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§ 1。局部紧凑措施空间
1. 连续函数带紧凑支撑
— 令X为拓扑空间,令E为R \mathbf{R} R 上的R ‾ \overline{\mathbf{R}} R 或向量空间,并令f为E中X的映射。最小的在X中闭合集合S,使得X − S X - S X − S 上的f ( x ) = 0 f(x) = 0 f ( x ) = 0 (在其他字中,所有x ∈ X x \in X x ∈ X 的集合在X中的闭包,使得f ( x ) ≠ 0 f(x) \neq 0 f ( x ) = 0 )称为f的支持度,记为Supp(f)。
令 X 为局部紧致空间,E 为R \mathbf{R} R 或 C \mathbf{C} C 上的拓扑向量空间;回想一下,C ( X ; E ) \mathscr{C}(X;E) C ( X ; E ) 表示X的连续映射到E中的向量空间;当E = R E = \mathbf{R} E = R 或E = C E = \mathbf{C} E = C 时,如果不造成混淆,我们将在记号中省略E的提及。我们用紧支撑连续映射形成的C ( X ; E ) \mathscr{C}(X;E) C ( X ; E ) 中的K ( X ; E ) \mathscr{K}(X;E) K ( X ; E ) 子空间来表示;对于 X 的每个子集 A,我们用映射 f 形成的C ( X ; E ) \mathscr{C}(X;E) C ( X ; E ) (或K ( X ; E ) \mathscr{K}(X;E) K ( X ; E ) )的C ( X , A ; E ) \mathscr{C}(X,A;E) C ( X , A ; E ) (或K ( X , A ; E ) \mathscr{K}(X,A;E) K ( X , A ; E ) )子空间表示,这样Supp ( f ) ⊂ A \operatorname{Supp}(f) \subset A Supp ( f ) ⊂ A 。如果E = R E = \mathbf{R} E = R 或E = C E = \mathbf{C} E = C ,我们写为K ( X ) \mathscr{K}(X) K ( X ) (分别为K ( X , A ) \mathscr{K}(X,A) K ( X , A ) ),而不是K ( X ; R ) \mathscr{K}(X;\mathbf{R}) K ( X ; R ) 或K ( X ; C ) \mathscr{K}(X;\mathbf{C}) K ( X ; C ) (分别为K ( X , A ; R ) \mathscr{K}(X,A;\mathbf{R}) K ( X , A ; R ) 或K ( X , A ; C ) \mathscr{K}(X,A;\mathbf{C}) K ( X , A ; C ) ),前提是不会导致混淆;我们用K + ( X ) \mathscr{K}_+(X) K + ( X ) 表示由函数≥ 0 \geq 0 ≥ 0 和K ( X ; R ) \mathscr{K}(X;\mathbf{R}) K ( X ; R ) 形成的尖凸圆锥体。
对于X的每个紧凑子集 K,空间K ( X , K ; E ) \mathscr{K}(X,K;E) K ( X , K ; E ) 可以用连续函数C ( K ; E ) \mathscr{C}(K;E) C ( K ; E ) 的空间子空间(即,K的连续映射子空间到E中来识别) 零在 K 的边界1 ^1 1 )。当C ( K ; E ) \mathscr{C}(K;E) C ( K ; E ) 配备K中一致收敛的拓扑时,K ( X , K ; E ) \mathscr{K}(X,K;E) K ( X , K ; E ) 是C ( K ; E ) \mathscr{C}(K;E) C ( K ; E ) 的闭子空间。特别是,如果 E 是 Fréchet 空间(分别是 Banach 空间),那么 K ( X , K ; E ) \mathscr{K}(X,K;E) K ( X , K ; E ) 也是,因为如果 E 的拓扑由半范数 p n p_n p n (分别是范数 x ↦ ∥ x ∥ x \mapsto \|x\| x ↦ ∥ x ∥ )定义,则定义了K ( X , K ; E ) \mathscr{K}(X,K;E) K ( X , K ; E ) 的拓扑
