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Ptolomaeus

铁杆木虫 (正式写手)

[交流] 请教Hilbert空间一个证明~

试证:完备Hilbert空间中任何非空凸闭集套有非空的交。
是Kolmogorov的函数论与泛函分析初步里的习题,甚为头疼啊。。。

[ Last edited by Ptolomaeus on 2009-12-5 at 12:50 ]
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dingleimilan

金虫 (正式写手)

★ ★
小木虫(金币+0.5):恭喜抢沙发,给个红包
haixing2008(金币+1,VIP+0):多谢交流! 12-5 09:55
这个证明的关键好像在于存在凸性
2楼2009-12-05 00:29:51
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Pchief

铁杆木虫 (正式写手)

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
小木虫(金币+0.2):抢了个小板凳,给个红包
haixing2008(金币+6,VIP+0):多谢交流!多谢解答!鼓励一下! 12-5 09:55
非空凸闭集套?严格定义是怎样的?

我对“凸闭集套”这个名词的理解是这样的:

原空间的一列子集{C_{n}},每个C_{n}是凸的闭集,且包含下一个集合C_{n+1}, n=1,2, ... .

如果是这样理解法,那么这个定理的结论根本不成立,反例:

令原空间为实数集,范数为通常的绝对值,考虑这样一列集:

C_n = [n, +∞).

可以验证每个C_n是凸闭集且包含C_{n+1},但 ∩C_{n} 是空的。

要么是我理解不对,要么楼主还少写了条件,好比说C_{n}应该有界或紧致之类
3楼2009-12-05 03:38:04
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bluesine

铁杆木虫 (职业作家)

科苑小木虫

★ ★
formleaf(金币+2,VIP+0):谢谢你的参与! 12-5 13:28
引用回帖:
Originally posted by Pchief at 2009-12-5 03:38:
非空凸闭集套?严格定义是怎样的?

我对“凸闭集套”这个名词的理解是这样的:

原空间的一列子集{C_{n}},每个C_{n}是凸的闭集,且包含下一个集合C_{n+1}, n=1,2, ... .

如果是这样理解法,那么这个定理 ...

你自己都说了,每个C_{n}是个闭集,那么你的例子中[n, +∞)是不是个闭集咧》???定理没有问题,楼主可以参考闭区间套定理试试,应该是没有问题的
板凳要做十年冷文章不发一个字
4楼2009-12-05 11:22:36
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Ptolomaeus

铁杆木虫 (正式写手)

★ ★
bluesine(金币+2,VIP+0):感谢参与,欢迎常来数学板块 12-6 12:00
引用回帖:
Originally posted by Pchief at 2009-12-5 03:38:
非空凸闭集套?严格定义是怎样的?

我对“凸闭集套”这个名词的理解是这样的:

原空间的一列子集{C_{n}},每个C_{n}是凸的闭集,且包含下一个集合C_{n+1}, n=1,2, ... .

如果是这样理解法,那么这个定理 ...

我错了,漏打了有界这个条件。

我重述一下题目:试证:在Hilbert空间中(即完备的内积空间,不一定可分),任意有界非空闭凸集套都有非空的交。其中“凸”是指对于线性空间是凸集,“闭”是指对于内积诱导的拓扑是闭集,“非空集套”就是递减集列,其中任意有限个交是非空的。

注:这是完备度量空间中闭球套定理的推广。

请各位高手指教~

[ Last edited by Ptolomaeus on 2009-12-5 at 12:10 ]
5楼2009-12-05 12:09:49
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Pchief

铁杆木虫 (正式写手)

★ ★ ★
bluesine(金币+3,VIP+0):感谢您的解答,欢迎常来数学板块。 12-6 12:01
因为上传附件不好使,只能手打,比较难看,将就了


设{C_{n}} 是Hilbert空间X中的有界凸闭集,而且每个C_{n}包含下一个集合C_{n+1}。

在每个 C_{n} 中取一个点 x_{n},因为 X 是自反的,所以有界集 C_{1} 是弱列紧的,于是 {x_{n}} 作为 C_{1} 中的点列,有子列 {x_{n_k}} 弱收敛到某个 x ,不失一般性可以设 {x_{n}} 本身弱收敛到 x, 再由Mazur定理,存在 x_{n} 的凸组合序列 {y_{n}} 按范数收敛到 x,因为C_{1}为凸集,每个 y_{n}∈C_{1},又C_{1} 为 闭集,最后得 x∈C_{1}。

重复上述推理得 x∈C_{2},x∈C_{3},等等,因此 x∈∩C_{n},结论得证。

[ Last edited by Pchief on 2009-12-6 at 06:02 ]
6楼2009-12-05 23:06:20
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Pchief

铁杆木虫 (正式写手)

★ ★
dingleimilan(金币+2,VIP+0):多谢交流 12-6 12:49
以上证明只用到 X 为自反Banach空间这个条件,因此结论对任意自反Banach空间仍然成立。

至于4楼我就不多说了,自己回去温习闭集的定义
7楼2009-12-05 23:11:21
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再见北极雪

木虫 (著名写手)

快乐家族之打酱油的小伙计


bluesine(金币+1,VIP+0):鼓励新虫子!感谢参与,欢迎常来数学板块~ 12-6 12:02
这个我们正在学,暂时还不懂!呵呵,支持一下啊
8楼2009-12-06 11:34:30
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smf2828

木虫 (正式写手)

把经典的泛函分析书看透了,就可以了
9楼2009-12-06 16:55:47
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