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En el compacity del espacio de probabilidad medidas de

Deje $X$ ser un espacio métrico, y denotan por $\mathcal{P}(X)$ el conjunto de medidas de probabilidad en $X$. Estoy interesado en demostrar que los si $X$ es compacto entonces $ \mathcal{P}(X)$ must be compact in the weak-* topology, which is induced by the convergence against $C_b(X)$, que es la delimitada funciones continuas.

Desde $\mathcal{P}(X) \subset (C_b(X))^*$, y la unidad de la bola de $(C_b(X))^*$ es compacto en el débil-* topología (por Banach-Alaoglu), todo lo que queda por hacer es demostrar que $\mathcal{P}(X)$ es débil-* cerrado. Esto debería ser fácil, pero estoy atascado: ¿de dónde viene el compacity de $X$? (El resultado es obviamente falso para no compacta $X$: considere una secuencia de delta medidas de $\delta_{x_n}$$x_n \in \mathbb{R}, x_n \to \infty$.)

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goric Puntos 5230

La otra respuesta es correcta, pero un poco breve, así que me decidí a añadir un par de palabras.

Vamos a empezar con la representación de Riesz: Para un localmente compacto Hausdorff espacio de $X$, el mapa de tomar el finito firmado regular medida de Borel $\mu$ a la funcional $f\mapsto \langle f,\mu\rangle:= \int f\,d\mu$ es un isomorfismo isométrico del espacio de Banach $M_r(X)$ sobre el doble de la Espacio de Banach $C_0(X)$. Aquí $C_0(X)$ es el espacio de funciones continuas que se desvanecen en el infinito, y la norma en $M_r(X)$ es el total de la variación de la norma.

Ahora Banach-Alaoglu garantiza que la unidad de la bola en $C_0(X)^*$ es débil${}^*$ compacto, que corresponde a la vaga compacidad de las medidas. Sin embargo, en general, la unidad de la esfera en $C_0(X)^*$ no es débil${}^*$ cerrado y, por tanto, no compacto. Tenga en cuenta sin embargo que el cono $\cal P$ de los elementos positivos de la $M_r(X)$ es vagamente cerrado: $${\cal P}=\bigcap_{f\in C_0(X)_+} \left\{\mu: \langle f,\mu\rangle \geq 0\right\},$$ por lo que su intersección con la unidad de la bola es compacto.

La intuición es que la parte positiva de la unidad de la esfera es pequeño, por lo bien podría ser compacto, aunque el conjunto de la esfera en sí misma no lo es.

Entonces, ¿cómo la compacidad de $X$ entrar en la foto? Si $X$ es compacto, a continuación, $C_0(X)=C_b(X)$ y de la vaga y débil topologías de medidas coinciden. En particular, la función constante "1" pertenece a $C_0(X)$ por lo que el espacio de probabilidad de medidas es el conjunto compacto $$ {\cal P}\cap \{\mu: \|\mu\|\leq 1\}\cap \{\mu: \langle 1,\mu\rangle =1\}.$$

8voto

Srikanth Puntos 1

El uso de Riesz teorema de representación. Suponga que tiene una débil-* límite. Esto es necesariamente positiva funcional en $C_0(X) = C_b(X)$, con la norma $1$. Así que usted está listo.

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