(1)原文为frontière,又译为“边疆”(GT,I, §1, No. 6,Def.11)。
由半范数f ↦ sup x ∈ K p n ( f ( x ) ) f \mapsto \sup_{x \in K} p_n(f(x)) f ↦ sup x ∈ K p n ( f ( x )) (分别为范数f ↦ sup x ∈ K ∥ f ( x ) ∥ f \mapsto \sup_{x \in K} \|f(x)\| f ↦ sup x ∈ K ∥ f ( x ) ∥ ,表示为∥ f ∥ \|f\| ∥ f ∥ )。
空间K ( X ; E ) \mathscr{K}(X; E) K ( X ; E ) 是子空间K ( X , K ; E ) \mathscr{K}(X, K; E) K ( X , K ; E ) 的递增有向族并,其中K K K 运行于X X X 的紧致子集的集合;此外,如果K 1 ⊂ K 2 K_1 \subset K_2 K 1 ⊂ K 2 是X X X 的两个紧凑子集,则典范嵌入K ( X , K 1 ; E ) → K ( X , K 2 ; E ) \mathscr{K}(X, K_1; E) \to \mathscr{K}(X, K_2; E) K ( X , K 1 ; E ) → K ( X , K 2 ; E ) 对于上面定义的拓扑是连续的。如果E E E 是*局部凸*,则可以在K ( X , K ; E ) \mathscr{K}(X, K; E) K ( X , K ; E ) (TVS,II, §4, No. 4)的局部凸拓扑的*直极限*² K ( X ; E ) \mathscr{K}(X; E) K ( X ; E ) 上定义;与除非相反,当我们将K ( X ; E ) \mathscr{K}(X; E) K ( X ; E ) 视为拓扑向量空间时,这将始终是拓扑的问题。
(i) 局部凸空间 K ( X ; E ) \mathscr{K}(X; E) K ( X ; E ) 是 Hausdorff。对于X X X 的每个紧致子集K K K ,由K ( X ; E ) \mathscr{K}(X; E) K ( X ; E ) 的紧致在K ( X , K ; E ) \mathscr{K}(X, K; E) K ( X , K ; E ) 上诱导的拓扑是在K K K 中一致收敛的拓扑,并且每个子空间K ( X , K ; E ) \mathscr{K}(X, K; E) K ( X , K ; E ) 在K ( X ; E ) \mathscr{K}(X; E) K ( X ; E ) 中都是封闭的。
(ii) 如果E E E 是局部凸空间E i E_i E i (1 ≤ i ≤ n 1 \leq i \leq n 1 ≤ i ≤ n )的有限数的乘积,则映射f ↦ ( p r i ∘ f ) f \mapsto (\mathrm{pr}_i \circ f) f ↦ ( pr i ∘ f ) 是空间K ( X ; E ) \mathscr{K}(X; E) K ( X ; E ) 的同构到乘积空间∏ 1 ≤ i ≤ n K ( X ; E i ) \prod_{1 \leq i \leq n} \mathscr{K}(X; E_i) ∏ 1 ≤ i ≤ n K ( X ; E i ) .
(iii) 如果X X X 是局部紧凑空间的族( X λ ) λ ∈ L (X_\lambda)_{\lambda \in L} ( X λ ) λ ∈ L 的和,则映射f ↦ ( f ∣ X λ ) λ ∈ L f \mapsto (f|X_\lambda)_{\lambda \in L} f ↦ ( f ∣ X λ ) λ ∈ L 是拓扑直和上空间K ( X ; E ) \mathscr{K}(X; E) K ( X ; E ) 的同构家庭空间( K ( X λ ; E ) ) λ ∈ L (\mathscr{K}(X_\lambda; E))_{\lambda \in L} ( K ( X λ ; E ) ) λ ∈ L .
