stringtranslate.com

Espacio bornológico

En matemáticas , particularmente en análisis funcional , un espacio bornológico es un tipo de espacio que, en cierto sentido, posee la cantidad mínima de estructura necesaria para abordar cuestiones de acotación de conjuntos y aplicaciones lineales , de la misma manera que un espacio topológico posee la Cantidad mínima de estructura necesaria para abordar cuestiones de continuidad . Los espacios bornológicos se distinguen por la propiedad de que una aplicación lineal desde un espacio bornológico hacia cualquier espacio localmente convexo es continua si y sólo si es un operador lineal acotado .

Los espacios bornológicos fueron estudiados por primera vez por George Mackey . [ cita necesaria ] El nombre fue acuñado por Bourbaki [ cita necesaria ] después de borné , la palabra francesa para " limitado ".

Bornologías y mapas acotados

Una bornología en un conjunto es una colección de subconjuntos que satisfacen todas las condiciones siguientes:

  1. cubre es decir, ;
  2. es estable bajo inclusiones; es decir, si y entonces ;
  3. es estable bajo uniones finitas; es decir, si entonces ;

Los elementos de la colección se denominan conjuntos acotados o simplemente acotados, si así se entiende. [1] El par se denomina estructura acotada o conjunto bornológico . [1]

Una base o sistema fundamental de una bornología es un subconjunto de tal que cada elemento de es un subconjunto de algún elemento de Dada una colección de subconjuntos de la bornología más pequeña que contiene se llama bornología generada por [2]

Si y son conjuntos bornológicos, entonces su producto bornología es la bornología que tiene como base la colección de todos los conjuntos de la forma donde y [2] Un subconjunto de está acotado en el producto bornología si y sólo si su imagen bajo las proyecciones canónicas sobre y ambos están limitados.

mapas acotados

Si y son conjuntos bornológicos, entonces se dice que una función es un mapa acotado localmente o un mapa acotado (con respecto a estas bornologías) si asigna subconjuntos acotados de a subconjuntos acotados de es decir, si [2] Si además es una biyección y también está acotada, entonces se llama isomorfismo bornológico .

Bornologías vectoriales

Sea un espacio vectorial sobre un campo donde tiene una bornología. Una bornología se llama bornología vectorial si es estable ante la suma de vectores, la multiplicación escalar y la formación de cascos equilibrados (es decir, si la suma de dos conjuntos acotados está acotada, etc.).

Si es un espacio vectorial topológico (TVS) y es una bornología, entonces lo siguiente es equivalente:

  1. es una bornología vectorial;
  2. Las sumas finitas y los cascos equilibrados de conjuntos acotados están acotados; [2]
  3. El mapa de multiplicación escalar definido por y el mapa de suma definido por están ambos acotados cuando sus dominios llevan sus bornologías de producto (es decir, asignan subconjuntos acotados a subconjuntos acotados). [2]

Una bornología vectorial se llama bornología vectorial convexa si es estable bajo la formación de cascos convexos (es decir, el casco convexo de un conjunto acotado está acotado), entonces Y una bornología vectorial se llama separada si el único subespacio vectorial acotado es el 0- espacio trivial dimensional

Por lo general, son números reales o complejos, en cuyo caso una bornología vectorial se llamará bornología vectorial convexa si tiene una base que consta de conjuntos convexos .

Subconjuntos bornívoros

Un subconjunto de se llama bornívoro y bornívoro si absorbe todos los conjuntos acotados.

En una bornología vectorial, es bornívora si absorbe todos los conjuntos equilibrados acotados y en una bornología vectorial convexa es bornívora si absorbe todos los discos acotados.

Dos topologías TVS en el mismo espacio vectorial tienen los mismos subconjuntos acotados si y sólo si tienen los mismos bornívoros. [3]

Cada subconjunto bornívoro de un espacio vectorial topológico metrizable localmente convexo es una vecindad del origen. [4]

Convergencia de Mackey

Se dice que una secuencia en un TVS es convergente a Mackey si existe una secuencia de números reales positivos que divergen a tal que converge a en [5]

Bornología de un espacio vectorial topológico

Cada espacio vectorial topológico al menos en un campo de valores no discreto da una bornología al definir un subconjunto acotado (o acotado por von-Neumann), si y sólo si para todos los conjuntos abiertos que contienen cero existe un con Si es localmente convexo El espacio vectorial topológico entonces está acotado si y sólo si todas las seminormas continuas en están acotadas en

El conjunto de todos los subconjuntos acotados de un espacio vectorial topológico se llama bornología o bornología de von Neumann.

