等价范数
计算流体力学术语
等价范数(equivalence of norms)是同一个线性空间上的两个范数之间的一种关系。有限维空间上的任何两个范数必是等价的,且具有相同维数的两个有穷维线性赋范空间在代数上是同构的,在拓扑上是同胚的。Banach空间中的两范数等价,则说明这两个范数的Banach空间拓扑性质相同,特别是 B 空间中序列的收敛性、集合的有界性、线性算子的有界性、以及一族算子的一致有界,在从一个范数变化到另一个范数时,都是不变的。
预备知识
线性空间
设 X 是一个非空集,K 是复(或实)数域,如果满足条件:
(1)X 是一加法交换群,即对 ,记作 称为 之和,适合
① ;
② ;
③ 存在唯一的 ,对 ;
④ 对任意的 ,存在唯一的 ,使得 ,记作 为 ;
(2)定义数域 K 中的数 与 的数乘运算,即 ,记作 称为 对 的数乘,适合
① ;
② ;
③ ;
④ ;
则称 X 为一复(或实)线性空间。
线性空间范数
若线性空间 X 上的一个非负值函数 满足:
(1)正定性: ;
(2)三角不等式: ;
(3)齐次性: ;
则称 为线性空间 X 上的一个范数。
赋范线性空间
当赋准范数的线性空间中的准范数是范数时,称该空间为赋范线性空间
相关比较
设在线性空间 X 上给定了两个范数 和 ,若有 ,则称 比 强。
为了 比 强,必须且只需存在常数 C>0 ,使得 。
定义
在许多分析问题中,引进范数或引进距离是为了研究一种收敛性。因此,如果我们关心的只是按照一定意义的收敛性而不是距离本身的大小,那么在空间上我们就可以认为决定同一收敛性的不同范数是等价的。等价范数是同一个线性空间上的两个范数之间的一种关系。
数学表示
设在线性空间 X 上给定了两个范数 和 ,如果 比 强,并且 比 强,则称 和 等价。
等价的意义
Banach空间中的两范数等价,则说明这两个范数的Banach空间拓扑性质相同,特别是 B 空间中序列的收敛性、集合的有界性、线性算子的有界性、以及一族算子的一致有界,在从一个范数变化到另一个范数时,都是不变的。
因此,与在同一个集合 X 上可以定义不同的距离使 X 成为不同的度量空间一样,在同一个线性空间 E 上,也可以定义不同的范数,使E构成不同的赋范线性空间
基本结论
结论1
(等价范数定理)
设在线性空间 X 上给定了两个范数 和 ,若存在两个常数 ,使得
则有两范数 和 等价。
结论2
设 X 是一个有穷维线性空间,若 和 都是 X 上的范数,则必有常数 ,使得:
该结论表明:具有相同维数的两个有穷维线性赋范空间代数上是同构的,在拓扑上是同胚的。
参考资料
最新修订时间:2022-09-25 13:03
目录
概述
预备知识
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