Espacio dual fuerte
En análisis funcional y en otras áreas relacionadas de las matemáticas, el espacio dual fuerte de un espacio vectorial topológico (EVT) es el espacio dual de equipado con la topología (dual) fuerte o topología de convergencia uniforme en subconjuntos acotados de donde esta topología se denota por o La topología polar más gruesa se llama topología débil.
El espacio dual fuerte juega un papel tan importante en el análisis funcional moderno, que generalmente se supone que el espacio dual continuo tiene una topología dual fuerte a menos que se indique lo contrario. Para enfatizar que el espacio dual continuo, tiene una topología dual fuerte, se puede escribir o .
Topología dual fuerte
En todo momento, se supondrá que todos los espacios vectoriales están sobre el cuerpo de los números reales o de los números complejos
Definición a partir de un sistema dual
Sea un par dual de espacios vectoriales sobre el cuerpo de los números reales o de los números complejos Para cualquier y cualquier se define
Ni ni tienen una topología, por lo que se dice que un subconjunto está delimitado por un subconjunto si es para todos los Entonces, un subconjunto se llama acotado si y solo si
Esto es equivalente a la noción habitual de subconjuntos acotados cuando a se le da la topología débil inducida por que es una topología localmente convexa de Hausdorff.
Sea la familia de todos los subconjuntos delimitados por elementos de ; es decir, es el conjunto de todos los subconjuntos tales que para cada
Entonces, la topología fuerte en también denotada por o simplemente o si se entiende el emparejamiento , se define como la topología localmente convexa en generada por las seminormas de la forma
La definición de la topología dual fuerte se realiza ahora como en el caso de un EVT. Téngase en cuenta que si es un EVT cuyo espacio dual continuo separa puntos en entonces es parte de un sistema dual canónico donde En el caso especial en el que es un espacio localmente convexo, la topología fuerte en el espacio dual (continuo) (es decir, en el espacio de todos los funcionales lineales continuos ) se define como la topología fuerte y coincide con la topología de convergencia uniforme en conjuntos acotados en , es decir, con la topología en generada por las seminormas de la forma
donde opera sobre la familia de todos los conjuntos acotados en El espacio con esta topología se denomina espacio dual fuerte del espacio y se denota por
Definición en un EVT
Supóngase que es un espacio vectorial topológico (EVT) sobre el cuerpo Sea cualquier sistema fundamental de conjuntos acotados de ; es decir, es una familia de subconjuntos acotados de de modo que cada subconjunto acotado de es un subconjunto de algún . Entonces, el conjunto de todos los subconjuntos acotados de forma un sistema fundamental de conjuntos acotados de Una base de entornos cerrados del origen en viene dada por los conjuntos polares:
ya que está por encima de ). Esta es una topología localmente convexa dada por el conjunto de seminormas en
ya que se extiende sobre
Si es normado, entonces también lo es y será de hecho un espacio de Banach. Si es un espacio normado con la norma , entonces tiene una norma canónica (la norma de operador) dada por . La topología que esta norma induce en es idéntica a la topología dual fuerte.
Bidual
El bidual o segundo dual de un EVT a menudo denotado por es el dual fuerte del dual fuerte de
donde denota dotado de la topología dual fuerte A menos que se indique lo contrario, generalmente se supone que el espacio vectorial está dotado de la topología dual fuerte inducida en él por , en cuyo caso se le llama bidual fuerte de ; esto es,
donde el espacio vectorial está dotado de la topología dual fuerte
Propiedades
Sea un EVT localmente convexo.
- Un subconjunto convexo equilibrado débilmente compacto de está acotado en [1]
- Cada subconjunto débilmente acotado de está fuertemente acotado.[2]
- Si es un espacio barrilado, entonces la topología de es idéntica a la topología dual fuerte y a la topología de Mackey en
- Si es un espacio localmente convexo metrizable, entonces el dual fuerte de es un espacio bornológico si y solo si es un espacio infrabarrilado, si y solo si es un espacio barrilado.[3]
- Si es un EVT localmente convexo de Hausdorff, entonces es metrizable si y solo si existe un conjunto numerable de subconjuntos acotados de tal que cada subconjunto acotado de esté contenido en algún elemento de [4]
- Si es localmente convexo, entonces esta topología es más fina que todas las demás topologías en cuando se consideran solo cuyos conjuntos son subconjuntos de
- Si es un espacio bornológico (por ejemplo, un espacio metrizable o un espacio LF), entonces es completo.
Si es un espacio barrilado, entonces su topología coincide con la topología fuerte en y con la topología de Mackey generada por el emparejamiento
Ejemplos
Si es un espacio vectorial normado, entonces su espacio dual (continuo) con la topología fuerte coincide con el espacio de Banach dual ; es decir, con el espacio con la topología inducida por la norma de operador. Por el contrario, la topología en es idéntica a la topología inducida por la norma en
Véase también
- Topología dual
- Sistema dual
- Anexo:Topologías
- Topología polar
- Espacio reflexivo
- Espacio semirreflexivo
- Topología fuerte
- Topologías sobre espacios de aplicaciones lineales
Referencias
- ↑ Schaefer y Wolff, 1999, p. 141.
- ↑ Schaefer y Wolff, 1999, p. 142.
- ↑ Schaefer y Wolff, 1999, p. 153.
- ↑ Narici y Beckenstein, 2011, pp. 225-273.
Bibliografía
- Narici, Lawrence; Beckenstein, Edward (2011). Topological Vector Spaces. Pure and applied mathematics (Second edición). Boca Raton, FL: CRC Press. ISBN 978-1584888666. OCLC 144216834.
- Rudin, Walter (1991). Functional Analysis. International Series in Pure and Applied Mathematics 8 (Second edición). New York, NY: McGraw Hill Education. ISBN 978-0-07-054236-5. OCLC 21163277.
- Schaefer, Helmut H.; Wolff, Manfred P. (1999). Topological Vector Spaces. GTM 8 (Second edición). New York, NY: Springer New York Imprint Springer. ISBN 978-1-4612-7155-0. OCLC 840278135.
- Trèves, François (2006) [1967]. Topological Vector Spaces, Distributions and Kernels. Mineola, N.Y.: Dover Publications. ISBN 978-0-486-45352-1. OCLC 853623322.
- Wong (1979). Schwartz spaces, nuclear spaces, and tensor products. Berlin New York: Springer-Verlag. ISBN 3-540-09513-6. OCLC 5126158.
Datos: Q96406607