强拓扑是一种拓扑。局部凸空间X中原有的拓扑,相对于弱拓扑σ(X,X)称为X的强拓扑。例如
赋范线性空间的强拓扑即为范数拓扑。
概念
强拓扑(strong topology)是一种拓扑。局部凸空间X中原有的拓扑,相对于弱拓扑σ(X,X)称为X的强拓扑。例如
赋范线性空间的强拓扑即为范数拓扑。对于共轭空间X,记B为X中有界子集全体,对每个有界子集B∈B,定义半范数:
则由半范数族{P(·)|B∈B}确定的X中的局部凸拓扑称为X的强拓扑,记为β(X,X).X的强拓扑强于弱*拓扑σ(X,X).当X为赋范线性空间时,X的强拓扑就是由有界线性泛函的范数导出的拓扑。
弱拓扑
弱拓扑(weak topology)是一种局部凸拓扑。设
线性空间对(X,Y)关于双线性泛函〈·,·〉成为对偶,称X上由半范数族{|〈·,y〉||y∈Y}确定的局部凸拓扑为X的关于对偶Y的弱拓扑,记为σ(X,Y)。对称地,Y上由半范数族{|〈x,·〉||x∈X}确定的局部凸拓扑称为Y的关于对偶X的弱拓扑,记为σ(Y,X)。当X为局部凸空间时,(X,X)为自然对偶,σ(X,X)称为X的弱拓扑,而σ(X,X)称为X的弱*拓扑。相应地,X中原有的拓扑称为强拓扑。一般地,X的弱拓扑比强拓扑弱,从而弱闭集必是强闭集;对于凸集,其逆也成立,即强闭凸集也是弱闭的.集合的弱有界性与强有界性是等价的。
赋范线性空间的深入研究必然遇到弱拓扑问题。事实上,1930年,冯·诺伊曼(von Neumann,J.)就注意到了这一点。这也是需要引入
拓扑线性空间的一个原因。
拓扑
拓扑是
集合上的一种结构。设T为非空集X的
子集族。若T满足以下条件:
1.X与空集都属于T;
2.T中任意两个成员的交属于T;
3.T中任意多个成员的并属于T;
则T称为X上的一个拓扑。具有拓扑T的集合X称为
拓扑空间,记为(X,T)。
设T1与T2为集合X上的两个拓扑。若有关系T1T2,则称T1粗于T2,或T2细于T1。当X上的两个拓扑相互之间没有包含关系时,则称它们是不可比较的。在集合X上,
离散拓扑是最细的拓扑,
平凡拓扑是最粗的拓扑。
局部凸空间
局部凸空间是最重要的一类拓扑线性空间。设E是拓扑线性空间,如果E中存在由均衡凸集组成的零元的邻域基,就称E是局部凸的拓扑线性空间,简称局部凸空间,而E的拓扑称为局部凸拓扑。零元的每个均衡凸邻域V的
闵科夫斯基泛函pV(x)是E上的连续半范数.反之,设{pλ|λ∈Λ}是E上一族半范数,E上使pλ(λ∈Λ)均为连续的最弱拓扑是局部凸的,且零元的均衡凸邻域基由下面形式的集组成:
这个局部凸拓扑称为由半范数族{pλ}确定的局部凸拓扑。如果对任何x∈E(x≠0),都存在λ∈Λ使pλ(x)≠0,则{pλ|λ∈Λ}确定的局部凸拓扑是豪斯多夫拓扑.通常局部凸空间都指
豪斯多夫局部凸空间.E中的定向半序点列{xα}收敛于x∈E等价于对每个λ∈Λ,pλ(xα-x)→0.设E1是由另一半范数族{qβ}确定的局部凸空间,则使线性映射T:E→E1连续的
充分必要条件是,对任意的qβ,总存在有限个λ1,λ2,…,λn∈Λ和常数c,使不等式:
对一切x∈E成立。
局部凸空间的完备化空间也是局部凸的。根据哈恩-巴拿赫泛函延拓定理,局部凸空间上存在足够多的非零连续线性泛函。正因为如此,局部凸空间理论成为拓扑线性空间理论中最重要的部分。
关于局部凸空间理论的发展大约是始于
迪厄多内(Dieudonné,J.)和施瓦兹(Schwarz,L.)在1949年的工作,它的一个主要推动力是分布理论,即广义函数理论。
赋范线性空间
赋范线性空间是一类可以引进“长度”概念的线性空间。设X是线性空间,X上满足下列条件的实值函数p(·)称为X上的范数:
1.p(x)≥0(x∈X);p(x)=0⇔x=0.
2.p(αx)=|α|p(x)(α为数,x∈X).
3.p(x+y)≤p(x)+p(y)(x,y∈X).
对x∈X,p(x)称为x的范数,通常记为‖x‖.赋有范数的线性空间(X,‖·‖)称为赋范线性空间,简称赋范空间。
拓扑线性空间
拓扑线性空间是一类具有拓扑结构的
线性空间。如果实数域或复数域K上的线性空间E同时是有拓扑τ的拓扑空间,并且线性空间的基本运算x+y和αx(x,y∈E,α∈K)分别作为E×E和K×E到E中的映射按τ是连续的,则称E为(实或复)拓扑线性空间或
拓扑向量空间。而τ称为E的线性拓扑或向量拓扑,零元的均衡的邻域全体组成零元的邻域基。满足T1分离公理的拓扑线性空间是完全正则的。
拓扑线性空间理论是
泛函分析的一个重要分支,其基本概念建立于20世纪30年代,而今已经发展成为一门完整的学科,在
纯粹数学和应用数学、理论物理、现代力学和现代工程理论中都有广泛应用。