Cho G là một nhóm compact địa phương. Ta quy ước một lần cho tất cả rằng các độ đo μ1,…,μn trên G được gọi là chập được nếu chúng chập được đối với ánh xạ
(x1,x2,…,xn)↦x1x2⋯xn;
và chính bằng ánh xạ này mà tích chập ∗iμi sẽ luôn luôn được lấy. Nếu s∈G,t∈G, thì
(1)
εs∗εt=εst.
Nếu s∈G và μ∈M(G), thì
(2)
εs∗μ=γ(s)μ
(3)
μ∗εs=δ(s−1)μ
theo §1, No. 1, Ví dụ 3. Nếu G là Abel, việc nói rằng μ1 và μ2 khả hợp theo phép chập là tương đương với việc nói rằng μ2 và μ1 khả hợp theo phép chập, và khi đó ta có μ1∗μ2=μ2∗μ1. Khi G không Abel, có thể xảy ra việc μ1 và μ2 khả hợp theo phép chập mà μ2 và μ1 lại không như vậy (Bài tập 12).
Mệnh đề 1
— Cho G là một nhóm compact địa phương, λ,μ,ν là các độ đo =0 trên G.
(i) Nếu λ,μ,ν chập được với nhau, thì λ và μ, ∣λ∣∗∣μ∣ và ν, μ và ν, λ và ∣μ∣∗∣ν∣ cũng chập được với nhau, và ta có
λ∗μ∗ν=(λ∗μ)∗ν=λ∗(μ∗ν).
(ii) Nếu λ và μ có thể lấy tích chập, cũng như ∣λ∣∗∣μ∣ và ν, thì λ,μ,ν có thể lấy tích chập. Tương tự nếu μ và ν có thể lấy tích chập, cũng như λ và ∣μ∣∗∣ν∣.
Điều này suy ra từ Mệnh đề 1 của §1, No. 2.
Có thể tồn tại các độ đo λ,μ,ν trên G sao cho các tích chập λ∗μ, (λ∗μ)∗ν, μ∗ν, λ∗(μ∗ν) đều được xác định, nhưng (λ∗μ)∗ν=λ∗(μ∗ν) (xem Bài tập 4).
Cho ρ là một hàm hữu hạn nửa liên tục dưới >0 trên G sao cho ρ(st)≤ρ(s)ρ(t) với mọi s,t trong G. Ta ký hiệu bởi Mρ(G) không gian vectơ các độ đo λ trên G sao cho ρ khả tích đối với λ, và bởi ∥λ∥ρ (hoặc đơn giản là ∥λ∥) chuẩn ∫Gρ(s)d∣λ∣(s) trên không gian này. Khi ρ=1, ta thu được tập hợp M1(G) các độ đo bị chặn trên G.
Mệnh đề 2
(i) Hai phần tử bất kỳ của Mρ(G) đều có thể chập được. (ii) Đối với phép chập, và đối với chuẩn ∥λ∥, Mρ(G) là một đại số chuẩn đầy đủ, nhận εe làm phần tử đơn vị. (iii) C′(G)là một đại số con của Mρ(G).
Cho λ,μ thuộc Mρ(G), và ta sẽ chỉ ra rằng λ và μ có thể chập được. Cho f∈K+(G). Vì ρ là >0 và nửa liên tục dưới, tồn tại một hằng k>0 sao cho f≤kρ. Khi đó
∫∗f(st)d∣λ∣(s)d∣μ∣(t)≤k∫∗ρ(st)d∣λ∣(s)d∣μ∣(t)
≤k∫∗ρ(s)ρ(t)d∣λ∣(s)d∣μ∣(t)
=k(∫∗ρ(s)d∣λ∣(s))(∫∗ρ(t)d∣μ∣(t))
(Ch. V, §8, No. 3, Hệ quả 1 của Mệnh đề 8). Do đó (s,t)↦f(st) là khả tích đối với (λ⊗μ), suy ra λ và μ chập được. Mặt khác, dùng Ch. V (§1, Mệnh đề 4, §6, Mệnh đề 2, §8, Hệ quả 1 của Mệnh đề 8) và sự kiện rằng (s,t)↦ρ(s)ρ(t) là nửa liên tục dưới trên G×G, ta có
Ta thấy rằng λ∗μ∈Mρ(G) và ∥λ∗μ∥≤∥λ∥⋅∥μ∥. Theo Mệnh đề 1, Mρ(G) là một đại số. Ánh xạ λ↦ρ⋅λ là một ánh xạ tuyến tính đẳng cự θ từ Mρ(G) vào M1(G); nếu μ∈M1(G) thì 1/ρ, vốn bị chặn địa phương và nửa liên tục trên, là khả tích địa phương đối với μ, và ρ là khả tích đối với (1/ρ)⋅μ, do đó (1/ρ)⋅μ∈Mρ(G); điều này chứng tỏ rằng θ là toàn ánh; vì thế Mρ(G) là một đại số định chuẩn đầy đủ. Sau hết, hiển nhiên là εe là một phần tử đơn vị của Mρ(G) và C′(G) là một đại số con của Mρ(G) (§1, No. 4, Hệ quả của Mệnh đề 5).