(i) 注,在K ( X ; E ) \mathscr{K}(X; E) K ( X ; E ) 上,X X X 一致收敛的拓扑与K ( X ; E ) \mathscr{K}(X; E) K ( X ; E ) 的向量空间结构兼容,因为对于每个f ∈ K ( X ; E ) f \in \mathscr{K}(X; E) f ∈ K ( X ; E ) ,有(紧)支持S S S , 集合 f ( X ) = f ( S ) ∪ { 0 } f(X) = f(S) \cup \{0\} f ( X ) = f ( S ) ∪ { 0 } 是紧致的,因此有界于 E E E (TVS,III, §3, No. 1,命题 1)。由于这个拓扑T 0 \mathscr{T}_0 T 0 是局部凸的,并且诱导在K K K 均匀收敛的每个K ( X , K ; E ) \mathscr{K}(X, K; E) K ( X , K ; E ) 拓扑上,所以K ( X ; E ) \mathscr{K}(X; E) K ( X ; E ) 上的直极限拓扑T \mathscr{T} T 也是如此(TVS, II, §4, No. 4,*注*);此外,T \mathscr{T} T 比T 0 \mathscr{T}_0 T 0 是更细,并且T 0 \mathscr{T}_0 T 0 是Hausdorff,因此T \mathscr{T} T 是Hausdorff。最后,假设函数f ∈ K ( X ; E ) f \in \mathscr{K}(X; E) f ∈ K ( X ; E ) 属于到K ( X , K ; E ) \mathscr{K}(X, K; E) K ( X , K ; E ) 的闭包;到定义,存在X X X 的紧子集K ′ ⊃ K K' \supset K K ′ ⊃ K ,使得f ∈ K ( X , K ′ ; E ) f \in \mathscr{K}(X, K'; E) f ∈ K ( X , K ′ ; E ) 。综上所述,f f f 属于到空间K ( X , K ′ ; E ) \mathscr{K}(X, K'; E) K ( X , K ′ ; E ) 中的K ( X , K ; E ) \mathscr{K}(X, K; E) K ( X , K ; E ) 关闭,因此属于到K ( X , K ; E ) \mathscr{K}(X, K; E) K ( X , K ; E ) 。
(ii) 直极限(TVS,II, §4, No. 4,命题 5)中的连续性准则立即表明映射 f ↦ ( p r i ∘ f ) f \mapsto (\mathrm{pr}_i \circ f) f ↦ ( pr i ∘ f ) 是连续的,并且逆矩阵映射也是如此(对于后者,满足注即可,如果对于每个函数 f i ∈ K ( X ; E i ) f_i \in \mathscr{K}(X; E_i) f i ∈ K ( X ; E i ) ,1表示f i ′ f'_i f i ′ 映射
² 极限感性 ,在 S、A 和 GT 中翻译为“直极限”。
将X转化为E,使得p r i ∘ f i ′ = f i \mathrm{pr}_i \circ f'_i = f_i pr i ∘ f i ′ = f i 和p r j ∘ f i ′ = 0 \mathrm{pr}_j \circ f'_i = 0 pr j ∘ f i ′ = 0 对应于j ≠ i j \neq i j = i ,则映射f i ↦ f i ′ f_i \mapsto f'_i f i ↦ f i ′ 中的每一个都是连续的)。
(iii) X 的每个紧致子集 K 仅与 ( X λ ) λ ∈ L (X_\lambda)_{\lambda \in L} ( X λ ) λ ∈ L 的有限子族 ( X λ ) λ ∈ H (X_\lambda)_{\lambda \in H} ( X λ ) λ ∈ H 的 X λ X_\lambda X λ 相交,如果集合 K λ = K ∩ X λ K_\lambda = K \cap X_\lambda K λ = K ∩ X λ 与 λ ∈ H \lambda \in H λ ∈ H 、映射相交,则为直接的 f ↦ ( f ∣ X λ ) λ ∈ H f \mapsto (f|X_\lambda)_{\lambda \in H} f ↦ ( f ∣ X λ ) λ ∈ H 是 K ( X , K ; E ) \mathscr{K}(X, K; E) K ( X , K ; E ) 的同构到∏ λ ∈ H K ( X λ , K λ ; E ) \prod_{\lambda \in H} \mathscr{K}(X_\lambda, K_\lambda; E) ∏ λ ∈ H K ( X λ , K λ ; E ) 。