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哈恩-巴拿赫定理

指数 哈恩-巴拿赫定理

在泛函分析中,哈恩-巴拿赫定理是一个极为重要的工具。它允许了定义在某个向量空间上的有界线性算子扩张到整个空间,并说明了存在“足够”的连续线性泛函,定义在每一个賦範向量空間,使对偶空间的研究变得有趣味。这个定理以汉斯·哈恩和斯特凡·巴拿赫命名,他们在1920年独立证明了这个定理。.

22 关系: 可分空间向量空间复数实数对偶空间巴拿赫空间布尔素理想定理佐恩引理函数線性泛函线性子空间賦範向量空間范数闭包 (拓扑学)自反空间連續函數 (拓撲學)选择公理泛函分析漢斯·哈恩有界算子斯特凡·巴拿赫拓撲向量空間

可分空间

在数学中,一个拓扑空间被称为可分空间当它包含一个可数的稠密子集,也就是说,存在一个序列\_^ ,使得此空间中的每个非空的开子集都有这个序列中的至少一个元素。 如可数性公理一样,可分性是一种对空间“大小”的“限制”,虽然这个限制并不一定就是对空间中元素多少的限制(然而在豪斯多夫公理成立的时候这两者是一样的)。特别地,可分空间中的每个连续函数,只要其图像是某个豪斯多夫空间的子集的话,就会被其在某个可数的稠密子集上的取值所确定。 一般来说,对于经典分析学和几何学中的空间来说,可分性是一个很有用的技术性假设,也被认为是比较弱的假设。.

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向量空间

向量空間是现代数学中的一个基本概念。是線性代數研究的基本对象。 向量空间的一个直观模型是向量几何,幾何上的向量及相关的運算即向量加法,標量乘法,以及对運算的一些限制如封闭性,结合律,已大致地描述了“向量空間”这个數學概念的直观形象。 在现代数学中,“向量”的概念不仅限于此,满足下列公理的任何数学对象都可被当作向量处理。譬如,實系數多項式的集合在定义适当的运算后构成向量空間,在代数上处理是方便的。单变元实函数的集合在定义适当的运算后,也构成向量空间,研究此类函数向量空间的数学分支称为泛函分析。.

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复数

#重定向 复数 (数学).

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实数

实数,是有理數和無理數的总称,前者如0、-4、81/7;后者如\sqrt、\pi等。实数可以直观地看作小數(有限或無限的),它們能把数轴「填滿」。但僅僅以枚舉的方式不能描述實數的全體。实数和虚数共同构成复数。 根据日常经验,有理數集在數軸上似乎是「稠密」的,于是古人一直认为用有理數即能滿足測量上的實際需要。以邊長為1公分的正方形為例,其對角線有多長?在規定的精度下(比如誤差小於0.001公分),總可以用有理數來表示足夠精確的測量結果(比如1.414公分)。但是,古希臘畢達哥拉斯學派的數學家發現,只使用有理數無法完全精確地表示這條對角線的長度,這徹底地打擊了他們的數學理念;他們原以為:.

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对偶空间

在數學裡,任何向量空間V都有其對應的對偶向量空間(或簡稱為對偶空間),由V的線性泛函組成。此對偶空間俱有一般向量空間的結構,像是向量加法及純量乘法。由此定義的對偶空間也可稱之為代數對偶空間。在拓撲向量空間的情況下,由連續的線性泛函組成的對偶空間則稱之為連續對偶空間。 对偶空間是 行向量(1×n)與列向量(n×1)的關係的抽象化。這個結構能夠在無限維度空間進行並為测度,分佈及希爾伯特空間提供重要的觀點。对偶空間的應用是泛函分析理論的特徵。傅立叶變換亦內蘊对偶空間的概念。.

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巴拿赫空间

在數學裡,尤其是在泛函分析之中,巴拿赫空間是一個完備賦範向量空間。更精確地說,巴拿赫空間是一個具有範數並對此範數完備的向量空間。 巴拿赫空間有兩種常見的類型:「實巴拿赫空間」及「複巴拿赫空間」,分別是指將巴拿赫空間的向量空間定義於由實數或複數組成的--之上。 許多在數學分析中學到的無限維函數空間都是巴拿赫空間,包括由連續函數(緊緻赫斯多夫空間上的連續函數)組成的空間、由勒貝格可積函數組成的Lp空間及由全純函數組成的哈代空間。上述空間是拓撲向量空間中最常見的類型,這些空間的拓撲都自來其範數。 巴拿赫空間是以波蘭數學家斯特凡·巴拿赫的名字來命名,他和漢斯·哈恩及愛德華·赫麗於1920-1922年提出此空間。.

