이중규범

Dual norm

기능 분석에서 이중 표준정규 벡터 공간에 정의된 연속 선형 함수에 대한 크기 측도다.

정의

을(를) 표준벡터 공간으로 하고 을(를) 이중 공간으로 한다. 에 속하는 연속 선형 함수 이중 표준은 다음 등가 공식 중 하나로 정의된 비음수[1] 실수다.

여기서 은 각각 우월감과 최소치를 나타낸다.상수 0 지도는 항상 표준이 0이고 그것은 벡터 X . X X={ X 유일한 선형 상수 0 지도일 뿐이며, 더욱이 마지막 두 행의 집합은 모두 비어 있고 결과적으로 그 수가 제곱일 것이다.리무진은 정확한 인 0 대신 과 같을 것이다.

지도 는) 에 규범을 정의한다(아래 정리 1과 2 참조).

이중 표준은 규범 벡터 공간 사이의 각 (경계) 선형 지도에 대해 정의된 연산자 표준의 특별한 경우다.

유도 의 위상은 . 약한-* 위상만큼 강한 것으로 나타났다.

접지 필드완료되면 XBanach 공간이다.

표준 선형 공간의 이중 이중화

The double dual (or second dual) of is the dual of the normed vector space . There is a natural map . Indeed, for each in X 정의

지도 은(는) 선형, 주입형, 거리 보존형이다.[2]특히 이(가) 완료되면(즉, Banach 공간) 은(는) 의 닫힌 하위 공간에 대한 등각도법이다[3]

일반적으로 지도 (는) 추월적이지 않다.예를 들어, }이(가) Banach 공간 L이(가) 최상규범과 함께 실제 라인의 경계 함수로 구성되어 있다면, 지도 은(( 참조). {{\}이(가) 허탈적이라면, 반사적인 Banach 공간이라고 한다. 1 <, p<\이면 공간 L는 반사적인 바나흐 공간이다.

수학적 최적화

. 을(를) R n. ^{에서 표준이 되게 두십시오. , \ \ \ 로 표시된 관련 이중 표준은 다음과 같이 정의된다.

(이것은 표준으로 보일 수 있다.)The dual norm can be interpreted as the operator norm of , interpreted as a matrix, with the norm on , and the absolute value on :

이중규범의 정의로부터 우리는 불평등을 가진다.

모든 x와 z를 지탱하는.[4]이중 표준의 이중은 원래 표준이다: 우리는 모든 x에 대해 x= = x\ x\x을(를) 가지고 있다. (이는 무한 차원 벡터 공간에서 유지할 필요가 없다.)

유클리드 규범의 이중성은 유클리드 규범인데, 그 이후부터이다.

(This follows from the Cauchy–Schwarz inequality; for nonzero z, the value of x that maximises over is .)

norm의 이중은 -norm:

norm의 이중은 norm이다.

More generally, Hölder's inequality shows that the dual of the -norm is the -norm, where, q satisfies , i.e.,

다른 예로, R }}- 또는 스펙트럼 노먼( n을 들 수 있다관련 이중 표준은

단수 값의 합으로 밝혀지고

= . Z 규범을규범이라고도 한다.[5]

행렬에 대한 이중 표준

에 의해 정의된 프로베니우스 규범

자체 이중화, 즉 F = {\text

= 유도된 규범의 특별한 경우인 스펙트럼 노먼은 행렬의 최대 단수 값으로 정의된다.

핵 규범을 그 이중 규범(dual norm)으로 하고 있는데, 이 규범은 다음과 같이 정의된다.

i ( B ) {\\이(가 단수 값을[citation needed] 나타내는 모든 행렬 에 대해

운영자 표준에 대한 몇 가지 기본 결과

더 일반적으로, X{X\displaystyle}, Y{Y\displaystyle} 위상 벡터 공간과 L(X, Y) X{X\displaystyle}의 Y.{Y\displaystyle}에 의해 선형 매핑(운전자나)의 경우{L(X,Y)\displaystyle}[6] 컬렉션자 여기서 X{X\displaystyle}와 y {(는) 표준 벡터 공간이며, Y) 은(는) 표준 규격을 부여할 수 있다.

정리 1 Y (를) 정규화된 공간으로 두십시오.각 연속 선형 연산자 (, ) 할당

defines a norm on that makes into a normed space.더욱이 () Banach 이라면 L( X, ). )도 마찬가지다[7]

증명

한normed 공간의 하위 집합 만일 제품 구의 일부 배수로에 있다, 따라서‖ f‖<>마다 f에 ∞{\displaystyle)f\<>\infty}L(X, Y){\displaystyle f\in L(X,Y)}만약α{\displaystyle \alpha}은 scalar, 그때(fα)()))α ⋅ f){\displaystyle(f\alpha)())=\alpha \cdot fx}∈ 경계를 이루고 있다. 그렇게 티모자를 씌우다

삼각형 불평등은 다음을 나타낸다.

for every satisfying This fact together with the definition of implies the triangle inequality:

Since is a non-empty set of non-negative real numbers, is a non-negative real number.어떤 x0∈ X를 만약 f≠ 0{\displaystyle f\neq 0} 다음 f)0≠ 0{\displaystyle fx_{0}\neq 0}일 경우(X,}그것은 ‖ f)0‖하는 것을 의미하기;0{\displaystyle\left\ fx_{0}\right\<>를 사용하여 0}일 경우, 결과적으로‖ f‖<>를 사용하여 0입니다.{\displaystyle)f\>0.}.이것은(L(X, Y),‖ ⋅을 보여 준다.) 표준 공간이다.[8]

Y (가) 완료되었다고 가정하고(( ), ) (가) 완료되었다고 가정해 보십시오.Let be a Cauchy sequence in so by definition as This fa관계와 함께 ct를 찍다.

implies that is a Cauchy sequence in for every It follows that for every the limit 이(가) 에 있으므로 (필요하게 고유한)를 f x , {\displaystyle 으)로 나타내겠다. 즉,

: 이(가) 선형임을 알 수 있다. > 0 이면 모든 큰 정수 nm에 대해 - x x x { { \\ 그 뒤를 잇는다.

for sufficiently all large Hence so that and , )의 표준위상에서의 m 을(를) 보여준다, .)의 완전성을 확립한다[9]

When is a scalar field (i.e. or ) so that is the dual space of .

정리 2 을(를) 표준 공간으로 하고 모든 { {\ X^{*}}}}}}에 대해 표준 공간으로 한다.

여기서 정의x , ( ) x 스칼라이다.그러면.

  1. : → R 은 X X를 바나흐 공간으로 만드는 규범이.[10]
  2. X {\ X의 닫힌 단위 볼이라면, ∈ X, x X
    따라서 x, x { { { { { \(는) X에 대한 경계 선형 기능이다
  3. B 약*-compact이다.
증명

Let denote the closed unit ball of a normed space When is the scalar field then so part (a) is a corollary of Theorem 1.수정 . x {\ y B[11](가) 있다.

그렇지만
B B에 대해서는 위에서부터 다음과 같이 한다.Since the open unit ball of is dense in , the definition of shows that if and only if모든 U 대한 1 이제 (c)[12]에 대한 증거가 직접 뒤따른다.[13]

참고 항목

메모들

  1. ^ 루딘 1991, 페이지 87
  2. ^ 루딘 1991년, 섹션 4.5, 페이지 95
  3. ^ 루딘 1991, 페이지 95
  4. ^ 이 불평등은 다음과 같은 의미에서 팽팽하다: 어떤 x에 대해서도 불평등이 평등하게 유지되는 z가 있다.(비슷하게, 어떤 z에도 평등을 주는 x가 있다.)
  5. ^ 보이드 & 반덴버그 2004, 페이지 637
  6. ^ ( , ) 은 기능의 추가 및 스칼라 곱에 대한 일반적인 정의를 가진 벡터 공간이다. 이는 X 의 벡터 공간 구조에만 의존한다
  7. ^ 루딘 1991 페이지 92
  8. ^ 루딘 1991, 페이지 93
  9. ^ 루딘 1991, 페이지 93
  10. ^ 알리프란티스 2006, 페이지 230
  11. ^ 루딘 1991, 정리 3.3 코롤라리, 페이지 59
  12. ^ 루딘 1991, 정리 3.15 바나흐-알라오글루 정리 알고리즘, 페이지 68
  13. ^ 루딘 1991, 페이지 94

참조

  • Aliprantis, Charalambos D.; Border, Kim C. (2006). Infinite Dimensional Analysis: A Hitchhiker's Guide (3rd ed.). Springer. ISBN 9783540326960.
  • Boyd, Stephen; Vandenberghe, Lieven (2004). Convex Optimization. Cambridge University Press. ISBN 9780521833783.
  • Kolmogorov, A.N.; Fomin, S.V. (1957). Elements of the Theory of Functions and Functional Analysis, Volume 1: Metric and Normed Spaces. Rochester: Graylock Press.
  • Narici, Lawrence; Beckenstein, Edward (2011). Topological Vector Spaces. Pure and applied mathematics (Second ed.). Boca Raton, FL: CRC Press. ISBN 978-1584888666. OCLC 144216834.
  • Rudin, Walter (1991). Functional Analysis. International Series in Pure and Applied Mathematics. Vol. 8 (Second ed.). New York, NY: McGraw-Hill Science/Engineering/Math. ISBN 978-0-07-054236-5. OCLC 21163277.
  • Schaefer, Helmut H.; Wolff, Manfred P. (1999). Topological Vector Spaces. GTM. Vol. 8 (Second ed.). New York, NY: Springer New York Imprint Springer. ISBN 978-1-4612-7155-0. OCLC 840278135.
  • Trèves, François (2006) [1967]. Topological Vector Spaces, Distributions and Kernels. Mineola, N.Y.: Dover Publications. ISBN 978-0-486-45352-1. OCLC 853623322.

외부 링크