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赋范线性空间基本概念 | 泛函分析作业

 小温爱怡宝 2023-07-22 发布于江西

表示所有收敛数列全体所成的集合,问是否为的线性子空间?

首先,所有收敛数列的极限也是一个有界数,因此所有收敛数列都是有界数列。因此,所有收敛数列全体所成的集合是有界数列全体所成的集合的子集。

或者说 的子集,因为所有收敛数列都是有界的,即存在一个常数,使得对于所有,有,因此,所有收敛数列都属于

其次,任意两个收敛数列的线性组合也是收敛数列。具体来说,假设是两个收敛数列,是任意的标量,则也是一个收敛数列,且其极限为

。因此,所有收敛数列全体所成的集合是一个线性子空间。

所有收敛数列全体所成的集合是有界数列全体所成的集合的线性子空间。首先,对于任意的,由于收敛,所以一定有界,即。因此,的子集。

其次,对于任意的,我们需要证明也属于。由于都是收敛数列,所以它们的和也是一个收敛数列。设,则有:

因此。又由于是一个收敛数列,所以也是一个收敛数列。设,则有:

因此

综上所述,对于任意的,都有。因此,的线性子空间。



, 问是否为的线性子空间

的线性子空间。要证明的线性子空间,需要验证以下两个条件:

  1. 加法封闭性:对于任意的,有

由于,因此。因此,

  1. 数乘封闭性:对于任意的和任意的,有

由于,因此。因此,

因此,满足线性子空间的两个条件,即的线性子空间

是两个赋范线性空间,令

易知它为一个线性空间。设定义了上的一种范数, 证明:按照范数成为一个赋范线性空间


要证明按照给定的范数成为一个赋范线性空间,需要证明以下三条性质成立:

  1. 非负性:, ,且当且仅当时取等。

  2. 齐次性:

  3. 三角不等式:

首先证明非负性。由于,所以。当且仅当时,,此时

其次证明齐次性。对于任意的,有

因此,。 最后证明三角不等式。对于任意的,有

因此,按照范数成为一个赋范线性空间。


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