Nếu ρ=1, Mệnh đề 2, (i) và (ii) cũng suy ra từ §1, Mệnh đề 2.
Mệnh đề 3
Cho μ1,…,μn là các độ đo trên G. Nếu mọi μi, trừ nhiều nhất một, đều có giá compắc, thì các μi là khả chập.
Thật vậy, gọi Si là giá của μi, và giả sử rằng Si là compắc với i=i0. Cho K là một tập con compắc của G. Tập hợp các (x1,…,xn)∈∏iSi sao cho x1x2⋯xn∈K là compắc, vì các điều kiện xi∈Si với mọi i, x1x2⋯xn∈K kéo theo
xi0∈Si0−1−1⋯S1−1KSn−1⋯Si0+1−1.
Vậy các μi là khả chập (§1, No. 4, Mệnh đề 4).
Mệnh đề 4
Ánh xạ (λ,μ)↦λ∗μ (tương ứng, (λ,μ)↦μ∗λ), trong đó λ∈C′(G), μ∈M(G), xác định trên M(G) cấu trúc của một môđun trái (tương ứng, phải) trên đại số C′(G).
Điều này suy ra từ các Mệnh đề 1 và 3.
Mệnh đề 5
Cho λ là một độ đo Haar trái (tương ứng, phải) trên G, và μ∈M1(G). Khi đó μ và λ (tương ứng, λ và μ) chập được, và μ∗λ=μ(1)λ (tương ứng, λ∗μ=μ(1)λ).
Ta có thể giả sử rằng μ⩾0. Cho f∈K+(G). Khi λ là một độ đo Haar trái,
∫∗dμ(x)∫∗f(xy)dλ(y)=∫∗dμ(x)∫f(y)dλ(y)=λ(f)∥μ∥,
do đó hàm (x,y)↦f(xy) là khả tích đối với (μ⊗λ), và tích phân của nó đối với μ⊗λ là λ(f)∥μ∥. Ta lập luận tương tự khi λ là một độ đo Haar phải.
Mệnh đề 6
Cho μ và ν là hai độ đo khả tích chập trên G. Cho χ là một biểu diễn liên tục của G trong C∗. Khi đó χ⋅μ và χ⋅ν là khả tích chập và (χ⋅μ)∗(χ⋅ν)=χ⋅(μ∗ν).
Cho f∈K(G). Khi đó fχ∈K(G), do đó hàm
(x,y)↦f(xy)χ(xy)=f(xy)χ(x)χ(y)
trên G×G là khả tích đối với μ⊗ν; do đó hàm (x,y)↦f(xy) là khả tích đối với (χ⋅μ)⊗(χ⋅ν); do đó χ⋅μ và χ⋅ν là khả hợp chập. Hơn nữa,
Cho G và G' là hai nhóm compact địa phương, u là một biểu diễn liên tục của G trong G', và μ1,…,μn là các độ đo trên G, tất cả đều =0. Khi đó các khẳng định sau là tương đương: (i) u là μi-thực sự với mọi i, và các độ đo u(∣μi∣) chập được; (ii) các μi chập được và u là thực sự đối với ∗i(∣μi∣). Khi các điều kiện này được thỏa mãn,
∗iu(μi)=u(∗iμi).
Điều này suy ra từ §1, No. 2, Hệ quả của Mệnh đề 1.
Hệ quả
Cho G là một nhóm compact địa phương, μ1,…,μn là các độ đo trên G. Để dãy (μi)1≤i≤n chập được, điều kiện cần và đủ là dãy (μˇn−i)0≤i≤n−1 cũng vậy, trong trường hợp đó
(μ1∗⋯∗μn)∨=μˇn∗⋯∗μˇ1.