相反,对于每个函数f λ ∈ K ( X λ ; E ) f_\lambda \in \mathscr{K}(X_\lambda; E) f λ ∈ K ( X λ ; E ) ,令f λ ′ ′ f''_\lambda f λ ′′ 为X的映射进入E,使得f λ ′ ′ ∣ X λ = f λ f''_\lambda|X_\lambda = f_\lambda f λ ′′ ∣ X λ = f λ 和f λ ′ ′ ∣ X μ = 0 f''_\lambda|X_\mu = 0 f λ ′′ ∣ X μ = 0 对于μ ≠ λ \mu \neq \lambda μ = λ ; K ( X λ ; E ) \mathscr{K}(X_\lambda; E) K ( X λ ; E ) 到K ( X ; E ) \mathscr{K}(X; E) K ( X ; E ) 的映射f λ ↦ f λ ′ ′ f_\lambda \mapsto f''_\lambda f λ ↦ f λ ′′ 连续就是直接的。 断言 (iii) 由注和直极限中的连续性标准得出(TVS,II, §4, No. 4,第 5 条)。
(i) 如果 E 是 Fréchet 空间,则空间 K ( X ; E ) \mathscr{K}(X; E) K ( X ; E ) 被桶装。
(ii) 如果 X 是仿紧的,那么对于 K ( X ; E ) \mathscr{K}(X; E) K ( X ; E ) 中的每个有界集合 B,都存在 X 的紧子集 K,使得 B ⊂ K ( X , K ; E ) B \subset \mathscr{K}(X, K; E) B ⊂ K ( X , K ; E ) 。
假设 E 是 Fréchet 空间。然后,对于 X 的每个紧凑子集 K,K ( X , K ; E ) \mathscr{K}(X, K; E) K ( X , K ; E ) 是 Fréchet 空间,因此是桶装的,并且我们知道桶装空间的直极限是桶装的(TVS,III, §4, No. 1,第 3 条的 Cor.3),从而 (i)。
如果 X 是仿紧的,则知道(GT,I, §9, No. 10,Th.5)X 是和的( X λ ) λ ∈ L (X_\lambda)_{\lambda \in L} ( X λ ) λ ∈ L 局部紧致空间,可在无穷大处计数;因此(命题1,(iii)),K ( X ; E ) \mathscr{K}(X; E) K ( X ; E ) 是子空间K ( X λ ; E ) \mathscr{K}(X_\lambda; E) K ( X λ ; E ) (λ ∈ L \lambda \in L λ ∈ L )族的*拓扑直和*。凭借拓扑直和中有界集合的刻画(TVS,III, §1, No. 4,命题 5),K ( X ; E ) \mathscr{K}(X; E) K ( X ; E ) 中的每个有界集合都包含在子空间的*有限* 数的和中K ( X λ ; E ) \mathscr{K}(X_\lambda; E) K ( X λ ; E ) ,并且足以证明K ( X λ ; E ) \mathscr{K}(X_\lambda; E) K ( X λ ; E ) 中的每个有界集合都包含在子空间K ( X λ , K λ ; E ) \mathscr{K}(X_\lambda, K_\lambda; E) K ( X λ , K λ ; E ) 中,并且K λ K_\lambda K λ 紧凑在X λ X_\lambda X λ 中。因此,我们被简化为X在无穷大处可数的情况,在其他字是相对紧开的集合U n U_n U n 的序列的并,使得U ‾ n ⊂ U n + 1 \overline{U}_n \subset U_{n+1} U n ⊂ U n + 1 (GT,I, §9, No. 9,命题15)。但K ( X ; E ) \mathscr{K}(X; E) K ( X ; E ) 是空间K ( X , U ‾ n ; E ) \mathscr{K}(X, \overline{U}_n; E) K ( X , U n ; E ) 、从而断言(ii)的序列的*严格*直极限(TVS,III, §1, No. 4,第6条)。
