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$X$compacto, $C(X)$ equipado con producto interno, mapas de evaluación continua, demostrar $X$ es finito

Yo estoy trabajando en el siguiente problema de Conway V. 4.

Deje $X$ ser compacto y supppose hay una norma en $C(X)$ que es dado por un producto interior de decisiones $C(X)$ en un espacio de Hilbert tal que para cada a $x \in X$ funcional $\Lambda_x : f\mapsto f(x)$ es continua con respecto al espacio de Hilbert norma. Espectáculo $X$ es finito.

La Idea de enfoque: creo que tenemos que asumir $X$ es infinito y llegar a algún tipo de contradicción.

Los hechos señaló:

  • $\text{ball}{(C(X))}$ es débilmente compacto.

  • $X^* \subset C(X)$, $X^*$ definitivamente es un subespacio, y si es cerrado bajo la norma inducida por el producto interior tenemos $X^*$ es de Hilbert y, por tanto, reflexiva. (Ya no estoy seguro de la closedness de $X^*$ bajo la norma, no estoy seguro de si esto podría ser útil.)

  • La hipótesis es que nos permite extender la noción de un débil-$*$ topología en $X^*$$C(X)$.

  • La continuidad de la $\Lambda_x$'s y Riesz Rep teorema implica que hay un $g \in C(X)$ tal que $\Lambda_x(f) = \langle f,g \rangle = |f(x)| \leq M \langle f,f\rangle^{1/2}$.

No estoy del todo seguro de cómo poner estas piezas juntas. Tenía la esperanza de tener un $X \supset \{x_n\}$$x_n \to x$, y por la debilidad de la compacidad tenemos para cualquier secuencia $\{f_j\} \subset \text{ball}(C(X))$ hay una larga tal que $f_{j_k}$ converge débilmente a algunos $f \in \text{ball}(C(X))$, que, según nuestra hipótesis implica que $f_{j_k}(x_n) \to f(x_n)$$k \to\infty$. También sabemos que $f_{j_k}(x_n) \to f_{j_k}(x)$$n\to \infty$. Pero no hay nada de contradictorio puedo ver que viene a partir de esta observación. Todas las sugerencias se agradece. Gracias.

Edit: tampoco del todo seguro de cómo $X$ compacto encaja exactamente, como creo que no me he tomado ventaja de que el hecho de que en mis observaciones, excepto para afirmando que existe una secuencia convergente.

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Adam Malter Puntos 96

Sugerencia: Usar el uniforme acotamiento principio para mostrar que el espacio de Hilbert norma en $C(X)$ debe ser equivalente a la sup de la norma. Probablemente hay muchos enfoques que puede tomar después de eso, pero un enfoque es que es suficiente para mostrar que el $C(X)$ (con el sup norma) no es reflexiva si $X$ es infinito.

Una solución completa se oculta debajo.

Los funcionales $\Lambda_x$ son pointwise limitada (ya que cada $f\in C(X)$ es un almacén de la función), y por lo tanto debe ser uniformemente acotada. Esto significa exactamente que el mapa de identidad $C(X)\to C(X)$ está delimitado, en el que el dominio tiene nuestro espacio de Hilbert de la norma y el codominio tiene el sup norma. Por la asignación abierta teorema, esto implica que el espacio de Hilbert norma es equivalente a la sup norma en $C(X)$.

Desde cualquier espacio de Hilbert es reflexiva, esto significa $C(X)$ es reflexiva en el sup norma. Por el Riesz-teorema de Markov, el doble de $C(X)$ es el espacio $M(X)$ regular, el complejo de medidas de Borel en $X$, actuando en $C(X)$ por la integración. Si $X$ es infinito, existe un no-aislado punto de $x\in X$, y, a continuación, el funcional $\mu\mapsto\mu(\{x\})$ es un acotado funcional en $M(X)$ que no está dada por la integración de cualquier función continua en $X$. Así que en ese caso $C(X)$ no es reflexiva, y por lo $X$ debe ser finito.

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