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En una prueba de la integridad de $L^\infty$

La siguiente es una prueba de la integridad de $L^\infty$ en una conferencia nota de Cazador: enter image description here

Aquí están mis preguntas:

  • Puede uno (literalmente) reemplace $1/m$ en el conjunto de la prueba con $\epsilon$ y reemplace$N_{j,k,m}$$N_{j,k}$?

  • [Añadido:] Para ser más precisos, lo que sería malo si, literalmente, se hace el siguiente cambio en la prueba?

    • cambio "para cada $m\in\mathbb{N}$" a "para cada ${\epsilon>0}$";
    • cambio$1/m$$\epsilon$;
    • cambio$N_{j,k,m}$$N_{j,k}$;
    • cambiar la definición de $N$ a $ N=\bigcup_{j,k\in\mathbb{N}}N_{j,k} $
  • [Added2:] Debido a la confusión de los cambios anteriores, me gustaría escribir explícitamente abajo de la prueba que quiero decir después de que el cambio anterior:

    Si $\{f_k\}_k$ es de Cauchy en $L^\infty$ a continuación, para cada $\color{blue}{\varepsilon > 0}$, existe un $n(\varepsilon) \in \Bbb{N}$ tal que \begin{align} (*) && && \left| f_j(x) - f_k(x) \right| &< \varepsilon \quad \text{for all %#%#% and %#%#%} \end{align} donde $j,k \geq n(\varepsilon)$ es un conjunto null. Vamos $$ N = \color{blue}{\bigcup_{j,k \in \Bbb{N}} N_{j,k}}. $$
    A continuación, $x \in \color{blue}{N_{j,k}^c}$ es un valor nulo conjunto, y para cada $\color{blue}{N_{j,k}}$ la secuencia de $N$ es de Cauchy en $x \in N^c$. Definir medibles $\{f_k(x)\}_{k \in \Bbb{N}}$ por $$ f(x) = \lim_{k \rightarrow \infty} f_k(x) \quad \text{para $\Bbb{R}$} \text{.} $$ Tomando $f:X \rightarrow \Bbb{R}$$x \in N^c$, para cada $k \rightarrow \infty$, existe un $(*)$ tal que $\color{blue}{\varepsilon > 0}$j \geq n(\varepsilon)$n(\varepsilon) \in \Bbb{N}$x \N^c$$ \left| f_j(x) - f(x) \right| \leq \varepsilon \quad \text{for $$ and $f$} \text{.} $f_j \rightarrow f$ It follows that $L^\infty$ is essentially bounded and $j \rightarrow \infty$.

7voto

Eric Towers Puntos 8212

No es tan simple como eso. La unión $$ N = \bigcup_{j,k,m \in \Bbb{N}} N_{j,k,m} $$ is a countable union, so properties of measures hold. If we take the most straightforward implementation of your replacement scheme, we need $$ N = \bigcup_{\substack{j,k\in \Bbb{N} \\ 0 < \varepsilon < \varepsilon_0}} N_{j,k,\varepsilon} $$ which is no longer a countable union. We can avoid this by @zuggg's method: replace $\varepsilon$ with a decreasing sequence $(\varepsilon_m)_m$. But then we don't avoid $m$ and we need to make the extra replacement of $N_{j,k,\varepsilon}$ by $N_{j,k,\varepsilon_m}$ y escribir la justificación de que el reemplazo.

Edit: La pregunta se cambió horas después de haber sido contestadas. La mayor parte de los de arriba aún se mantiene, pero al parecer ser útil para ser más detallado en algunas áreas. Vamos a escribir lo que usted dice que usted desea con la dependencia de $\varepsilon$ hecho explícito (en lugar de al acecho de forma implícita en sus reemplazos):

Supongamos $p = \infty$ $(f_k)_k$ es de Cauchy en $L^\infty$. A continuación, para cada $\varepsilon > 0$, existe un $n(\varepsilon) \in \Bbb{N}$ tal que \begin{align} (*) && && \left| f_j(x) - f_k(x) \right| &< \varepsilon \quad \text{for all %#%#% and %#%#%} \end{align} donde $j,k \geq n(\varepsilon)$ es un conjunto null. Vamos $x \in N_{j,k,\varepsilon}^c$$N_{j,k,\varepsilon}^c$N_\varepsilon$$N_{\varepsilon} = \bigcup_{j,k \in \Bbb{N}} N_{j,k,\varepsilon} \text{.} $x \N_\varepsilon^c$ Then $(f_k(x))_{k \in \Bbb{N}}$ is a null set, and for every $\Bbb{R}$ the sequence $f_\varepsilon:X \rightarrow \Bbb{R}$ is Cauchy in $$. Define measurable $x \N_\varepsilon^c$ by $$ Tomando $f_\varepsilon(x) = \lim_{k \rightarrow \infty} f_k(x) \quad \text{for $$} \text{.} $, para cada $k \rightarrow \infty$, existe un $(*)$ tal que $\varepsilon > 0$j \geq n(\varepsilon)$n(\varepsilon) \in \Bbb{N}$x \N_\varepsilon^c$$ \left| f_j(x) - f_\varepsilon(x) \right| \leq \varepsilon \quad \text{for $$ and $f_\varepsilon$} \text{.} $f_j \rightarrow f_\varepsilon$ It follows that $L^\infty$ is essentially bounded and $j \rightarrow \infty$ in $L^\infty$ es completa.