We shall say that a subset H of K ( X ; E ) \mathscr{K}(X; E) K ( X ; E ) is strictly compact if it is compact and if there exists a compact subset K of X such that H ⊂ K ( X , K ; E ) H \subset \mathscr{K}(X, K; E) H ⊂ K ( X , K ; E ) . 从命题 2 可以立即得出,如果 X 是一个 paracompact 局部紧致空间并且如果 E 是 Hausdorff,那么 K ( X ; E ) \mathscr{K}(X; E) K ( X ; E ) 中的每个紧集 都是 严格紧致 。 可以给出局部紧致的例
3 Dénombrable à l'infini ,也翻译为“σ-紧凑”(GT,I, §9, No. 9,Def.5)。
空间 X X X (不是仿紧致),使得 K ( X ; R ) \mathscr{K}(X; \mathbf{R}) K ( X ; R ) 中存在集合,它们是*紧致但不是严格紧致*(习题 3 和 4)。
我们记得,根据阿斯科利的定理(GT,X, §2, No. 5,Th.2的Cor.3),K ( X , K ; E ) \mathscr{K}(X, K; E) K ( X , K ; E ) 中包含的K ( X ; E ) \mathscr{K}(X; E) K ( X ; E ) 的严格紧致子集H H H 具有以下条件特征:1 ∘ 1^\circ 1 ∘ 是封闭的; 2 ∘ 2^\circ 2 ∘ 等连续;对于每个x ∈ K x \in K x ∈ K ,3 ∘ 3^\circ 3 ∘ ,集合H ( x ) H(x) H ( x ) 在E E E 中相对紧凑。
令 X X X 为拟紧致、局部紧致空间;如果 E E E 是准完备局部凸空间,则空间 K ( X ; E ) \mathscr{K}(X; E) K ( X ; E ) 是准完备的。
引用了 1 引用了 命题 2
根据命题 2, (ii),对于注,对于 X X X 的每个紧致子集 K K K ,K ( X , K ; E ) \mathscr{K}(X, K; E) K ( X , K ; E ) 是 C ( K ; E ) C(K; E) C ( K ; E ) 的闭子空间,这是准完备的,因为每个有界子集 C ( K ; E ) C(K; E) C ( K ; E ) 由函数在 E E E 的同一边界子集中取值组成。
2. 近似性质
令X X X 为局部紧致空间,K K K 为X X X 的紧致子集,( V k ) 1 ≤ k ≤ n (V_k)_{1 \leq k \leq n} ( V k ) 1 ≤ k ≤ n 为X X X 的开集合对K K K 的有限覆盖。那么,X X X 存在n n n 连续的映射f k f_k f k 进入[ 0 , 1 ] [0, 1] [ 0 , 1 ] ,使得f k f_k f k 的支持度包含在V k V_k V k 中,对于1 ≤ k ≤ n 1 \leq k \leq n 1 ≤ k ≤ n ,∑ k = 1 n f k ( x ) ≤ 1 \sum_{k=1}^n f_k(x) \leq 1 ∑ k = 1 n f k ( x ) ≤ 1 对于所有x ∈ X x \in X x ∈ X , ∑ k = 1 n f k ( x ) = 1 \sum_{k=1}^n f_k(x) = 1 ∑ k = 1 n f k ( x ) = 1 对于所有x ∈ K x \in K x ∈ K 。
引用了 1 · 被以下引用 19 引用了 命题 3, IX § 4
被以下引用 引理 2 , 例 , 命题 13 , 命题 3 , 命题 4 , 命题 6 , 定理 1 , 例, III § 2 , 命题 1, III § 2 , 命题 8, III § 2 , 命题 5, IV § 1 , 命题 4, IV § 3 , IV § 4. 。 可积函数和集合 , 推论 3, IV § 4 , 定理 5, IV § 4 , V § 2. 。积极措施的总结系列 , 命题 1, V § 5 , 命题 11, V § 5 , 引理, V § 6
