª¨¬ ®¡à §®¬, ¯® ã⢥ত¥¨î 1.1.9 β ï¥âáï ¡ §®© ¥ª®â®à®© ⮯®«®£¨¨ τ¢ X . ç¨â, σ ï¥âáï ¯à¥¤¡ §®© í⮩ ⮯®«®£¨¨.25 à ¨ ¬ ¥ à 1.1.8. áᬮâਬ ¬®¦¥á⢮ X ¢á¥å ¢¥é¥á⢥®§ çëå äãªæ¨©, ®¯à¥¤¥«ñëå ®â१ª¥ [0, 1], â. ¥. ¬®¦¥á⢮ Xá®á⮨⠨§ ¢á¥å äãªæ¨© ¢¨¤ x: [0, 1] → R. ¢¥¤ñ¬ ¢ ¬®¦¥á⢥ X⮯®«®£¨î τ , â ªãî, çâ® á室¨¬®áâì ¯® í⮩ ⮯®«®£¨¨ ¯®á«¥¤®¢ τ⥫ì®á⨠{xn }∞n=1 ⊂ X ª äãªæ¨¨ y ∈ X (â. ¥.
xn → y ¯à¨ n → ∞)íª¢¨¢ «¥â ¯®â®ç¥ç®© á室¨¬®á⨠xn (t) → y(t) ¯à¨ n → ∞ ¯à¨ª ¦¤®¬ t ∈ [0, 1]. áᬮâਬ ¤«ï «î¡ëå x ∈ X , t ∈ [0, 1] ¨ ε > 0¬®¦¥á⢮nV (x, t, ε) =¯o¯z ∈ X ¯ |x(t) − z(t)| < ε .¡ê¬ á¨á⥬㠬®¦¥á⢠σ = { V (x, t, ε) | x ∈ X, t ∈ [0, 1], ε > 0 }¯à¥¤¡ §®© ¨áª®¬®© ⮯®«®£¨¨. ª ª ª ¤«ï «î¡®£® x ∈ X á¯à ¢¥¤«¨¢® ¢ª«î票¥ x ∈ V (x, t, ε) ¯à¨ «î¡ëå t ∈ [0, 1] ¨ ε > 0, ⮠ᥬ¥©á⢮ σ 㤮¢«¥â¢®àï¥â ãá«®¢¨î ã⢥ত¥¨ï 1.1.10. «¥¤®¢ ⥫ì®, ᥬ¥©á⢮ σ ¤¥©áâ¢¨â¥«ì® ï¢«ï¥âáï ¯à¥¤¡ §®© ¥ª®â®à®© ⮯®«®£¨¨τ ¢ ¬®¦¥á⢥ X . ®£¤ ¡ §®© β ⮯®«®£¨¨ τ ï¥âáï ᮢ®ªã¯®áâì¢á¥¢®§¬®¦ëå ª®¥çëå ¯¥à¥á¥ç¥¨© ¬®¦¥á⢠¨§ σ.
ª¨¬ ®¡à §®¬,¬®¦¥á⢮ G ∈ τ ⮣¤ ¨ ⮫쪮 ⮣¤ , ª®£¤ áãé¥áâ¢ã¥âᥬ¥©áâSWα . ਠí⮬¢® ¬®¦¥á⢠{ Wα ∈ β | α ∈ A }, â ª®¥, çâ® G =α∈A¢ª«î票¥ Wα ∈ β ®§ ç ¥â, çâ® áãé¥áâ¢ã¥â âãà «ì®¥ ç¨á«® Nα , ¤«ï «î¡®£® ®¬¥à n ∈ 1, Nα áãé¥áâ¢ãîâ xn,α ∈ X , tn,α ∈ [0, 1] ¨εn,α > 0, â ª¨¥, çâ®Wα =N\αV (xn,α , tn,α , εn,α ) .n=1®ª ¦¥¬, çâ® ®¯à¥¤¥«ñ ï â ª¨¬ ®¡à §®¬ ⮯®«®£¨ï τ ï¥âáï⮯®«®£¨¥© ¯®â®ç¥ç®© á室¨¬®á⨠¢ X .ãáâì ¯®á«¥¤®¢ ⥫ì®áâì {xn }∞n=1 ⊂ X á室¨âáï ª y ∈ X ¯®®¯à¥¤¥«ñ®© ⮯®«®£¨¨ τ .