La última frase no siga. Hemos demostrado que la secuencia de Cauchy converge a algunos esencialmente limitado de la función para cada una selección de $ as $, pero no hemos demostrado que $. This proves that $ $\varepsilon$ (en particular, teniendo finito esencial supremum). Ni siquiera tenemos que los diversos $\lim_{\varepsilon \rightarrow 0} f_\varepsilon$ compatible dominios. ($L^\infty$ podría ser la unión de una innumerable colección de distintos null conjuntos indexados por $f_\varepsilon$, la colección de los números ordinales hasta el primer innumerables ordinal, y cada una de las $X$ podría ser definido sólo en los conjuntos indexados por $E$.) ¿Cómo sabemos que sin la adición de más a la prueba que

  • $f_\varepsilon$ es definido aún una.e., y
  • $E \setminus \{e \in E \mid 0 < e < \varepsilon\}$, que es, en lo esencial supremum de $\lim_{\varepsilon \rightarrow 0} f_\varepsilon$ no crece unboundedly, por ejemplo, como $\lim_{\varepsilon \rightarrow 0} f_\varepsilon \in L^\infty$$f_\varepsilon$?

Bueno, vamos a $1/\varepsilon$$\varepsilon \rightarrow 0$, ...

Por otro lado, el original de la prueba se cierra la dependencia de la $\varepsilon_m \rightarrow 0$ en la unión definiendo $m \rightarrow \infty$, lo $m$ $N$ son independientes de $N$. Si usted desea hacer su sustituciones y el cierre de la dependencia de la $f$ en la unión definiendo $m$, debe lidiar con la multitud de unión de null establece -- no imposible porque están anidados -- o tomar una secuencia de $\varepsilon$s va a cero y discuten acerca de que la secuencia sugerida por la línea "Bueno, vamos a $N$$\varepsilon$, ..." justo antes de este párrafo.

1voto

Alya Puntos 2106

Iluminada por la discusión de esta cuestión:

En Rudin la prueba de la integridad de $L^\infty$,

Llego a la conclusión de que la prueba en "Added2" en OP es correcta. Más precisamente, me reescribir de la siguiente manera.

Definir para cada una de las $j,k\in\mathbb{N}$ un conjunto null $N_{j,k}$ tal que $$ |f_j(x)-f_k(x)|>\|f_j-f_k\|_\infty\quad\textrm{para todo }x\N_{j,k}. $$ Supongamos $\{f_k\}_{k=1}^\infty$ es de Cauchy en $L^\infty$. A continuación, para cada $\color{blue}{\epsilon > 0}$ existe $n(\epsilon)\in\mathbb{N}$ tal que $$ \|f_j-f_k\|_\infty\leq\epsilon\quad\textrm{para todo }j,k\geq n(\epsilon). $$ lo que implica que \begin{align} (*) && && \left| f_j(x) - f_k(x) \right| &\leq \epsilon \quad \text{for all %#%#% and %#%#%} \end{align} donde $j,k \geq n(\epsilon)$ es un conjunto null. Vamos $$ N = \color{blue}{\bigcup_{j,k \in \Bbb{N}} N_{j,k}}. $$
A continuación, $x \in \color{blue}{N_{j,k}^c}$ es un conjunto null. Tenga en cuenta también que $$ N^c = \color{blue}{\bigcap_{j,k \in \Bbb{N}} N^c_{j,k}}. $$ Para cada $\color{blue}{N_{j,k}}$ la secuencia de $N$ es de Cauchy en $x \in N^c$.

Definir una función medible $\{f_k(x)\}_{k \in \Bbb{N}}$ por $$ f(x) = \lim_{k \rightarrow \infty} f_k(x) \quad \text{para $\Bbb{R}$} $$ y $f:X \rightarrow \Bbb{R}$$x \in N^c$. Tomando $f(x)=0$$x\in N$, para cada $k \rightarrow \infty$, existe un $(*)$ tal que $\color{blue}{\epsilon > 0}$j \geq n(\epsilon)$n(\epsilon) \in \Bbb{N}$x \N^c$$ \left| f_j(x) - f(x) \right| \leq \epsilon \quad \text{for $$

De ello se desprende que $ and $ es esencialmente limitado y $} \text{.} $$f$$f_j \rightarrow f$.

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