例如,令 X ′ X' X ′ 为在无穷大 ω \omega ω 处邻接 X X X 点所获得的紧空间(GT,I, §9, No. 8,Th. 4); 集合 V 0 = X ′ − K V_0 = X' - K V 0 = X ′ − K 和 V k V_k V k (1 ≤ k ≤ n 1 \leq k \leq n 1 ≤ k ≤ n ) 形式 X ′ X' X ′ 的开放覆盖物。令( f k ) 0 ≤ k ≤ n (f_k)_{0 \leq k \leq n} ( f k ) 0 ≤ k ≤ n 是单位元的连续划分,从属于X ′ X' X ′ 的覆盖(GT,IX, §4, No. 3,命题3); 函数f k f_k f k 与指标k ≥ 1 k \geq 1 k ≥ 1 满足条件共引理。
令X X X 为局部紧致空间,K K K 为X X X 的紧致子集,E E E 为局部凸空间,q q q 为E E E 上的连续半范数,Φ \Phi Φ 为X X X 的映射等连续集合进入E E E ,其支撑包含在K K K 中。那么,对于每个 ε > 0 \varepsilon > 0 ε > 0 ,在 X X X 上都存在一个连续的划分单位元 ( φ j ) 0 ≤ j ≤ n (\varphi_j)_{0 \leq j \leq n} ( φ j ) 0 ≤ j ≤ n ,具有以下属性: (i) Supp ( φ j ) ⊂ K \operatorname{Supp}(\varphi_j) \subset K Supp ( φ j ) ⊂ K 为 1 ≤ j ≤ n 1 \leq j \leq n 1 ≤ j ≤ n 。 (ii) *如果,对于 1 ≤ j ≤ n 1 \leq j \leq n 1 ≤ j ≤ n ,x j x_j x j 是 Supp ( φ j ) \operatorname{Supp}(\varphi_j) Supp ( φ j ) 中的任意点,那么,对于每个函数 f ∈ Φ f \in \Phi f ∈ Φ 和每个 x ∈ X x \in X x ∈ X ,
q ( f ( x ) − ∑ j = 1 n φ j ( x ) f ( x j ) ) ≤ ε .
q\left(f(x) - \sum_{j=1}^n \varphi_j(x) f(x_j)\right) \leq \varepsilon.
q ( f ( x ) − j = 1 ∑ n φ j ( x ) f ( x j ) ) ≤ ε .
引用了 2 · 被以下引用 2 引用了 引理 1 , 命题 2
被以下引用 命题 5 , 命题 10, IV § 3
对于K K K 边界的每一个y y y 属于,对于所有f ∈ Φ f \in \Phi f ∈ Φ ,都有f ( y ) = 0 f(y) = 0 f ( y ) = 0 ,因此X X X 中存在y y y 的开邻域V y V_y V y ,这样,对于每个z ∈ V y z \in V_y z ∈ V y 和每个f ∈ Φ f \in \Phi f ∈ Φ ,都有一个q ( f ( z ) ) ≤ ε / 2 q(f(z)) \leq \varepsilon/2 q ( f ( z )) ≤ ε /2 。令K ′ K' K ′ 为K K K 的点的集合,而不是属于到任何V y V_y V y ,因为y y y 越过K K K 的边界; K ′ K' K ′ 结构紧凑,包含在K K K 的内部。 集合 Φ \Phi Φ 在 K K K 中一致等连续;因此,在K K K 包含的X X X 中,存在K ′ K' K ′ 由……组成的开集合的有限开覆盖( U j ) 1 ≤ j ≤ n (U_j)_{1 \leq j \leq n} ( U j ) 1 ≤ j ≤ n ,使得对于同一U j U_j U j 的点x , y x, y x , y 的每个对,有一个每 f ∈ Φ f \in \Phi f ∈ Φ q ( f ( x ) − f ( y ) ) ≤ ε / 2 q(f(x) - f(y)) \leq \varepsilon/2 q ( f ( x ) − f ( y )) ≤ ε /2 。到引理 1,存在 X X X 的 n n n 连续映射 φ j \varphi_j φ j 到 [ 0 , 1 ] [0, 1] [ 0 , 1 ] (1 ≤ j ≤ n 1 \leq j \leq n 1 ≤ j ≤ n ) 使得 Supp ( φ j ) ