Hàm liên tục yếu và hàm khả vi trong không gian định chuẩn

54 698 0
Hàm liên tục yếu và hàm khả vi trong không gian định chuẩn

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Sheet1 Page 1 \documentclass[12pt]{article} \usepackage[viscii \renewcommand\contentsname{\hfill \up{mức lức} \hfill~} \def\refname{\hfill \up{ti liđu tham khọo}\hfill~} \usepackage{amsthm \usepackage{titlesec} \newpagestyle{xuancuong}{\sethead{}{\usepage}{}} \titleformat{\section} {\normalfont\large\filcenter\bfseries}{\S\thesection.}{0.5em}{} \usepackage{fancybox} \usepackage{titletoc} \titlecontents{section} [0pt] {}% {\contentsmargin{0pt}% \S\thecontentslabel.\enspace} {\contentsmargin{0pt}} {\enspace\titlerule*[1pc]{.}\contentspage} [] \let\up\MakeUppercase \usepackage[top=3.0cm \swapnumbers \newtheorem{theorem}{éánh lý}[section] \newtheorem{proposition}[theorem]{Mđnh ô} \newtheorem{lemma}[theorem]{B ô} \newtheorem{corollary}[theorem]{Hđ quọ} \newtheorem{definition}[theorem]{éánh nghợa} %\newtheorem{definition}{??nh ngh?a}[section] \newtheorem{example}[theorem]{Vớ dứ} \newtheorem{remark}[theorem]{Chỳ ý} \setcounter{tocdepth}{1}%% M?c l?c kh?ng cỳ \subsection (thay s 3 0-4) \def\yy{{\varphi\circ f}} \def\ch{{chùnh hỡnh}} \def\n{{\mathbb N}} \def\c{{\mathbb C}} \def\r{{\mathbb R}} \def\tp{{khụng gian tụpụ}} \def\kgdc{{khụng gian ánh chuƯn}} \def\p{{\mathcal P}} \def\dgl{{òỵc gữi l}} \def\lt{{liờn tức}} \def\kg{{khụng gian}} \def\kv{{khọ vi}} \def\dc{{ánh chuƯn}} \def\bn{{Banach}} \def\lty{{liờn tức yêu}} \def\axtt{{ỏnh xế tuyên tớnh}} \numberwithin{subsection}{section} \newcommand{\norm}[1]{\left\Vert#1\right\Vert} \newcommand{\abs}[1]{\left\vert#1\right\vert} \newcommand{\set}[1]{\left\{#1\right\}} % éánh nghợa lđnh \Mdot \def\Mdot<#1 \setcounter{tocdepth}{1}%% Mức lức khụng cú \subsection (thay s 3 0-4) %\renewcommand{\section}[1]{\S\thesection.\space#1} Sheet1 Page 2 %-------------------------------------------------------- \begin{document} \thisfancypage{% \setlength{\fboxsep}{0pt}% \setlength{\shadowsize}{0pt}% \shadowbox}{} \begin{titlepage} \begin{center} {\large{ TRNG éI HC VINH}} \par \vspace{0.2cm} {\large{KHOA TON}} \par \vspace{0.2cm} - - - - - - $\bigstar$ - - - - - - \par \vspace{0.8cm} %\includegraphics[scale=0.2]{logodhv1.eps} \par \vspace*{0.8in} {\Large {MAI TH NHUNG}} \par \vspace*{1.6in} {\Large \textbf{\up{HM LIấN TC YU V HM KH VI} \\\up{TRONG KHễNG GIAN éNH CHUN}}} \par \vspace*{0.5in} {\bf {KHểA LUN T T NGHIP éI HC}} \par \vspace{0.2in} {\textbf{NGNH Cẳ NHN TON}} %\par % \vspace{0.1in} {\textbf{Chuyờn ngnh:} {\sc XC SUT TH NG Kấ}} \par \vspace{0.8in} \end{center} \hspace*{220pt}\textbf{Cỏn bà hòắng dỗn khúa luĐn:} \hfill{\sc PGS.TS éINH HUY HONG} %\hspace*{150pt}\textbf{Sinh viờn thủc hiđn:} {\sc Lấ TH HOAN} %\hspace*{220pt}\textbf{Lắp:} {42E$_2$ - Toỏn} \begin{center} \par \vspace{0.5in} \vfill \textit{VINH 2006}\\ \ \end{center} \end{titlepage} \fontsize{15pt}{15pt}\selectfont \baselineskip 0.8cm \pagestyle{empty} \tableofcontents Sheet1 Page 3 \newpage \pagestyle{xuancuong} \section*{\up{lải mã Ơu}} \addcontentsline{toc}{section}{Lải mã Ơu} \hspace*{20pt}Trong cỏc hữc phƠn giọi tớch c iơn v giọi tớch nõng cao hm tì $\r^n$ vo $\r^m$. Tuy nhiờn phộp tớnh vi phõn cỹa cỏc hm giổa cỏc khụng gian ánh chuƯn tng quỏt ơ tĐp nghiờn cẹu v tỡm hiơu vô phộp tớnh vi phõn trong cỏc tròảng hỵp tng quỏt hẵn. Dủa vo cỏc ti liđu tham khọo luĐn nghiờn cẹu hm liờn tức yêu v hm khọ vi trong khụng gian ánh chuƯn. Vắi mức ớch ú \vskip 0.3cm Trong mức 1 cỹa khụng gian ánh chuƯn cƠn dựng trong khúa luĐn. \vskip 0.3cm Mức 2 trỡnh by cỏc ánh nghợa v tớnh chÔt cẵ bọn cỹa hm liờn tức tụi òa ra v chẹng minh màt s kêt quọ vô tớnh chÔt cỹa hm liờn tức yêu v mi liờn hđ giổa hm liờn tức vắi hm liờn tức yêu. éú l cỏc Mđnh ô 2.6 \vskip 0.3cm Trong mức 3 chi tiêt cỏc tớnh chÔt cẵ bọn cỹa hm khọ vi trong khụng gian ánh chuƯn ó òỵc giắi thiđu trong \cite{Je}. Sau ú v chẹng minh màt s kêt quọ vô hm khọ vi yêu. éú l Mđnh ô 3.9 \vskip 0.3cm Khúa luĐn òỵc hon thnh dòắi sủ hòắng dỗn cỹa PGS. TS. éinh Huy Hong. Em xin by tử lũng biêt ẵn sõu sĂc ên thƠy tỡnh giỳp ị em trong sut quỏ trỡnh hữc tĐp v nghiờn cẹu vìa qua. Em xin gỉi lải cọm ẵn ên cỏc thƠy giỏo Toỏn ó giỳp ị em rÔt nhiôu trong sut quỏ trỡnh hữc tĐp v hon thnh khúa luĐn ny. \vskip 0.3cm Do nồng lủc v thải gian cũn hến chê khửi nhổng thiêu sút. Chỳng tụi rÔt mong nhĐn òỵc sủ gúp ý cỹa cỏc thƠy giỏo \vskip 0.8cm \hspace*{220pt}\textbf{\textit{Vinh Sheet1 Page 4 \hspace*{280pt}\textbf{Tỏc giọ} \newpage \addtocounter{section}{1} % éua vo cỏi ny \setcounter{subsection}{0} % v cung cỏi ny n?a \section*{\S1. \up{Cỏc khỏi niđm cẵ bọn}} \addcontentsline{toc}{section}{\S1. Cỏc khỏi niđm cẵ bọn} \vskip 0.4cm \hspace*{20pt}Mức ny dnh cho viđc giắi thiđu màt s khỏi niđm v kêt quọ cẵ bọn cƠn dựng cho cỏc mức sau. Trong sut khúa luĐn ký hiđu $K$ l tròảng vụ hòắng ($K = \mathbb{R}$ hoÊc $K = \mathbb{C}$). \vskip 0.3cm \textbf{1.1. éánh nghợa.} \label{dn11} Cho tĐp hỵp $E \not= \emptyset$ trờn $E$ cú hai phộp toỏn gữi l phộp càng \begin{eqnarray*} E\times E &\to& E\\ (x \end{eqnarray*} v phộp nhõn vụ hòắng \begin{eqnarray*} K\times E &\to& E\\ (\lambda \end{eqnarray*} thửa món cỏc iôu kiđn sau: 1) $(x + y) + z = x + (y + z)$; 2) $x + y = y + x$; 3) Tn tếi $0 \in E$ sao cho $x + 0 = x$; 4) Vắi mữi $x \in E$ 0$; 5) $(\lambda + \mu)x = \lambda x + \mu x$; 6) $(\lambda\mu)x = \lambda(\mu x)$; 7) $\lambda(x + y) = \lambda x + \lambda y$; 8) $1.x = x$ vắi mữi $x \vskip 0.3cm \textbf{1.2. éánh nghợa.} \label{dn12} Giọ sỉ $E$ l \kg \ tuyên tớnh trờn tròảng $K$. Hm Sheet1 Page 5 \begin{eqnarray*} \|.\|: E &\to& \mathbb{R}\\ x &\mapsto& \|x\| \end{eqnarray*} \dgl \ màt \textit{chuƯn trờn} $E$ nêu thửa món: 1) $\|x\| \geq 0$ $x = 0$; 2) $\|\lambda x\| = |\lambda|\|x\|$ \in E$; 3) $\|x + y\| \leq \|x\| + \|y\|$ Khụng gian tuyên tớnh $E$ cựng màt chuƯn trờn nú \dgl \ \textit{khụng gian ánh chuƯn} \vskip 0.3cm \textbf{1.3. éánh nghợa.}\label{dn13} Cho $X \not= \emptyset$ v hm $d: X\times X \to \r$. Hm $d$ \dgl \ hm mờtric hay khoọng cỏch trờn $X$ nêu thửa món: 1) $d(x chù khi $x = y$; 2) $d(x 3) $d(x TĐp $X$ cựng vắi màt mờtric trờn nú \dgl \ \textit{khụng gian mờtric}. Khụng gian mờtric \dgl \ \textit{khụng gian mờtric Ơy ỹ} nêu mữi dóy Cauchy trong $X$ ôu hài tứ. \vskip 0.3cm \textbf{1.4. Mđnh ô.} \textit{Nêu $(E chuƯn l màt mờtric trờn $E$.} \vskip 0.3cm \textbf{1.5. éánh nghợa.} Màt khụng gian ánh chuƯn $X$ \dgl \ màt \textit{khụng gian \bn} \ nêu $X$ Ơy ỹ vắi mờtric sinh bãi chuƯn. \vskip 0.3cm \textbf{1.6. éánh nghợa.} Giọ sỉ $E chuƯn hến l $y \in F$ khi $x$ dƠn ên} $a$ Sheet1 Page 6 \epsilon) \subset F$ E$ sao cho $f(B(x \to y$ khi $x \to a$ hay $\lim\limits_{x \to a}f(x) = y$ \vskip 0.3cm \textbf{Chỳ ý.} Giắi hến cỹa màt hm $f$ trong éánh nghợa trờn nêu tn tếi thỡ giắi hến ú l duy nhÔt. \vskip 0.3cm \textbf{1.7. Mđnh ô.} \label{md17} \textit{Giọ sỉ $E khụng gian ánh chuƯn \textit{i) $\lim\limits_{x \to a}f(x) = y$ khi v chù khi vắi mữi dóy $\{x_n\} \subset E$ m $x_n \to a$ thỡ $\lim\limits_{x_n \to a}f(x_n) = y$} ii) \textit{Nêu tn tếi $\lim\limits_{x \to a}f(x)$ v $\lim\limits_{x \to a}g(x) = y$ \[\lim\limits_{x \to a}\left(f(x) + g(x)\right) = \lim\limits_{x \to a}f(x) + \lim\limits_{x \to a}g(x) \] v \[\lim\limits_{x \to a}\alpha f(x) = \alpha\lim\limits_{x \to a}f(x)\] vắi mữi $\alpha \in K$.} \vskip 0.3cm \textbf{1.8. éánh nghợa.} Cho $E xế $f: E \to F$ \dgl \ \textit{\axtt} nêu $f(\alpha x + \beta y) #REF! \in K$. Núi cỏch khỏc \alpha f(x)$ $f$ l ỏnh xế tuyên tớnh thỡ $f(0) = 0$ \vskip 0.3cm \textbf{1.9. éánh lý.} \label{dl19} \textit{Giọ sỉ $E sau tòẵng òẵng:} i) \textit{$f$ liờn tức ôu trờn $E$;} ii) \textit{$f$ liờn tức trờn $E$;} iii) \textit{ $f$ liờn tức tếi iơm $0 \in E$;} iv) \textit{$f$ bá chÊn $\|f(x)\| \leq k\|x\|$ \vskip 0.3cm \textbf{1.10. NhĐn xột.} Giọ sỉ $E $L(E mi $f \in L(E Sheet1 Page 7 \[\|f\| = \inf\{k: \|f(x)\| \leq k\|x\| \] Khi ú chuƯn trờn khụng gian $L(E \vskip 0.3cm \textbf{1.11. éánh lý.}\label{dl111} \textit{Nêu $F$ l khụng gian \bn \ thỡ $L(E trong NhĐn xột 1.10.} \vskip 0.3cm Ta viêt $E^*$ thay cho $L(E $E^*$ l khụng gian Banach. \vskip 0.3cm \textbf{1.12. éánh lý Haln-Banach} \vskip 0.3cm \textbf{1.12.1. éánh lý Haln-Banach} (Cho khụng gian vectẵ thủc). \textit{Giọ sỉ $E$ l khụng gian vectẵ thủc xỏc ánh trờn $E$. Nêu $f$ l phiêm hm tuyên tớnh xỏc ánh trờn khụng gian con $F$ cỹa $E$ thửa món $f(x) \leq p(x)$ \in F$ $E$ sao cho $\tilde{f}|_F = f$ v $\tilde{f}(x) \leq p(x)$ mữi $x \in E$.} \vskip 0.3cm \textbf{1.12.2. éánh lý Haln-Banach} (Cho khụng gian vectẵ phẹc). \textit{Giọ sỉ $E$ l khụng gian vectẵ phẹc xỏc ánh trờn $E$. Nêu $f$ l phiêm hm tuyên tớnh xỏc ánh trờn khụng gian con $F$ cỹa $E$ thửa món $|f(x)| \leq p(x)$ \in F$ $E$ sao cho $\tilde{f}|_F = f$ v $|\tilde{f}(x)| \leq p(x)$ mữi $x \in E$.} \vskip 0.3cm \textbf{1.13. Màt s hđ quọ.} \vskip 0.3cm \textbf{1.13.1. Hđ quọ.} \label{hq1141} \textit{Vắi mữi phiêm hm tuyên tớnh liờn tức trờn khụng gian con $F$ cỹa khụng gian ánh chuƯn $E$ ôu tn tếi phiêm hm tuyên tớnh liờn tức $\tilde{f}$ trờn $E$ sao cho $\tilde{f}|_{F} = f$ v $\|\tilde{f}\| = \|f\|$.} \vskip 0.3cm Sheet1 Page 8 \textbf{1.13.2. Hđ quọ.}\label{hq1142} \textit{Cho $F$ l khụng gian vectẵ con cỹa khụng gian ánh chuƯn $E$ E\setminus{F}$ sao cho $d(v \delta > 0$. Khi ú \to K$ sao cho $\|f\| = 1$ \vskip 0.3cm \textbf{1.13.3. Hđ quọ.} \label{hq1143} \textit{Vắi mữi phƠn tỉ $v$ trong khụng gian ánh chuƯn $E$ phiêm hm tuyên tớnh liờn tức $f$ trờn $E$ sao cho $\|f\| = 1$ v $f(v) = \|v\|$.} \vskip 0.3cm \textbf{1.14. éánh lý thá úng.}\label{dl115} \textit{Giọ sỉ $f$ l ỏnh xế tuyên tớnh tì khụng gian Banach $E$ vo khụng gian Banach $F$. Khi ú tĐp úng trong $E\times F$. } \newpage % v cung cỏi ny n?a \section*{\S2. \up{Hm liờn tức yêu} \\ \ chuƯn}} \addcontentsline{toc}{section}{\S2. Hm liờn tức yêu trong khụng gian ánh chuƯn} \vskip 0.4cm \hspace*{20pt} Trong mức ny trỡnh by hm liờn tức yêu trong khụng gian ánh chuƯn v nghiờn cẹu màt s tớnh chÔt cẵ bọn cỹa nú. Ta luụn giọ thiêt $E hai khụng gian ánh chuƯn. \vskip 0.3cm \textbf{2.1. éánh nghợa.}\label{dn21} Cho $f: E \to F$ l ỏnh xế tì \kgdc \ $E$ vo \kgdc \ $F$ v $a \in E$. Hm $f$ \dgl \ \textit{liờn tức tếi $a$} $x_n \to a$ a\| \to 0$ thỡ $\|f(x_n) - f(a)\| \to 0$. Hm $f: E \to F$ \dgl \ \textit{liờn tức trờn tĐp con} $A \subseteq E$ \vskip 0.3cm \textbf{2.2. éánh lý.} \textit{Giọ sỉ $f vo $F$. Khi ú} \textit{i) Nêu $f$ v $g$ liờn tức tếi $a \in E$ thỡ $f + g$ liờn tức tếi $a$.} Sheet1 Page 9 \textit{ii) Nêu $f$ liờn tức tếi $a$ thỡ $\alpha f$ liờn tức tếi $a$ \textit{Chẹng minh.} i) Giọ sỉ $\{x_n\} \subset E$ sao cho $x_n \to a$. Khi ú f(a)$ v $g(x_n) \to g(a)$. Do ú tì Mđnh ô 1.7 suy ra $$ (f + g)(x_n) = f(x_n) + g(x_n) \to f(a) + g(a) = (f + g)(a). $$ Nhò vĐy ii) Mđnh ô ny òỵc chẹng minh tòẵng tủ nhò i). \vskip 0.3cm \textbf{2.3. éánh nghợa.} \label{dn22} Cho $f: E \to F$ l ỏnh xế tì \kgdc \ $E$ vo \kgdc \ $F$. Hm $f$ \dgl \ \textit{liờn tức yêu} \vskip 0.3cm \textbf{2.4. NhĐn xột.} \label{nx23} Nêu $f$ l ỏnh xế liờn tức thỡ $f$ liờn tức yêu. ThĐt vĐy vắi mi $a \in E$ v mi dóy $\{x_n\} \subset E$ m $x_n \to a$ ta suy ra $f(x_n) \to f(a)$. \hfill (1) LÔy $\varphi \in F^*$ bÔt kẽ $\varphi$ liờn tức nờn tì (1) ta cú \[\varphi[f(x_n)] \to \varphi[f(a)] \ (\yy)(a). \] Tì iôu ny ta suy ra $\yy$ liờn tức tếi $a$. Vỡ $a \in E$ bÔt kẽ nờn theo éánh nghợa 2.3 \vskip 0.3cm \textbf{2.5. Mđnh ô.