Stereotypt utrymme

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 6 oktober 2020; verifiering kräver 1 redigering .

Inom funktionsanalys och relaterade områden inom matematiken är stereotypa rum en klass av topologiska vektorrum , som utmärks av något speciellt reflexivitetstillstånd . Denna klass har ett antal anmärkningsvärda egenskaper, i synnerhet är den mycket bred (till exempel innehåller den alla Fréchet-utrymmen , och därför alla Banach-utrymmen ), den består av utrymmen som är föremål för ett visst fullständighetsvillkor och bildar en sluten monoidal kategori med standardanalytiska medel för att konstruera nya utrymmen, såsom övergång till ett slutet delrum, kvotutrymme, projektiva och injektiva gränser, operatörsutrymme, tensorprodukter, etc.

Definition och kriterium för stereotyp

Ett stereotypt utrymme [1] är ett topologiskt vektorrum över fältet av komplexa tal [2] så att den naturliga avbildningen till det andra dubbla rummet

är en isomorfism av topologiska vektorrum (det vill säga en linjär och homeomorf kartläggning). Här definieras det dubbla utrymmet som utrymmet för alla linjära kontinuerliga funktionaler utrustade med topologin av enhetlig konvergens på totalt avgränsade mängder i , och det andra dubbla utrymmet är utrymmet dubbla till i samma mening.

Följande kriterium är sant: [1] ett topologiskt vektorrum är stereotypt om och endast om det är lokalt konvext och uppfyller följande två villkor:

Pseudofullständighet är en försvagning av den vanliga egenskapen för fullständighet, och pseudosaturation är en försvagning av den cylinderformade egenskapen hos ett topologiskt vektorrum.

Exempel

Varje pseudokomplett trumutrymme (i synnerhet varje Banach-utrymme och varje Fréchet-utrymme) är stereotypt. Ett mätbart lokalt konvext utrymme är stereotypt om och bara om det är komplett. Om är ett normerat utrymme, och är en svag topologi på , genererad av funktionalerna i det dubbla rummet , då är utrymmet stereotypt med avseende på topologin om och bara om det är ändligt dimensionellt. Det finns stereotypa utrymmen som inte är Mackey-utrymmen .

De enklaste kopplingarna mellan egenskaperna hos ett stereotypt utrymme och dess dubbla utrymme uttrycks av följande lista med regelbundenheter [1] [4] :

Historik

De första resultaten som beskriver denna typ av reflexivitet hos topologiska vektorrum erhölls av M. F. Smith [9] 1952. Ytterligare forskning inom detta område utfördes av B. S. Brudovsky, [10] W. S. Waterhouse, [11] K. Browner, [12] S. S. Akbarov, [1] [4] [13] [14] och E. T. Shavgulidze . [15] Termen "stereotypiskt utrymme" introducerades av S. S. Akbarov 1995 [16] . Huvudegenskaperna för kategorin stereotypa utrymmen beskrevs av S. S. Akbarov i en serie verk 1995-2017.

Pseudo-komplettering och pseudo-mättnad

Varje lokalt konvext utrymme kan förvandlas till ett stereotypt utrymme med standardoperationerna som beskrivs av följande förslag. [ett]

1. Varje lokalt konvext utrymme kan associeras med en linjär kontinuerlig mappning till något pseudokomplett lokalt konvext utrymme , kallat rymdpseudokomplettering , på ett sådant sätt att följande villkor är uppfyllda:

Intuitivt kan man tänka på ett pseudo-komplett utrymme som "närmast utsidan" pseudo-komplett lokalt konvext utrymme, så att operationen lägger till några element till men inte ändrar topologin (liknande den vanliga kompletteringsoperationen).

2. Varje lokalt konvext utrymme kan associeras med en linjär kontinuerlig mappning från något pseudo-mättat lokalt konvext utrymme , kallat space pseudo -saturation , på ett sådant sätt att följande villkor är uppfyllda:

Pseudo-mättnad av ett utrymme kan intuitivt ses som "närmast insidan" pseudo-mättad lokalt konvex utrymme, så att operationen stärker topologin , men inte ändrar dess element.

Om är ett pseudokomplett lokalt konvext utrymme, så är dess pseudosaturation stereotyp. Dubbelt, om är ett pseudo-mättat lokalt konvext utrymme, så är dess pseudo -kompletterande stereotyp. För ett godtyckligt lokalt konvext utrymme är utrymmena och stereotypa [17] .

Kategorin av stereotypa utrymmen

Klassen Ste av stereotypa utrymmen bildar en kategori med linjära kontinuerliga avbildningar som morfismer och har följande egenskaper: [1] [13]

För vilka två stereotypa utrymmen som helst och det stereotypa utrymmet för operatorer från till definieras som pseudosaturationen av utrymmet för alla linjära kontinuerliga mappningar som är utrustade med topologin av enhetlig konvergens på helt avgränsade mängder. Utrymmet är stereotypt. Det används för att definiera två naturliga tensorprodukter i Ste :

Sats. Följande naturliga identiteter ingår i kategorin Ste : [1] [14] : I synnerhet är Ste en symmetrisk monoidal kategori med avseende på en bifunctor , en symmetrisk sluten monoidal kategori med avseende på en bifunctor och en inre hom-functor , och en *-autonom kategori :

Kärna och kokkärna i kategorin Ste

Eftersom Ste är en pre-abelsk kategori, har varje morfism i den en kärna , en kokkärna, en bild och en sambild. Dessa objekt uppfyller följande naturliga identiteter: [1]

Direkta och omvända gränser i kategorin Ste

Följande naturliga identiteter gäller: [1] [14]

(här --- direkt gräns och --- omvänd gräns i kategorin Ste ).