Điều này suy ra từ Mệnh đề 7 khi xét đẳng cấu x↦x−1 của G lên nhóm đối.
2. Trường hợp một nhóm tác động trên một không gian
Cho X là một không gian compact địa phương mà trên đó một nhóm compact địa phương G tác động liên tục bên trái bởi
(s,x)↦s⋅x.
Nếu μ1,…,μn là các độ đo trên G và ν là một độ đo trên X, thì ta sẽ nói rằng chúng khả tích chập nếu chúng như vậy đối với ánh xạ (s1,…,sn,x)↦s1⋯snx từ Gn×X vào X, và tích chập của chúng được hiểu theo nghĩa của ánh xạ này.
Nếu s∈G và x∈X, thì
(4)
εs∗εx=εsx.
Nếu s∈G và μ∈M(X), thì
(5)
εs∗μ=γ(s)μ
theo §1, No. 1, Ví dụ 3.
Mệnh đề 8
— Cho μ là một độ đo trên G, ν là một độ đo trên X. (i) Nếu μ có giá compact, thì μ và ν chập được. (ii) Nếu ν có giá compact, và nếu G tác động một cách đúng lên X, thì μ và ν chập được. Điều này suy ra từ Mệnh đề 4 của §1, No. 4.
Mệnh đề 9
— Đối với phép chập, M1(X) là một môđun trái trên M1(G), còn M(X) và C′(X) là những môđun trái trên C′(G). Điều này suy ra từ Mệnh đề 8, và từ §1, các Mệnh đề 1, 3 và Hệ quả của Mệnh đề 5.
Mệnh đề 10
— Cho μ là một độ đo trên G, ν là một độ đo trên X, μ và ν có thể chập được. Giả sử thêm rằng tồn tại một độ đo dương β trên X sao cho γ(s)ν có cơ sở β với mọi s∈G. Khi đó μ∗ν có cơ sở β. Cho K là một tập con compắc β-không đáng kể của X. Khi đó K là γ(s)∣ν∣-không đáng kể với mọi s∈G. Bây giờ,
∣μ∣∗∣ν∣=∫G(εs∗∣ν∣)d∣μ∣(s)
(§1, No. 5, Mệnh đề 7), và ánh xạ s↦εs∗∣ν∣ liên tục mơ hồ (§2, Mệnh đề 6). Do đó K là ∣μ∣∗∣ν∣-không đáng kể theo Chương V, §3, No. 3, Định lý 1. Vậy ∣μ∣∗∣ν∣ có cơ sở β (Chương V, §5, No. 5, Định lý 2).
3. Phép chập và các biểu diễn tuyến tính
Mệnh đề 11
— Cho G là một nhóm compact địa phương, E là một không gian lồi địa phương tựa-đầy đủ, U là một biểu diễn liên tục của G trong E. (i) Nếu λ∈C′(G), μ∈C′(G), thì U(λ∗μ)=U(λ)U(μ). (ii) Giả sử rằng E là một không gian Banach, và đặt ρ(s)=∥U(s)∥ với s∈G. Nếu λ∈Mρ(G), μ∈Mρ(G), thì U(λ∗μ)=U(λ)U(μ). Cho λ,μ thuộc C′(G). Với mọi x∈E ta có, khi áp dụng đặc biệt các Mệnh đề 1 và 4 của Ch. VI, §1, No. 1,
U(λ∗μ)x=∫GU(s)xd(λ∗μ)(s)
=∫G×GU(st)xdλ(s)dμ(t)=∫G×GU(s)U(t)xdλ(s)dμ(t)
=∫GU(λ)U(t)xdμ(t)=U(λ)∫GU(t)xdμ(t)=U(λ)U(μ)x,
do đó suy ra (i). Một lập luận tương tự có thể được áp dụng trong trường hợp (ii).
Vẫn với G là một nhóm địa phương compact, giả sử rằng G tác động liên tục bên trái trên một không gian địa phương compact X. Điều này xác định (§2, No. 4) một biểu diễn tuyến tính liên tục γ của G trong M(X) (được trang bị tôpô hội tụ compact trong H(X)).
Mệnh đề 12
Nếu λ∈C′(G) và μ∈M(X), thì
γ(λ)μ=λ∗μ.
Theo Mệnh đề 7 của §1, No. 5,
λ∗μ=∫G(εs∗μ)dλ(s).