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布尔素理想定理

素理想定理(prime ideal theorem)即保证在给定的抽象代数中特定类型之子集的存在性之數學定理。常见的例子就是布尔素理想定理(Boolean prime ideal theorem),它声称在布尔代数中的理想可以被扩展成素理想。这个陈述对于在集合上的滤子的变体叫做叫做超滤子引理。通过考虑不同的带有适当的理想概念的数学结构可获得其他定理,例如环和(环论的)素理想,和分配格和(序理论的)的极大理想。本文关注序理论的素理想定理。 尽管各种素理想定理可能看起来简单且直觉,它们一般不能从策梅洛-弗蘭克爾集合論(ZF)的公理推导出来。反而某些陈述等价于选择公理(AC),而其他的如布尔素理想定理,体现了严格弱于AC的性质。由于这个在ZF和ZF+AC (ZFC)之间的中介状态,布尔素理想定理经常被接受为集合论的公理。经常用缩写BPI(对布尔代数)或PIT提及这个额外公理。.

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佐恩引理

佐恩引理(Zorn's Lemma)也被称为库拉托夫斯基-佐恩(Kuratowski-Zorn)引理,是集合论中一个重要的定理,其陳述為: 在任何一非空的偏序集中,若任何链(即全序的子集)都有上界,則此偏序集内必然存在(至少一枚)极大元。 佐恩引理是以数学家马克斯·佐恩的名字命名的。 具体来说,假设(P, \le)是一个偏序集,它的一个子集T称为是一个全序子集,如果对于任意的s, t \in T有s \le t或t \le s。而T称为是有上界的,如果P中存在一个元素u,使得对于任意的t \in T,都有t \le u。在上述定义中,并不要求u一定是T中的元素。而一个元素m \in T称为是極大的,如果x \in T且x \ge m,则必然有x.

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函数

函數在數學中為兩集合間的一種對應關係:輸入值集合中的每項元素皆能對應唯一一項輸出值集合中的元素。例如實數x對應到其平方x2的關係就是一個函數,若以3作為此函數的輸入值,所得的輸出值便是9。 為方便起見,一般做法是以符號f,g,h等等來指代一個函數。若函數f以x作為輸入值,則其輸出值一般寫作f(x),讀作f of x。上述的平方函數關係寫成數學式記為f(x).

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線性泛函

在線性代數中,線性泛函是指由向量空間到對應純量域的線性映射。在 \mathbbR^n ,若向量空間的向量以列向量表示;線性泛函則會以行向量表示,在向量上的作用則為它們的矩陣積。一般地,如果 V 是域 k 上的向量空間,線性泛函 f 是一个从 V 到 k 的函数,它有以下的线性特性: 所有從 V 到 k 的線性泛函集合, 記為 \operatorname_k(V,k), 本身即為一向量空間,稱為 V 的 (代數)對偶空間。.

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线性子空间

线性子空间(或向量子空间)在线性代数和相关的数学领域中是重要的。在没有混淆于其他子空间的时候通常简称为“子空间”。.

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賦範向量空間

在数学中,赋范向量空间是具有“长度”概念的向量空间。是通常的欧几里得空间 Rn 的推广。Rn中的长度被更抽象的范数替代。“长度”概念的特征是:.

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范数

數(norm),是具有“长度”概念的函數。在線性代數、泛函分析及相關的數學領域,是一個函數,其為向量空間內的所有向量賦予非零的正長度或大小。半範數反而可以為非零的向量賦予零長度。 舉一個簡單的例子,一個二維度的歐氏幾何空間\R^2就有歐氏範數。在這個向量空間的元素(譬如:(3,7))常常在笛卡兒座標系統被畫成一個從原點出發的箭號。每一個向量的歐氏範數就是箭號的長度。 擁有範數的向量空間就是賦範向量空間。同樣,擁有半範數的向量空間就是賦半範向量空間。.

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闭包 (拓扑学)

数学上,在一個拓撲空間裡,子集S 的闭包是指由S 的所有点及S 的極限點所組成的一個集合;直觀上來說,即為所有「靠近」S 的點所組成的集合。在子集S 的閉包內的點稱為S 的閉包點。闭包的概念在許多方面能與内部的概念相類比。.

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自反空间

自反空间是泛函分析中的概念。如果一个巴拿赫空间(或更一般地,一个局部凸拓扑向量空间)的连续对偶空间的连续对偶空间“是”其自身,就称这个空间为自反空间。其中的“是”表示两者无论作为线性向量空间还是作为拓扑空间都是等价的。自反的巴拿赫空间常常可以通过它们的集合特性来刻画。.

