Refresh

This website ask3.ru/wiki/dvojnoe-prostranstvo_198349/ is currently offline. Cloudflare\'s Always Online™ shows a snapshot of this web page from the Internet Archive\'s Wayback Machine. To check for the live version, click Refresh.

Двойное пространство

Оглавление1 Двойное пространство1.1 Определение двойственного пространства1.2 Алгебраическое двойственное пространство1.3 Сопряжение и билинейные отображения1.4 Конечномерный случай1.5 Бесконечномерный случай1.6 Двойственное пространство бесконечномерных […]

Оглавление

Двойное пространство

  • Определение двойственного пространства

    • Двойственное пространство V^* состоит из всех линейных форм на V.  
    • Двойственное пространство имеет векторную структуру поточечного сложения и скалярного умножения.  
    • Двойственное пространство может быть топологическим или алгебраическим.  
  • Алгебраическое двойственное пространство

    • Алгебраическое двойственное пространство V^* определяется как совокупность всех линейных отображений V в F.  
    • Двойственное пространство становится векторным пространством при наличии функции сложения и скалярного умножения.  
    • Элементы двойственного пространства называются ковекторами, одноформными или линейными формами.  
  • Сопряжение и билинейные отображения

    • Сопряжение функционального φ в двойственном пространстве V^* и элемента x из V обозначается скобкой φ(x) = [x, φ].  
    • Это сопряжение определяет невырожденное билинейное отображение.  
    • Естественное спаривание ⟨⋅, ⋅⟩: V × V^* → F называется билинейным произведением.  
  • Конечномерный случай

    • Если V конечномерно, V^* имеет тот же размер.  
    • Двойственное основание V^* определяется как набор линейных функционалов на V.  
    • Двойственное основание удовлетворяет свойству биортогональности.  
  • Бесконечномерный случай

    • Если V бесконечномерно, но имеет базис eα, индексируемый бесконечным множеством A, двойственное пространство V^* также бесконечномерно.  
  • Двойственное пространство бесконечномерных векторных пространств

    • Двойственное пространство бесконечномерного векторного пространства V над полем F изоморфно пространству функций от A к F.  
    • Линейные функционалы на V определяются значениями на основе V.  
    • Двойственное пространство V всегда имеет большую размерность, чем V.  
  • Билинейные формы и двойные пространства

    • В конечномерных векторных пространствах V изоморфно V∗.  
    • Билинейные формы определяют линейные отображения V в V∗.  
    • Невырожденные билинейные формы определяют изоморфизмы V на подпространства V∗.  
  • Инъекция в двойной дуал

    • Существует естественный гомоморфизм Ψ от V в двойной дуал V∗∗.  
    • Ψ всегда инъективен и изоморфизм в конечномерных векторных пространствах.  
  • Транспонирование линейной карты

    • Транспонирование линейной карты f : V → W определяется как f∗ : W∗ → V∗.  
    • Транспонирование создает инъективное линейное отображение между пространствами линейных операторов.  
  • Частные пространства и аннигиляторы

    • Аннигилятор подмножества S в V∗ состоит из линейных функционалов, обращающихся в нуль на S.  
    • Аннигилятор нулевого вектора равен V∗, а аннигилятор всего пространства равен {0} ⊆ V∗.  
    • Назначение аннигилятора подмножеству меняет местами включения.  
  • Семейства подмножеств

    • Семейство подмножеств V индексируется по i, принадлежащему набору индексов I.  
    • Если A и B являются подпространствами V, то A и B также являются подмножествами V.  
  • Двойственное пространство

    • Двойственное пространство V∗ является подпространством V, индексируемым по i.  
    • Если V конечномерно, то V∗ является изоморфным V.  
    • Аннигилятор образует связность Галуа на решетке подмножеств конечномерного векторного пространства.  
  • Пространственный анализ