Si es un espacio vectorial topológico localmente convexo , entonces un disco absorbente es bornívoro (resp. infrabornívoro) si y sólo si su funcional de Minkowski está localmente acotado (resp. infrabornívoro). [4]

Topología inducida

Si es una bornología vectorial convexa en un espacio vectorial , entonces la colección de todos los subconjuntos balanceados convexos de que son bornívoros forma una base de vecindad en el origen para una topología localmente convexa llamada topología inducida por . [4]

Si es un TVS, entonces el espacio bornológico asociado es el espacio vectorial dotado de la topología localmente convexa inducida por la bornología de von Neumann de [4]

Teorema [4]  -  Sea y sea TVS localmente convexo y denotemos dotado de la topología inducida por la bornología de von Neumann de Definir de manera similar. Entonces una aplicación lineal es un operador lineal acotado si y sólo si es continua.

Además, si es bornológico, es Hausdorff, y es un mapa lineal continuo, entonces también lo es. Si además también es ultrabornológico, entonces la continuidad de implica la continuidad de dónde está el espacio ultrabornológico asociado con

Espacios cuasibornológicos

Los espacios cuasibornológicos fueron introducidos por S. Iyahen en 1968. [6]

Un espacio vectorial topológico (TVS) con un dual continuo se denomina espacio cuasibornológico [6] si se cumple alguna de las siguientes condiciones equivalentes:

  1. Cada operador lineal acotado desde otro TVS es continuo . [6]
  2. Cada operador lineal acotado desde un TVS metrizable completo es continuo. [6] [7]
  3. Cada nudo en una cuerda bornívora es una vecindad del origen. [6]

Todo TVS pseudometrizable es cuasibornológico. [6] Un TVS en el que cada conjunto bornívoro es un barrio del origen es un espacio cuasi-bornológico. [8] Si se trata de un TVS cuasi-bornológico, entonces la topología localmente convexa más fina es más basta que la que se convierte en un espacio bornológico localmente convexo.

Espacio bornológico

En análisis funcional, un espacio vectorial topológico localmente convexo es un espacio bornológico si su topología puede recuperarse de su bornología de forma natural.

Todo espacio cuasibornológico localmente convexo es bornológico, pero existen espacios bornológicos que no son cuasibornológicos. [6]

Un espacio vectorial topológico (TVS) con un dual continuo se denomina espacio bornológico si es localmente convexo y se cumple cualquiera de las siguientes condiciones equivalentes:

  1. Todo conjunto convexo, equilibrado y bornívoro es vecino de cero. [4]
  2. Todo operador lineal acotado desde un TVS localmente convexo es continuo . [4]
    • Recuerde que un mapa lineal está acotado si y sólo si asigna cualquier secuencia que converge en el dominio a un subconjunto acotado del codominio. [4] En particular, cualquier aplicación lineal que sea secuencialmente continua en el origen está acotada.
  3. Todo operador lineal acotado desde un espacio seminormado es continuo. [4]
  4. Todo operador lineal acotado desde un espacio de Banach es continuo. [4]

Si es un espacio localmente convexo de Hausdorff entonces podemos agregar a esta lista: [7]

  1. La topología localmente convexa inducida por la bornología de von Neumann es la misma que la topología dada por.
  2. Toda seminorma acotada es continua. [4]
  3. Cualquier otra topología de espacio vectorial topológico localmente convexo de Hausdorff que tenga la misma bornología (von Neumann) es necesariamente más burda que
  4. es el límite inductivo de espacios normados. [4]
  5. es el límite inductivo de los espacios normados según varía sobre los discos cerrados y acotados de (o según varía sobre los discos acotados de ). [4]
  6. lleva la topología de Mackey y todas las funciones lineales acotadas son continuas. [4]
  7. tiene las dos propiedades siguientes:
    • es secuencial convexo o secuencial C , lo que significa que cada subconjunto convexo secuencialmente abierto de es abierto,
    • es secuencialmente bornológico o S-bornológico , lo que significa que cada subconjunto convexo y bornívoro de es secuencialmente abierto.
    donde un subconjunto de se llama secuencialmente abierto si cada secuencia que converge eventualmente pertenece a

