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半範數
鎖定
- 中文名
- 半範數
- 外文名
- seminorm
- 所屬學科
- 泛函分析
- 實 質
- 非負實值函數
- 相關概念
- 均衡吸收凸子集,閔可夫斯基泛函
- 定 義
- 範數的一種推廣
半範數定義
(1)次加性:
(2)正齊次性:
注:半範數與範數的不同之處在於,由p(x)=0不能推出x=0.(使半範數值為0的元素不一定是0元素)。
半範數誘導拓撲
線性空間
上的一族半範數
誘導出
上拓撲
,
的子基為半範數開球
。故
的子集U為開集當且僅當對於U中每點
都屬於U所包含的半範數開球的有限交,即存在
中p1,...,pn且ε1,...,εn>0滿足
。
半範數性質
設p為半範數。
p(0)=0。
半範數相關概念
X上的半範數與X上的均衡、吸收、凸子集有着自然的聯繫。
(1)加法是
的連續映射;
(2)數乘是
的連續映射;
則稱
是X上的向量拓撲,稱(X,*)為拓撲線性空間。
在分析中起重要作用的是由一組滿足分離公理的半範數來定義的局部凸拓撲線性空間。
(1)稱S為凸集,指對任何
,必有
(2)稱S為均衡集,指對任何
,必有
注:由定義可見,任何均衡集和吸收集均包含0。
證明:根據上述定義2(半範數的定義)可知,
i)對
,有
,故
即S為凸的;
ii)對
,有
,故
即S為均衡的;
iii)對
,
時顯然存在
,使得
.
時取
(其中
為足夠 小的正數),故
,即S為均衡的;
綜上所述,證得S是X中的凸的均衡吸收子集。
證明:由閔可夫斯基泛函的定義,對
,均有
對
是顯然的。
當S均衡時,對任意的
,若
,由S的均衡性即得
半範數局部凸空間
設
是X上的一族半範數,
記
在線性拓撲空間中,由於加法的連續性,當U為0的鄰域時,
是x的鄰域。
(1)對
及
是X中的均衡吸收凸子集;
(2)由一切形如
(3)按上述拓撲,X為拓撲線性空間;
(4)每個半範數
均是連續的。
證明:(1)因為
而任何有限個均衡吸收凸子集的交仍是均衡吸收凸子集,再利用定理1即可證。
由半範數的族的分離性,可取
,使
由拓撲的定義,
是
的鄰域,
是
的鄰域,今證
. 若不然,上式左端的交集中任取y,則必有
,使
,於是
(3)由(2)中所給鄰域基的形式可知,對0的任一鄰域U,總存在0的鄰域V,使得U包含集合
設有數
和
對任意的一組
和
,取
(4)由
得當
時,
定義5(局部凸空間)
[2]
如果拓撲線性空間滿足
分離公理(若拓撲空間中任意兩個不同的點有互不相交的鄰域,則稱該拓撲空間滿足
分離公理),而且X中任何包含0 的開集都包含一個均衡吸收的凸開集,則稱X為局部凸的拓撲線性空間,簡稱為局部凸空間。
由上述定理2和定理3可以得到如下結論。