Grothendieck transformation

Om och är stereotypa utrymmen, då för alla element och formeln

definierar en elementär tensor och formeln

--- elementär tensor

Sats. [1] För alla stereotypa utrymmen och det finns en unik linjär kontinuerlig mappning som mappar elementära tensorer till elementära tensorer : Kartfamiljen definierar en naturlig omvandling av en bifunktion till en bifunktion .

Kartläggningen kallas för Grothendieck-transformationen .

Egenskapen för stereotyp approximation

En stereotyp utrymme sägs ha egenskapen stereotyp approximation , om varje linjär kontinuerlig karta kan approximeras i stereotypa utrymmet av operatörer med ändlig-dimensionella linjära kontinuerliga kartor. Detta tillstånd är svagare än förekomsten av en Schauder-bas i , men formellt starkare än den klassiska approximationsegenskapen (det är dock fortfarande okänt (2013) om stereotyp approximationen sammanfaller med den klassiska).

Sats. [1] För ett stereotypt utrymme är följande villkor likvärdiga: (i) har egenskapen stereotyp approximation; (ii) Grothendieck-transformationen är en monomorfism (i kategorin Ste ); (iii) Grothendieck-transformationen är en epimorfism (i kategorin Ste ); (iv) för varje stereotyp utrymme är Grothendieck-transformationen en monomorfism (i kategorin Ste ); (v) för alla stereotypa utrymmen är Grothendieck-transformationen en epimorfism (i kategorin Ste ). Sats. [1] Om två stereotyp utrymmen och har stereotyp approximation egenskap, då utrymmen , och har också stereotyp approximation egenskap.

I synnerhet, om den har egenskapen stereotyp approximation, gäller detsamma för och .

Applikationer

Som en symmetrisk monoidal kategori genererar Ste begreppen en stereotyp algebra (som en monoid i Ste ) och en stereotyp modul (som en modul i Ste över en sådan monoid). För vilken stereotyp algebra som helst är kategorierna Ste och Ste för vänster och höger stereotypmoduler över relativa kategorier över Ste . [1] Detta skiljer kategorin Ste från andra kända kategorier av lokalt konvexa utrymmen, eftersom tills nyligen endast kategorin Banach -utrymmen och kategorin Fin av ändligdimensionella utrymmen var kända för att ha denna egenskap. Å andra sidan är kategorin Ste så bred, och de medel den ger för att konstruera nya rum är så olika, att detta tyder på att alla resultat av funktionell analys kan omformuleras inom stereotypteorin utan betydande förluster. Efter denna idé kan man försöka att helt ersätta kategorin lokalt konvexa utrymmen i funktionsanalys (och relaterade områden) med kategorin Ste av stereotypa utrymmen för att jämföra de resulterande teorierna för att hitta möjliga förenklingar - detta program tillkännagavs av S. Akbarov 2005 [18] och följande resultat bekräftar dess betydelse:

Anteckningar

  1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 S.S. Akbarov, 2003.
  2. ...eller över fältet för reella tal med en liknande definition.
  3. En mängd kallas rymlig om det för varje helt avgränsad mängd finns en ändlig mängd så att
  4. 1 2 3 S.S. Akbarov, 2008.
  5. Ett lokalt konvext utrymme kallas cocomplete om varje linjär funktional som är kontinuerlig på varje helt avgränsad mängd är kontinuerlig på allt .
  6. Ett lokalt konvext utrymme kallas mättat om det, för att mängden ska vara ett område med noll, räcker att det är konvext, balanserat och att det för varje helt avgränsat mängd finns ett slutet område med noll i en sådan det .
  7. Ett lokalt konvext utrymme kallas ett Ptak-utrymme eller perfekt komplett om något delrum i det dubbla utrymmet är -svagt stängt när det lämnar ett -svagt stängt spår på polen av varje grannskap av noll .
  8. Ett lokalt konvext utrymme kallas hyperkomplett om i det dubbla utrymmet någon absolut konvex uppsättning är -svagt stängd när den lämnar ett -svagt stängt spår på polen av varje grannskap av noll .
  9. M. F. Smith, 1952.
  10. BSBrudovski, 1967.
  11. WCWaterhouse, 1968.
  12. K.Brauner, 1973.
  13. 1 2 S.S. Akbarov, 2013.
  14. 1 2 3 4 S.S. Akbarov (2017 ).
  15. SSAkbarov, ETShavgulidze, 2003.
  16. SSAkbarov (1995 ).
  17. Frågan om tillfälligheter är fortfarande öppen (2013).
  18. SSAkbarov, 2005.
  19. A.Szankowski, 1981.
  20. J.Kuznetsova, 2013

Litteratur