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Demuestre que la topología$^*$ débil en el espacio de distribuciones atenuadas no es 1ra contable

Por favor, que me ayude con una prueba de ello (al parecer) conocido el hecho cuya prueba está fuera de mi alcance, aunque he pasado una cantidad considerable de tiempo en busca de seguridad:

Los débiles$^*$ topología en el espacio de templado de distribuciones en las $\mathbb{R}^n$ es no-contables.

Esta declaración es altamente contra-intuitivo para mí, ya sé que la prueba de Schwartz-funciones de espacio metrizable, tiene una métrica derivada de los contables de la familia de semi-normas. ¿Por qué su dual topológico con respecto a pointwise convergencia no sea la primera contables?

Gracias!

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fianchetto Puntos 186

En general, si $X$ es localmente convexo espacio vectorial topológico de innumerables dimensión (como un espacio lineal), entonces los débiles$^*$ topología en $X^*$ no es la primera contables.

Prueba. En la debilidad de los$^*$ topología de una sub-base de los barrios de $0$ es obtenido por los conjuntos de la forma $$ W_{x,\varepsilon}=\{x^*\X^*: |x^*(x)|<\varepsilon\}, \quad \varepsilon>0,\, x\in X, $$ y, por tanto, una base se obtiene por finito de las intersecciones de los anteriores juegos. En particular, si ${\mathcal N}$ es una base de los barrios de $0\in X^*$, entonces para cada a $U\in\mathcal N$, existen $n\in\mathbb N$, $x_1, \ldots x_n\in X$ y $k_1,\ldots k_n\in\mathbb N$, de tal manera que $$ W_{x_1,1/k_1}\cap\cdots\cap W_{x_n,1/k_n}\subconjunto de U. $$ De hecho, si cada una de las $U$ $\mathcal N$ es reemplazado por la intersección $W_{x_1,1/k_1}\cap\cdots\cap W_{x_n,1/k_n}$, entonces la nueva colección de $\mathcal N'$ de estos intersección es todavía una base de barrios de $0$.

Un paso más: El $x_n$'s, puede ser considerado para ser linealmente independientes, por si $$ x_m=c_1x_1+\cdot+c_kx_k, $$ a continuación,$W_{x_1,1/\ell}\cap\cdots\cap W_{x_k,1/\ell}\subset W_{x_m,1/j}$, si $\ell>j(|c_1|+\cdots+|c_k|)$.

Ahora como $\dim X>\aleph_0$ podemos encontrar $y\in X\smallsetminus\mathrm{span}\,\{x_n :n\in\mathbb N\}$. El uso de Hahn-Banach podemos construir una secuencia $\{y_n^*\}_{n\in\mathbb N}\subset X^*$ satisfactorio $$ y_n^*(y)=1 \quad\text{y}\quad y^*_n(x_j)=\frac{1}{n},\,\,\text{para $j=1,\ldots,n$.} $$ Claramente, cada conjunto abierto de la forma $W_{x_1,1/k_1}\cap\cdots\cap W_{x_n,1/k_n}$ contiene un número finito de términos de la progresión $\{y_n^*\}_{n\in\mathbb N}$, mientras que $W_{y,1}$ contiene ninguno de ellos. Por lo tanto $$ U\no\subseteq W_{y,1}, $$ para todos los $U\in\mathcal N$.

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