Bây giờ, εs∗μ=γ(s)μ (No. 2, công thức (5)) và
∫G(γ(s)μ)dλ(s)=γ(λ)μ
theo định nghĩa của γ(λ).
Hệ quả
Ánh xạ (λ,μ)↦λ∗μ từ C′(G)×M(X) vào M(X) là hypoliên tục đối với các tập con đồng liên tục của C′(G) và các tập con compact của M(X) (C′(G) và M(X) lần lượt được trang bị tôpô hội tụ compact trong C(G) và H(X)).
Thật vậy, M(X), được trang bị tôpô hội tụ compact trong H(X), là gần đầy đủ. Do đó ánh xạ (λ,μ)↦γ(λ)μ từ C′(G)×M(X) vào M(X) là hypocontinuous đối với các tập con đẳng liên tục của C′(G) và các tập con compact của M(X) (§2, No. 6). Khi đó chỉ cần áp dụng Mệnh đề 12.
Nhận xét
— 1) Cho λ0∈C′(G). Ánh xạ μ↦λ0∗μ từ M(X) vào M(X) là liên tục theo nghĩa mơ hồ. Thật vậy, cho f∈H(X). Ta có
⟨λ0∗μ,f⟩=∫f(sx)dλ0(s)dμ(x)=⟨μ,g⟩,
trong đó g(x)=∫f(sx)dλ0(s). Khi đó, g liên tục (Ch. VII, §1, No. 1, Bổ đề 1). Mặt khác, gọi S là giá của λ0 và K là giá của f. Các điều kiện sx∈K và s∈S kéo theo x∈S−1K; do đó giá của g được chứa trong S−1K, nên g∈H(X). Khi ấy ⟨λ0∗μ,f⟩=⟨μ,g⟩ là một hàm liên tục theo tôpô mờ của μ, điều đó chứng minh mệnh đề của chúng ta.
2) Cho μ0∈M(X). Ánh xạ λ↦λ∗μ0 từ C′(G) vào M(X) là liên tục đối với các tôpô σ(C′(G),C(G)) và σ(M(X),H(X)). Thật vậy, lấy f∈K(X). Đặt h(s)=∫f(sx)dμ0(x), ta có ⟨f,λ∗μ0⟩=⟨h,λ⟩, và h∈C(G) (Ch. VII, §1, No. 1, Bổ đề 1).
Mệnh đề 13
Ánh xạ* (s,μ)↦γ(s)μtừG×M+(X)vàoM+(X)là liên tục khi tập hợpM+(X)các độ đo dương trênXđược trang bị tôpô mờ.
Vì γ(s)μ=γ(ss0−1)γ(s0)μ, suy ra từ Nhận xét 1 rằng chỉ cần chứng minh tính liên tục của ánh xạ đang xét tại một điểm có dạng (e,μ0) với μ0∈M+(X). Cho một hàm f∈K(X) và một số ε>0, khi đó vấn đề là chỉ ra rằng tồn tại một lân cận U của e trong G và một lân cận W của μ0 trong M+(X) sao cho các quan hệ s∈U,μ∈W kéo theo
∫f(sx)dμ(x)−∫f(x)dμ0(x)≤ε.
Cho V là một lân cận compact của giá đỡ K của f trong X, và cho φ∈K+(X) sao cho φ(x)=1 trên V; tồn tại một lân cận W0 của μ0 trong M+(X) sao cho a=supμ∈W0μ(V) là hữu hạn: chỉ cần lấy W0 là tập hợp các μ∈M+(X) sao cho ∣⟨φ,μ−μ0⟩∣≤1. Vì ánh xạ (s,x)↦sx là liên tục, mặt khác tồn tại một lân cận compact U0 của e trong G sao cho sK⊂V với mọi s∈U0; khi đó hàm (s,x)↦f(sx) liên tục đều trên U0×V và do đó tồn tại một lân cận U⊂U0 của e sao cho ∣f(sx)−f(x)∣≤ε/2a với mọi s∈U và x∈V. Do đó, với s∈U và μ∈W0, ta có
∫f(sx)dμ(x)−∫f(x)dμ(x)≤ε/2;
nếu W⊂W0 là lân cận của μ0 trong M+(X) được tạo bởi các độ đo μ∈W0 sao cho ∫f(x)dμ(x)−∫f(x)dμ0(x)≤ε/2, thì U và W thỏa mãn các yêu cầu.