Todo operador lineal secuencialmente continuo desde un espacio bornológico localmente convexo hasta un TVS localmente convexo es continuo, [4] donde recordemos que un operador lineal es secuencialmente continuo si y sólo si es secuencialmente continuo en el origen. Así, para mapas lineales desde un espacio bornológico a un espacio localmente convexo, la continuidad es equivalente a la continuidad secuencial en el origen. De manera más general, incluso tenemos los siguientes:

Condiciones suficientes

Teorema de Mackey-Ulam [9]  -  El producto de una colección de espacios bornológicos localmente convexos es bornológico si y sólo si no admite una medida de Ulam .

Como consecuencia del teorema de Mackey-Ulam, "a todos los efectos prácticos, el producto de espacios bornológicos es bornológico". [9]

Los siguientes espacios vectoriales topológicos son todos bornológicos:

Contraejemplos

Existe un espacio LB bornológico cuyo bidual fuerte no es bornológico. [13]

Un subespacio vectorial cerrado de un espacio bornológico localmente convexo no es necesariamente bornológico. [4] [14] Existe un subespacio vectorial cerrado de un espacio bornológico localmente convexo que es completo (y por lo tanto secuencialmente completo) pero no tiene forma de cañón ni es bornológico. [4]

Los espacios bornológicos no necesitan ser en forma de barril y los espacios en forma de barril no necesitan ser bornológicos. [4] Debido a que cada espacio ultrabornológico localmente convexo está en forma de barril, [4] se deduce que un espacio bornológico no es necesariamente ultrabornológico.

Propiedades

Subconjuntos

Espacios ultrabornológicos

Un disco en un espacio vectorial topológico se llama infrabornívoro si absorbe todos los discos de Banach .

Si es localmente convexo y Hausdorff, entonces un disco es infrabornívoro si y sólo si absorbe todos los discos compactos.

Un espacio localmente convexo se denomina ultrabornológico si se cumple alguna de las siguientes condiciones equivalentes:

  1. Todo disco infrabornívoro es una vecindad del origen.
  2. es el límite inductivo de los espacios que varía en todos los discos compactos en
  3. Una seminorma que está acotada en cada disco de Banach es necesariamente continua.
  4. Para cada espacio localmente convexo y cada aplicación lineal, si está acotada en cada disco de Banach, entonces es continua.
  5. Para cada espacio de Banach y cada mapa lineal, si está acotado en cada disco de Banach, entonces es continuo.

Propiedades

El producto finito de los espacios ultrabornológicos es ultrabornológico. Los límites inductivos de los espacios ultrabornológicos son ultrabornológicos.

Ver también

Referencias

  1. ^ ab Narici y Beckenstein 2011, pag. 168.
  2. ^ abcde Narici y Beckenstein 2011, págs. 156-175.
  3. ^ Wilansky 2013, pag. 50.
  4. ^ abcdefghijklmnopqrstu vwxyz aa ab ac ad ae af ag Narici & Beckenstein 2011, págs.
  5. ^ Swartz 1992, págs. 15-16.
  6. ^ abcdefg Narici y Beckenstein 2011, págs.
  7. ^ ab Adasch, Ernst y Keim 1978, págs.
  8. ^ Wilansky 2013, pag. 48.
  9. ^ ab Narici y Beckenstein 2011, pag. 450.
  10. ^ abcde Adasch, Ernst y Keim 1978, págs.
  11. ^ Narici y Beckenstein 2011, pag. 453.
  12. ^ ab Schaefer y Wolff 1999, pág. 144.
  13. ^ Khaleelulla 1982, págs. 28–63.
  14. ^ Schaefer y Wolff 1999, págs. 103-110.
  15. ^ Adasch, Ernst y Keim 1978, págs. 70–73.

Bibliografía