- Nhận đường liên kết
- X
- Ứng dụng khác
- Nhận đường liên kết
- X
- Ứng dụng khác
Trong khi học lí thuyết giải tích hàm, ta đã biết định lí quan trọng, nói rằng với X, Y là hai không gian định chuẩn và Y là Banach thì \mathcal{B}(X,Y) cũng là Banach.
Chứng minh định lí này rất tự nhiên và không khó, gọi (T_n) là một dãy Cauchy trong \mathcal{B}(X,Y), khi đó (T_n x) là một dãy Cauchy trong Y với mọi x\in X, vì thế nó hội tụ đến Tx \in Y. Sau đó chỉ ra được T cũng thuộc \mathcal{L}(X,Y). Hơn nữa với mọi x\in X và n >N(\epsilon)
\left\lVert T_n x - Tx \right\rVert = \left\lVert T_n x - \lim_{m\to \infty} T_mx \right\rVert = \lim_{m\to \infty} \left\lVert T_n x - T_m x \right\rVert \leq \epsilon \left\lVert x \right\rVert.
Có dấu bằng thứ 2 vì nếu \lim_{n\to \infty} y_n = y trong Y thì \lim_{n\to \infty} \left\lVert y_n \right\rVert = \left\lVert y\right\rVert. Từ đó có được T cũng bị chặn, và T_n hội tụ đều đến T.
Mục đích chính trong bài viết này là chứng minh chuyện ngược lại, hay
Mệnh đề. Cho X,Y là hai không gian định chuẩn, X\neq \{0\}, khi đó \mathcal{B}(X,Y) là Banach thì Y cũng là Banach.
Chứng minh. Xét (y_n) là một dãy Cauchy trong Y. x_0 là một phần tử \neq 0 bất kì trong X, theo định lí Hahn-Banach, tồn tại x_0' \in X' thoả mãn
x_0'(x_0) = 1, \left\lVert x_0' \right\rVert = \dfrac{1}{\left\lVert x_0 \right\rVert}.
Với mỗi y\in Y, xét f_y \colon X \to Y
f_y (x) = x_0(x) y \,\,\, \forall \, x\in X.
Ta thấy f_y là tuyến tính, hơn nữa
\left\lVert f_y(x) \right\rVert = |x_0'(x)| \left\lVert y \right\rVert \leq \left\lVert x_0' \right\rVert \left\lVert x \right\rVert \left\lVert y \right\rVert = \left(\dfrac{1}{\left\lVert x_0 \right\rVert} \left\lVert y \right\rVert \right)\left\lVert x \right\rVert \,\,\, \forall \, x\in X
\Rightarrow \left\lVert f_y \right\rVert \leq \dfrac{1}{\left\lVert x_0 \right\rVert} \left\lVert y \right\rVert,
nên f_y\in \mathcal{B}(X,Y). Vậy (f_{y_n})\subset \mathcal{B}(X,Y), nhưng tương tự trên thì
\left\lVert (f_{y_{m}} - f_{y_{n}}) \right\rVert \leq \dfrac{1}{\left\lVert x_0 \right\rVert} \left\lVert y_m - y_n \right\rVert \,\,\, \forall \, m,n ,
nên nó là dãy Cauchy, hội tụ đến f \in X', và
f(x_0) = \lim_{n\to \infty} f_{y_n}(x_0) = \lim_{n\to \infty} x_0'(x_0)y_n = \lim_{n\to \infty} y_n .
Vậy Y đủ.
Chứng minh định lí này rất tự nhiên và không khó, gọi (T_n) là một dãy Cauchy trong \mathcal{B}(X,Y), khi đó (T_n x) là một dãy Cauchy trong Y với mọi x\in X, vì thế nó hội tụ đến Tx \in Y. Sau đó chỉ ra được T cũng thuộc \mathcal{L}(X,Y). Hơn nữa với mọi x\in X và n >N(\epsilon)
\left\lVert T_n x - Tx \right\rVert = \left\lVert T_n x - \lim_{m\to \infty} T_mx \right\rVert = \lim_{m\to \infty} \left\lVert T_n x - T_m x \right\rVert \leq \epsilon \left\lVert x \right\rVert.
Có dấu bằng thứ 2 vì nếu \lim_{n\to \infty} y_n = y trong Y thì \lim_{n\to \infty} \left\lVert y_n \right\rVert = \left\lVert y\right\rVert. Từ đó có được T cũng bị chặn, và T_n hội tụ đều đến T.
Mục đích chính trong bài viết này là chứng minh chuyện ngược lại, hay
Mệnh đề. Cho X,Y là hai không gian định chuẩn, X\neq \{0\}, khi đó \mathcal{B}(X,Y) là Banach thì Y cũng là Banach.
Chứng minh. Xét (y_n) là một dãy Cauchy trong Y. x_0 là một phần tử \neq 0 bất kì trong X, theo định lí Hahn-Banach, tồn tại x_0' \in X' thoả mãn
x_0'(x_0) = 1, \left\lVert x_0' \right\rVert = \dfrac{1}{\left\lVert x_0 \right\rVert}.
Với mỗi y\in Y, xét f_y \colon X \to Y
f_y (x) = x_0(x) y \,\,\, \forall \, x\in X.
Ta thấy f_y là tuyến tính, hơn nữa
\left\lVert f_y(x) \right\rVert = |x_0'(x)| \left\lVert y \right\rVert \leq \left\lVert x_0' \right\rVert \left\lVert x \right\rVert \left\lVert y \right\rVert = \left(\dfrac{1}{\left\lVert x_0 \right\rVert} \left\lVert y \right\rVert \right)\left\lVert x \right\rVert \,\,\, \forall \, x\in X
\Rightarrow \left\lVert f_y \right\rVert \leq \dfrac{1}{\left\lVert x_0 \right\rVert} \left\lVert y \right\rVert,
nên f_y\in \mathcal{B}(X,Y). Vậy (f_{y_n})\subset \mathcal{B}(X,Y), nhưng tương tự trên thì
\left\lVert (f_{y_{m}} - f_{y_{n}}) \right\rVert \leq \dfrac{1}{\left\lVert x_0 \right\rVert} \left\lVert y_m - y_n \right\rVert \,\,\, \forall \, m,n ,
nên nó là dãy Cauchy, hội tụ đến f \in X', và
f(x_0) = \lim_{n\to \infty} f_{y_n}(x_0) = \lim_{n\to \infty} x_0'(x_0)y_n = \lim_{n\to \infty} y_n .
Vậy Y đủ.
Nhận xét
Đăng nhận xét