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§ 2。 线性形式在 RIESZ 空间
1. Riesz 空间呈阳性线性形式
我们回忆一下以下定义(TVS,II, §2, No. 5):
由于L(y)−L(x)=L(y−x),关系x≤y意味着L(x)≤L(y),或者L在E上是递增函数,这也是一样的。
设 A 为任意集合,E 是 A 上定义的所有实值函数的空间 RA 的线性子空间。对于每个元素 a∈A,映射 x↦x(a) 是 E 上的正线性形式。
被以下引用 1
被以下引用 例 3
令I=[a,b]为R的紧区间,E由I上的规范实值函数形成的Riesz空间(FRV,II, §1, No. 3); 映射 x↦∫abx(t)dt 是 E 上的正线性形式。
设 F 为 F 上的任意集合、U 超滤器(GT、I, §6, No. 4),E 为 F 上有界实值函数的 Riesz 空间 B(F)。对于每个 x∈E,limUx(t) 都存在,因为x(U)是超滤器相对于紧集x(F)的基,因此是收敛的。此外,如果x≥0则limUx(t)≥0乘以不等式扩张的原理;因此映射x↦limUx是E上的正线性形式。如果将U视为由集合包含元素a∈F形成的超滤器,则恢复正线性形式 x↦x(a)(例1)。
引用了 1
引用了 例 1
令E为E到R的有序向量空间、L映射,使得L(x+y)=L(x)+L(y)并且关系x≥0蕴含L(x)≥0;然后对于每个标量 λ 和每个 x≥0 L(λx)=λL(x)。
被以下引用 1
被以下引用 命题 3
由于L(−x)=−L(x)(L是R中加法群E的表示),我们可以将自己限制在λ≥0的情况。对于每个整数n≥0,我们有L(nx)=nL(x),从而L((1/n)x)=(1/n)L(x),因此对于每个有理数r≥0,我们有L(rx)=rL(x)。另一方面,E 中的L 是递增;如果r和r′是有理数数使得r≤λ≤r′,则有rL(x)≤L(λx)≤r′L(x);由于 rL(x) 和 r′L(x) 与 λL(x) 的差异尽可能小,因此我们有 L(λx)=λL(x)。
令 E 为实数向量空间,C 一个在 E 中顶点为 0 的凸锥体,使得 E=C−C,并且将 C 的 x↦M(x) 映射放入R,使得M(λx+μy)=λM(x)+μM(y) 对于所有 x∈C, y∈C、λ≥0、μ≥0。那么,存在且仅有一个线性形式L即扩展M到E。
被以下引用 4
被以下引用 例, 引理, 命题 3, 定理 1, VII § 1
到假设,每个z∈E都可以写成z=y−x,其中x,y属于到C;此外,如果还有z=y′−x′和x′∈C,y′∈C,那么
M(y)−M(x)=M(y′)−M(x′);因为,从关系y−x=y′−x′我们推断出y+x′=x+y′,因而M(y)+M(x′)=M(x)+M(y′)。让我们用M(y)−M(x)的L(z)公共的值来表示z的所有表达式作为C的两个元素的差y−x;立即验证L是线性形式在E上延伸M; L的唯一性是由C生成空间E产生的。
令E为E的元素⩾0的有向有序向量空间、P集合以及P的x↦M(x)映射到R,其中值 ⩾0,这样M(x+y)=M(x)+M(y)适用于P中的所有x,y。那么,存在且仅有一个正线性形式L即扩展M到E。
引用了 2 · 被以下引用 3
引用了 命题 1, 命题 2
被以下引用 § 2. 。 线性形式在 RIESZ 空间, 定理 1, III § 1. 。局部紧凑措施空间
从E=P−P开始,与命题2中相同的推理首先证明E的*加法*映射L到R的存在和唯一性到扩展M。 命题 1 然后显示对于所有 λ⩾0 和所有 x∈P,L(λx)=λL(x),从直接的 L 是线性形式。
2. 相对有界线性形式
令 E 为有向有序向量空间。令Q为E上*正*线性形式的集合;它是E的代数对偶E∗的子集(E上所有线性形式的空间)。对于每个标量λ>0,Q+Q⊂Q和λQ⊂Q是直接的(在其他字中,Q是E∗中的*凸锥体*)。此外,Q∩(−Q)={0},因为如果L和−L都是正线性形式,那么L(x)⩾0和L(x)⩽0对于所有x⩾0,从而L(x)=0对于所有x⩾0,因此L=0(No. 1,提案 3)。 集合 Q 因此 E∗ 上的定义和 序关系 L⩽M,相当于 « M−L 是 E » 上的正线性形式,或者再次为 « 对于每个 x⩾0, L(x)⩽M(x) »;对于这个阶结构,E∗的元素⩾0是正的线性形式(这证明了引入术语的合理性)。令Ω为Q生成的E∗的线性子空间,即E上线性形式的集合,是*两个正数线性形式的差*;当E是Riesz空间时,我们将给出Ω的元素的另一个刻画。
给定 Riesz 空间 E,E 上的线性形式 L 被认为是相对有界的,如果对于 E 中的每个 x⩾0,L 在集合上有界y∈E使得∣y∣⩽x.