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連續函數 (拓撲學)

在拓撲學和數學的相關領域裡,連續函數是指在拓撲空間之間的一種態射。直觀上來說,其為一個函數f,其中每一群在f(x)附近的點都會含有在x附近的一群點之值。對一個一般的拓撲空間來說,這是指f(x)的鄰域總會包含著x之鄰域的值。 在一個度量空間(如實數)裡,這是指在f(x)一定距離內的點總會包含著在x某些距離內的所有點。.

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选择公理

选择公理(Axiom of Choice,縮寫AC)是数学中的一条集合论公理。这条公理声明,对所有非空指标集族 (S_i)_,总存在一个索引族 (x_i)_,对每一个 i \in I,均有 x_i \in S_i。选择公理最早于1904年,由恩斯特·策梅洛为证明良序定理而公式化完成。 非正式地說,选择公理声明:給定一些盒子(可以是無限個),每个盒子中都含有至少一个小球,那么可以作出这样一种选择,使得可从每个盒子中恰好选出一个小球。在很多情况下这样的选择可不借助选择公理;尤其是在“盒子个数有限”和“存在具體的選擇規則”(當每個盒子都恰好只有一个小球具有某項特征)这两种情况下。再举一个例子,假设有许多(甚至是无限)双鞋子,则我们可以选取每双鞋左边的鞋子构成一个具体的选择。然而,假设有无限双袜子(假设每双袜子都没有可区分的特征),在这种情况下,有效的选择只能通过选择公理得到。 尽管曾具有争议性,选择公理現在已被大多数数学家毫无保留地使用着,例如带有选择公理的策梅洛-弗兰克尔集合论(ZFC)。数学家们使用选择公理的原因是,有许多被普遍接受的数学定理,比如是吉洪诺夫定理,都需要选择公理来证明。現代的集合论学家也研究与选择公理相矛盾的公理,例如。 在一些構造性數學的理論中會避免选择公理的使用,不過也有的將选择公理包括在內。.

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泛函分析

泛函分析(Functional Analysis)是现代数学分析的一个分支,隶属于分析学,其研究的主要对象是函数构成的函数空间。泛函分析历史根源是由对函数空间的研究和对函数的变换(如傅立叶变换等)的性质的研究。这种观点被证明是对微分方程和积分方程的研究中特别有用。 使用泛函这个词作为表述源自变分法,代表作用于函数的函数,这意味着,一个函数的参数是函数。这个名词首次被雅克·阿达马在1910年使用于这个课题的书中。是泛函分析理论的主要奠基人之一。然而,泛函的一般概念以前曾在1887年是由意大利数学家和物理学家維多·沃爾泰拉(Vito Volterra)介绍。非线性泛函理论是由雅克·阿达马的学生继续研究,特别是莫里斯·弗雷歇(Maurice Fréchet)可和列维(Levy)。雅克·阿达马还创立线性泛函分析的现代流派,并由弗里杰什·里斯和一批围绕着斯特凡·巴拿赫(Stefan Banach)的波兰数学家进一步发展。.

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漢斯·哈恩

漢斯·哈恩(Hans Hahn, 1879年9月27日─1934年7月24日)是奧地利數學家,作了不少貢獻於泛函分析、拓撲學、集合論、變分法、實分析、order theory。他也活躍於哲學,是Vienna Circle的一員。 哈恩對數學的成就包括著名的哈恩—巴拿赫定理,及(獨立地由巴拿赫和斯坦豪斯得出)均勻有界原理。其他定理包括哈恩分離定理、維他利—哈恩—薩克斯定理、哈恩—馬祖凱維奇定理和哈恩嵌入定理。 H H Category:奥地利数学家 H Category:維也納大學校友 Category:斯特拉斯堡大學校友 Category:慕尼黑大學校友 Category:哥廷根大學校友.

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有界算子

在泛函分析此一數學分支裡,有界線性算子是指在賦範向量空間X 及Y 之間的一種線性變換L,使得對所有X 內的非零向量v,L(v) 的範數與v 的範數間的比值會侷限在相同的數字內。亦即,存在一些M > 0,使得對所有在X 內的v, 其中最小的M 稱為L 的算子范数。\|L\|_ \,。 有界線性算子一般不會是有界函數;後者需要對所有的v,L(v)的範數是有界的,但這只有在Y 為零向量空間時才有可能。然而,有界線性算符為局部有界函數。 一個線性算子為有界的,若且唯若其為連續的。因此有界线性算子也被称为连续线性算子。.

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斯特凡·巴拿赫

斯特凡·巴拿赫(Stefan Banach,),波兰数学家。.

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拓撲向量空間

拓撲向量空間是泛函分析研究中的一個基本結構。顧名思義就是要研究具有拓撲結構的向量空間。 拓撲向量空間主要都是函數空間,在上面定義的拓撲結構就是函數列收歛的條件。 希爾伯特空間及巴拿赫空間是典型的例子。.

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