    • Двойственное пространство аналогично пространству “отрицательного” измерения.  
    • Вектор v может быть соединен с ковектором φ через естественное спаривание.  
    • Двойственное пространство ведет себя как (-n)-многомерное пространство.  
  • Непрерывное двойственное пространство

    • Непрерывное двойственное пространство V′ является линейным подпространством V∗.  
    • Для конечномерных нормированных пространств непрерывная двойственность совпадает с алгебраической.  
    • В теории топологических векторных пространств V′ определяется как пространство всех непрерывных линейных функционалов.  
  • Топологии на двойственном пространстве

    • Существует стандартная конструкция для введения топологии на V′.  
    • Топология на V′ определяется через полунормы вида φ(A), где φ — непрерывный линейный функционал на V, а A — подмножество V.  
    • Сильная топология на V′ является топологией равномерной сходимости на ограниченных подмножествах V.  
    • Стереотипная топология на V′ является топологией равномерной сходимости на полностью ограниченных подмножествах V.  
    • Слабая топология на V′ является топологией равномерной сходимости на конечных подмножествах V.  
  • Примеры

    • Непрерывный дуал ℓp отождествляется с ℓq.  
    • Непрерывная двойственность ℓ1 отождествляется с ℓ∞.  
    • Непрерывные двойники банаховых пространств c и c0 отождествляются с ℓ1.  
  • Теорема о представлении Рисса

    • Непрерывное двойственное Гильбертово пространство является гильбертовым пространством, антиизоморфным исходному.  
    • Используется физиками при математической формулировке квантовой механики.  
  • Теорема о представлении Рисса–Маркова–Какутани

    • Непрерывная двойственность определенных пространств непрерывных функций описывается с помощью мер.  
  • Транспонирование непрерывной линейной карты

    • Транспонирование T’ : W’ → V’ определяется по формуле T'(φ) = T(φ) для всех φ ∈ W’.  
    • Присваивание T → T’ создает линейное отображение между пространствами непрерывных линейных отображений.  
    • Норма транспонирования в L(W’, V’) равна норме транспонирования T в L(V, W) для нормированных пространств.  
    • Ограниченное линейное отображение T имеет плотный диапазон тогда и только тогда, когда T’ инъективно.  
    • Компактное линейное отображение T между банаховыми пространствами V и W имеет компактное транспонирование T’.  
    • Для гильбертова пространства V существует антилинейный изоморфизм iV от V к V’.  
    • Транспонирование T’ непрерывно, когда W’ и V’ оснащены совместимыми топологиями.  
  • Уничтожители

    • Двойственность частного V / W может быть отождествлена с W⊥, а двойственность W может быть отождествлена с V’ / W⊥.  
    • Транспонирование P’ является изометрическим изоморфизмом из (V / W)’ в V’ с диапазоном W⊥.  
    • Ядро транспонирования j’ является уничтожителем W, и j’ индуцирует изометрический изоморфизм V’ / W⊥ → W’.  
  • Дополнительные свойства

    • Если двойственность нормированного пространства V отделима, то и само пространство V тоже.  
    • Обратное неверно: пространство ℓ 1 является разделимым, а его двойственное ℓ ∞ – нет.  
  • Двойной двойник

    • Существует непрерывный линейный оператор Ψ : V → V” из нормированного пространства V в его непрерывный двойной дуал V”.  
    • Ψ является изометрией, что означает ‖ Ψ(x) ‖ = ‖ x ‖ для всех x ∈ V.  
    • Нормированные пространства, для которых Ψ является биекцией, называются рефлексивными.  
    • В топологических векторных пространствах Ψ может быть тривиальным, если V локально не выпукло.  
    • В локально выпуклых пространствах Ψ инъективен от V к алгебраическому двойственному V’∗.  
    • Непрерывность Ψ зависит от выбора топологии на V’, что усложняет определение рефлексивности.  

Полный текст статьи:

Двойное пространство

Оставьте комментарий

Прокрутить вверх