2° 在 E 上相对有界线性形式有序向量空间 Ω 是完全格序的 Riesz 空间。
如果L=U−V,其中U和V在E上为正线性形式,关系−x≤y≤x意味着
−U(x)≤U(y)≤U(x)and−V(x)≤V(y)≤V(x),
从而∣L(y)∣≤U(x)+V(x)就是直接的;因此,L是相对有界的。相反,假设 L 是相对有界的;这一切都归结为证明,存在一个正的线性形式N,使得N(x)≥L(x)对于所有x≥0,因为N−L将是一个正的线性形式。
现在,如果正数线性形式N有性质,那么对于每个x≥0和0≤y≤x,我们有N(x)≥N(y)≥L(y),因此N(x)≥sup0≤y≤xL(y);如果我们证明实值函数
x↦M(x)=0≤y≤xsupL(y),
定义在元素 ≥0 的集合 P E 上,可以扩展到 E 上的正线性形式(也表示为 M),我们将演示定理的第一个部分,并且将此外,还证明了M是0和L在Ω中的上乘。从M(x)≥0到P,一切都归结为证明
M(x+x′)=M(x)+M(x′)
对于元素 x≥0, x′≥0 E 中的每对(No. 1,提案 3)。 定义,
M(x)+M(x′)=0≤y≤xsupL(y)+0≤y′≤x′supL(y′)=0≤y≤x, 0≤y′≤x′supL(y+y′)≤M(x+x′).
另一方面,对于每个z使得0≤z≤x+x′,我们有x+x′=z+u和u≥0;由分解引理 (§ 1, No. 1),存在两个元素 y, y′,使得 0≤y≤x, 0≤y′≤x′ 且使得 z=y+y′, u=(x−y)+(x′−y′);然后
L(z)=L(y)+L(y′)≤M(x)+M(x′),
因此M(x+x′)=sup0≤z≤x+x′L(z)≤M(x)+M(x′),它完成了定理的第一个部分的证明。此外,我们已经证明 Ω 是一个 Riesz 空间 并且,对于 E 上的每个相对有界的线性形式 L 以及对于每个 x≥0,
(1)
L+(x)=0≤y≤xsupL(y).
仍有待观察 Ω 是完全晶格有序的;为此,只需证明*正* 线性形式的任何集合 H,在上面有界并指向关系 ⩽,在 Ω 中具有上界。
更一般地说,我们有以下引理:
— *令 E 为有向有序向量空间,E∗ 其对偶,以正线性形式为正元素进行排序。设(uα)是E∗的元素的递增定向族。如果,对于 E 中的每个 x⩾0,supuα(x)<+∞,则族 (uα) 在 E∗ 中有一个至高点 u,并且,对于 E 中的所有 x⩾0,
u(x)=αsupuα(x).
引用了 1
引用了 命题 2
在 E 中所有 x⩾0 的集合 P 中,定义映射 u 乘以公式 (2);对于所有λ⩾0和x∈P来说,直接的等于u(λx)=λu(x);为了证明引理因此,根据 No. 1 的命题 2 就足够了
u(x+y)=u(x)+u(y)
对于P中的x,y。但这就是注意到上的直接的,u(x)=limuα(x)相对于指标的有向集合(单调极限定理)。
从公式 (1) 可以立即推断出,如果 L 和 M 是 E 上两个相对有界的线性形式,则对于每个 x⩾0,
{sup(L,M)(x)=supy⩾0, z⩾0, y+z=x(L(y)+M(z))inf(L,M)(x)=infy⩾0, z⩾0, y+z=x(L(y)+M(z)).
特别是,如果在第一个公式中,M被−L替换,我们得到
∣L∣(x)=y⩾0, z⩾0, y+z=xsupL(y−z).