}\label{md24} \textit{Giọ sỉ $f l hai hm liờn tức yêu. Khi ú:} i) \textit{$f + g$ liờn tức yêu;} ii) \textit{$\lambda f$ liờn tức yêu \textit{Chẹng minh.} i) Vắi mi $\varphi \in F^*$ cỏc hm liờn tức yêu nờn theo éánh nghợa 2.3 \varphi\circ g$ l cỏc hm liờn tức. Do ú tì ặng thẹc $\varphi\circ(f + g) = \yy + \varphi\circ g$ v éánh lý 2.2 suy ra $f + g$ l hm liờn tức yêu. ii) Vắi mữi $\lambda \in K$ v vắi mữi $\varphi \in F^*$ $\varphi\circ(\lambda f) = \lambda(\yy)$. Vỡ $f$ liờn tức yêu nờn Sheet1 Page 10 $\yy$ liờn tức $\varphi\circ(\lambda f)$ liờn tức. VĐy \vskip 0.3cm \textbf{2.6. Mđnh ô}\label{md25} \textit{Nêu $f: \mathbb{R} \to \mathbb{R}$ l hm liờn tức yêu tĐp compact. Do ú tĐp compact trong $\mathbb{R}$.} \textit{Chẹng minh.} Giọ sỉ $K$ l tĐp compact trong $\mathbb{R}$. Ta ký hiđu $i$ l ỏnh xế ng nhÔt trờn $\mathbb{R}$. Khi ú rng $i \in \mathbb{R}^*$. Vỡ $f$ liờn tức yêu nờn $i\circ f = f$ l hm liờn tức compact trờn $\mathbb{R}$ nờn $f(K)$ l tĐp úng v bá chÊn \begin{eqnarray*} \sup\{f(x): x \in K\} &=& M \in f(K)\\ \inf\{f(x): x \in K\} &=& m \in f(K) \end{eqnarray*} nghợa l tn tếi $a $f$ biên tĐp compact thnh tĐp compact v ết giỏ trá lắn nhÔt nhử nhÔt trờn $K$. \vskip 0.3cm \textbf{2.7. Mđnh ô.}\label{md26} \textit{Nêu $E$ l khụng gian hổu hến chiôu tuyờn tớnh tì $E$ vo $F$ ôu liờn tức yêu.} \textit{Chẹng minh.} Giọ sỉ $f: E \to F$ l ỏnh xế tuyên tớnh v $\varphi \in F^*$. Khi ú $\yy$ l ỏnh xế tuyên tớnh tì $E$ vo $K$. Do $E$ hổu hến chiôu nờn $\yy$ liờn tức. Theo éánh nghợa 2.3 $f$ liờn tức yêu. \vskip 0.3cm \textbf{2.8. éánh lý.}\label{dl27} \textit{Nêu $E gian Banach thỡ mữi ỏnh xế tuyên tớnh liờn tức yêu tì $E$ vo $F$ ôu liờn tức.} \textit{Chẹng minh.} Giọ sỉ $f: E \to F$ l ỏnh xế tuyên tớnh liờn tức yêu tì khụng gian \bn \ $E$ vo khụng gian \bn \ $F$. éơ chẹng minh $f$ liờn tức thá úng. Ký hiđu thá cỹa $f$ l $G_f = \{(x E\times F: x \in E\}$. Giọ sỉ $\{(x_n $(x_n ThĐt vĐy $f(x_n) \to y$. Tì ú $\varphi(f(x_n)) \to \varphi(y)$. \hfill (2) Do $f$ liờn tức yêu v $\varphi \in F^*$ nờn $\yy$ liờn tức (\yy)(x_n) \to (\yy)(x) = \varphi(f(x)).\] Kêt hỵp vắi (2) $\varphi(y - f(x)) = 0$

Ngày đăng: 18/12/2013, 20:21

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

Tài liệu liên quan