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Problema fundamental sobre topología débil (sigue siendo una función continua)

Conozco la definición de topología débil:

Sea $\mathcal{B}$ sea un espacio de Banach de dimensión infinita. La topología débil en $\mathcal{B}$ es la topología generada por $\Sigma = \lbrace \varphi^{-1}(U); \varphi \in \mathcal{B}^{*} \rbrace $ donde $U \subset \mathbb{F} $ está abierto. Es decir, la topología más gruesa en $\mathcal{B}$ tal que cada elemento de $X^{*}$ sigue siendo una función continua.

Mi pregunta es ¿qué es "sigue siendo una función continua"?

Así que si tengo la topología peor que la topología débil, algunos elementos $\phi$ de $\mathcal{B}^*$ no son continuas. ¿Qué hacen estos $\phi$ ¿Qué aspecto tiene? Además, cómo saber si la topología es la topología débil; parece difícil dar con una función en $\mathcal{B}^*$ que no es continua.

Me resulta difícil entenderlo. ¿Hay algún ejemplo concreto para explicarlo?

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Dick Kusleika Puntos 15230

$\mathcal{B}^\ast$ es el conjunto de funciones lineales continuas de $\mathcal{B}$ à $\mathbb{F}$ donde $\mathcal{B}$ tiene la topología de norma y $\mathbb{F}$ su topología habitual (ya sean los reales o los números complejos).

Así que todos $\phi$ ya eran "fuertes"-continuos (como se dice). Resulta que si definimos la topología débil de esta manera una función lineal $\phi: \mathcal{B} \to \mathbb{F}$ es continua fuerte si es continua débil. Así que obtenemos exactamente las mismas funciones continuas en el espacio de Banach bajo ambas topologías, sólo que la topología débil está más directamente relacionada con su continuidad, por así decirlo.

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MartinMoizard Puntos 1381

Esta es mi forma de entenderlo. Podemos definir varias topologías sobre un espacio vectorial para convertirlo en un espacio vectorial topológico. Si $\tau_2$ es más débil que $\tau_1$ ( $\tau_1\supset \tau_2$ ) , entonces $(X,\tau_1)$ tiene una función lineal más continua que $(X,\tau_2)$ . Por ejemplo $X$ dotado de una topología trivial, digamos $\tau=\{\emptyset, X\}$ entonces la única función lineal conitnua sobre ella es $f=0$ . Si $\tau=2^X$ cualquier función lineal sobre $X$ es continua. La topología más gruesa es la topología más débil para asegurarse de que el número de funcionales lineales continuos no disminuye. En otras palabras, el elemento de $X'$ "sigue siendo una función continua"

En el espacio $B$ tienes dos topologías: la débil y la fuerte $\tau_w,\tau_s$ . Es obvio que $\tau_w\subset \tau_s$ . es decir, es más débil que la topología fuerte, por eso se llama débil. Recordemos que un funcional sobre $(X,\tau)$ es continua si y sólo si $f^{-1}(U)\in \tau$ para cualquier conjunto abierto en $\mathbb{F}$ .

Entonces se pueden introducir dos tipos de continuidades sobre $B$ . Si $f\in X'$ entonces la definición de topología débil muestra que $f$ es también una función lineal continua sobre $(X,\tau_w)$ Por otra parte, cualquier $f$ que es continua débil, se puede demostrar que $f\in X'$ .

Pon un ejemplo: Pongamos $X=L^2(\Omega)$ y $Y=C_0^\infty(\Omega)$ y establece $F_h(g)=\int_\Omega h(x) g(x) dx$ . Entonces es un funcional lineal (fuerte) continuo sobre $X$ . Si definimos la topología más gruesa basándonos en $\{F_f\}_{f\in Y}$ en lugar de $X'$ . Esta topología $\tau_Y$ es aún más débil que la inducida por $X'$ . Existen algunas funciones lineales continuas en $X'$ no son continuos en $(\tau, Y_\tau)$ . En realidad, un $\Lambda$ es continua en $(\tau, Y_\tau)$ sólo si $\Lambda=F_{f}$ para algunos $f\in Y$ . Mientras tanto, $\Lambda\in X'$ sólo si $\Lambda=F_{f}$ para algunos $f\in X$ .

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