现在,如果x=y+z、y⩾0和z⩾0,则−x⩽y−z⩽x;相反,关系∣u∣⩽x意味着L(u)⩽∣L∣(∣u∣)⩽∣L∣(x)。由此我们推导出公式
∣L∣(x)=∣y∣⩽xsupL(y)for x⩾0,
从而,特别是,
∣L(x)∣⩽∣L∣(∣x∣)
对于所有x∈E。
— 在阶中,Riesz 空间 E 上的两个正线性形式 L,M 在空间 Ω 中彼此互不相容,对于每个数 ε>0 和每个 x≥0 来说,这是充分必要的E,E存在两个元素y≥0,z≥0,使得x=y+z和L(y)+M(z)≤ε。
被以下引用 2
被以下引用 命题 5, 习题 18, § 1
事实上,通过(3)的第二个公式,这个条件表达了inf(L,M)=0。
— 令 L 为 Riesz 空间 E 上的正线性形式。 In order that a positive linear form M on E belong to the band generated by L in Ω, it is necessary and sufficient that, for every x≥0 in E and every number ε>0, there exist a number δ>0 such that the relations 0≤y≤x and L(y)≤δ imply M(y)≤ε.
引用了 3 · 被以下引用 2
引用了 推论, II § 1, 定理 1(F.里斯), II § 1, 命题 4
被以下引用 习题 4, § 2, 推论 5, V § 5
让我们首先证明条件是必要的。如果 M≥0 属于到 Ω 中L 生成的能带,则(§ 1, No. 5,第 6 条命题的修正)
M=nsup(inf(nL,M)).
如果有一个集合
Un=M−inf(nL,M),
因而,Un 是E 上的正线性形式,Ω 中的infnUn=0;因而,(引理)Un(x)趋于0,而n趋于无穷大,并且存在n使得Un(x)≤ε/2。固定这样的n,我们对所有y有Un(y)≤ε/2,这样0≤y≤x,因此关系0≤y≤x意味着
M(y)≤2ε+inf(nL,M)(y)≤2ε+nL(y);
如果y满足L(y)≤ε/2n,则M(y)≤ε成立,从而建立了我们的断言。
现在让我们证明条件就足够了。对于E上的每个正线性形式M,可以写出M=U+V,其中U属于属于Ω中L生成的带,其中V与L、U不相容, V 为正(§ 1, No. 5,Th.1)。如果M满足条件或叙述,那么V=M−U也满足,因为0≤V≤M。由此我们将推导出V=0。对于E中的每个x≥0和每个数η>0,存在E的两个元素y≥0,z≥0,使得x=y+z和L(y)+V(z)≤η(命题4);给定任意数 ε>0、选择 η≤ε,使得关系 0≤u≤x 和 L(u)≤η 隐含 V(u)≤ε;然后按照上面的方法确定 y 和 z,我们有 L(y)≤η,因此 V(y)≤ε 等等
V(x)=V(y)+V(z)≤ε+η≤2ε;
由于ε是任意的,因此对于每个x≥0,我们都有V(x)=0,即V=0。
令 E 为 Riesz 空间,配备与其有序向量空间结构(TVS,II, §2, No. 7)兼容的局部凸拓扑。令E'为E的拓扑对偶,并假设在加法中,E的元素⩾0的锥体P对于弱化的拓扑*σ(E,E′)来说是*完全的。那么每个连续的线性形式x′∈E′都是*相对有界的*,因为我们知道(TVS,II, §6, No. 8,第11号命题的Cor.2),在这些条件下,对于y∈E的E集合中的每个x⩾0,使得∣y∣⩽x是*紧凑* σ(E,E′)。由此我们推断 E 是“完全晶格有序的”;对于(§1,No. 3,命题 2),足以证明对于上面有界并指向⩽、截面滤波器F 的每个集合H⊂E,H 的拓扑*在 E 中*收敛σ(E,E′)(后者与E的有序向量空间结构兼容)。通过翻译,我们可以假设H⊂P,然后就足以证明F是σ(E,E′)的*柯西滤波器*,或者再次证明每个连续的线性形式x′∈E′相对于F都有极限。但是,当x′是*正*线性形式时,这立即从单调极限定理得出,并且由于每个线性形式x′∈E′都是两个正线性形式(Th.1)的差,因此我们的断言得到了证明。
习题
引用了 3
引用了 § 2. 。 线性形式在 RIESZ 空间, 命题 2, 定理 1
习题
请参阅习题为 § 2。