®£¤ ¤«ï³´ «î¡®© ®ªà¥áâ®á⨠U (y) ∈ τâ®çª¨ y ∈ X áãé¥áâ¢ã¥â N U (y) ∈ N, â ª®©, çâ® ¤«ï ¢á¥å n ≥³´≥ N U (y) ¢ë¯®«¥® xn ∈ U (y). ®§ì¬ñ¬ ¤«ï «î¡ëå t ∈ [0, 1] ¨ε > 0 ®ªà¥áâ®áâì â®çª¨³ y ∈ ´X ¨§ ¯à¥¤¡ §ë σ , â. ¥. U (y) = V (y, t, ε).®£¤ ¤«ï ¢á¥å n ≥ N U (y) ¯®«ãç ¥¬ xn ∈ V (y, t, ε), â. ¥. |xn (t) −− y(t)| < ε. ª¨¬ ®¡à §®¬, ¯®á«¥¤®¢ ⥫ì®áâì {xn }∞n=1 á室¨âáï ªy ¯®â®ç¥ç® ®â१ª¥ [0, 1].26¡à â®, ¯ãáâì ¯®á«¥¤®¢ ⥫ì®áâì {xn }∞n=1 ⊂ X á室¨âáï ª y ∈∈ X ¯®â®ç¥ç® ®â१ª¥ [0, 1]. ®ª ¦¥¬, çâ® ¢ í⮬ á«ãç ¥ ¯®á«¥¤®¢ ⥫ì®áâì {xn }∞n=1 ¡ã¤¥â á室¨âìáï ª y ¯® ⮯®«®£¨¨ τ .
áᬮâਬ ¯à®¨§¢®«ìãî ®ªà¥áâ®áâì U (y) ∈ τ â®çª¨ y ∈ X . ®£¤ ¯®®¯à¥¤¥«¥¨î ⮯®«®£¨¨ τ áãé¥áâ¢ã¥â M ∈ N, ¤«ï «î¡ëå m ∈ 1, Máãé¥áâ¢ãîâ zm ∈ X , tm ∈ [0, 1] ¨ εm > 0, â ª¨¥, çâ®y∈M\V (zm , tm , εm ) ⊂ U (y).m=1 ª ª ª ¯® ãá«®¢¨î ¤«ï «î¡®£® m ∈ 1, M ¢ë¯®«¥® xn (tm ) → y(tm )¯à¨ n → ∞, â® áãé¥áâ¢ã¥â Nm ∈ N, â ª®¥, çâ® ¤«ï ¢á¥å n ≥ Nm¢ë¯®«¥® ¥à ¢¥á⢮|xn (tm ) − y(tm )| < εm − |zm (tm ) − y(tm )|.³´¯à¥¤¥«¨¬ § 票¥ N U (y) = max Nm .
®£¤ ¤«ï «î¡®£® n ≥m=1,M³´≥ N U (y) 室¨¬, çâ® ¤«ï ª ¦¤®£® m ∈ 1, M ¢ë¯®«¥® ¥à -¢¥á⢮|xn (tm ) − zm (tm )| ≤ |xn (tm ) − y(tm )| + |y(tm ) − zm (tm )| < εm . ª¨¬ ®¡à §®¬,³´≥ N U (y) ,¯®«®£¨¨ τ .xn ∈MTm=1V (zm , tm , εm ) ⊂ U (y)â. ¥. ¯®á«¥¤®¢ ⥫ì®áâì{xn }∞n=1¤«ï «î¡®£®á室¨âáï ªyn ≥¯® â®-ਢ¥¤ñ¬ ¯à¨¬¥à ¯®¤¬®¦¥á⢠S ⊂ X , ᥪ¢¥æ¨ «ì®¥ § ¬ëª ¨¥ ª®â®à®£® ¯® ®¯¨á ®© ⮯®«®£¨¨ ¯®â®ç¥ç®© á室¨¬®á⨠τ¥ ᮢ¯ ¤ ¥â á ¥£® ⮯®«®£¨ç¥áª¨¬ § ¬ëª ¨¥¬, â. ¥. [S]ᥪ¢. 6= [S]τ .¯à¥¤¥«¨¬ ¬®¦¥á⢮ S á«¥¤ãî騬 ®¡à §®¬. ãªæ¨ï x ∈ S , ¥á«¨ áãé¥áâ¢ã¥â à §¡¨¥¨¥ T = {tk }Nk=0 ®â१ª [0, 1] ¢¨¤ 0 = t0 << t1 < .
. . < tN = 1, â ª®¥, çâ® £à 䨪 x ®â१ª¥ [tk−1 , tk ] ®¡à §ãîâ ¡®ª®¢ë¥ ॡà à ¢®¡¥¤à¥®£® âà¥ã£®«ì¨ª á ®á®¢ ¨¥¬[tk−1 , tk ] ¨ ¢ëá®â®©, à ¢®© ¥¤¨¨æ¥. ª § ®¥ à §¡¨¥¨¥ §®¢¥¬à §¡¨¥¨¥¬, ¯®à®¦¤ î騬 äãªæ¨î x. á«®¢® ¬®¦® §¢ âì S¬®¦¥á⢮¬ \¯¨«®®¡à §ëå" äãªæ¨©. ®ª ¦¥¬, çâ® äãªæ¨ï y,à ¢ ï ⮦¤¥á⢥® ã«î ®â१ª¥ [0, 1], ¯à¨ ¤«¥¦¨â ⮯®«®£¨ç¥áª®¬ã ¨ ¥ ¯à¨ ¤«¥¦¨â ᥪ¢¥æ¨ «ì®¬ã § ¬ëª ¨î S ¢ ⮯®«®£¨ç¥áª®¬ ¯à®áâà á⢥ (X, τ ). ¥©á⢨⥫ì®, à áᬮâਬ ¯à®¨§¢®«ìãî ®ªà¥áâ®áâì U (y) ∈ τ äãªæ¨¨ y.