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Operador compacto mapas débilmente convergentes secuencias en secuencias fuertemente convergentes

He encontrado la siguiente propiedad de los operadores compactos en una prueba, y yo no puedo probarlo.

Probar que si $T \in \mathcal{L}(E,F)$ es compacto, y si $u_n \rightharpoonup u$ (la secuencia converge débilmente a$u$$\sigma(E,E^*)$), a continuación, $Tu_n \to Tu$ fuertemente en $F$.

Yo era capaz de demostrar que $Tu_n$ tiene un convergentes larga ($u_n \rightharpoonup u$ implica que el $(u_n)$ está delimitado en $E$. Luego, debido a que $T$ es compacto, se debe seguir ese $(Tu_n)$ debe contener algunos convergentes larga), pero no consiguió finalizar la prueba.

Cualquier referencia o sugerencias son bienvenidos.

49voto

Martin Puntos 2000

Hacer uso del siguiente lema topológico.

Lemma Que $X$ ser un espacio topológico y una secuencia de elementos de $\mathbf{x}=(x_n)_{n\in \mathbb{N}}$ $X$. Si cada subsequence de $\mathbf{x}$ contiene un subsequence convergente a $x$ y $x_n \to x$.

18voto

Esto es cierto, también, por la siguiente razón:

Como ya ha demostrado que existe una muy convergentes larga, vamos a decir $ Tu_{n_k} \to u^* $$ k \to \infty $. A continuación, por la debilidad de la convergencia de $ u_n \rightharpoonup u $ usted obtiene inmediatamente que $ Tu_n \rightharpoonup Tu $. Ahora bien, desde una fuerte convergencia implica la debilidad de la convergencia y de la unicidad del límite de una débil convergente de la secuencia debe ser verdad que

$ u^*= Tu $.

Por lo tanto, $ Tu $ es un punto límite de la secuencia de $ (Tu_n)_{n \in \mathbb{N}} $. Ahora sólo hay una cosa a la izquierda para demostrar su estado de cuenta

Reclamo: no Hay ningún otro punto límite, por lo tanto debe ser el límite.

Prueba: Supongamos que existe otro punto límite $ z $ de la secuencia de $ (Tu_n)_{n \in \mathbb{N}} $. De nuevo, debe haber una larga $ (Tu_{n_m})_{m \in \mathbb{N}} $ convergentes a $ z $. Por lo tanto, esta subsequence $ u_{n_m} \rightharpoonup u$. El último paso, el uso de la misma argumentación que arriba a la conclusión de que la $ z = Tu = u^*$.

Por lo tanto,$ Tu_n \to Tu $$ n\to \infty $.

Para ser precisos, en este punto, usted sabe que

$ Tu_{n_k} \to Tu $ , y que el límite de $ Tu $ es el único punto límite de $ (Tu_n)_{n\in \mathbb{N}} $. Utilizar ahora una contradicción en el argumento para probar que el $ Tu_n\to Tu $.

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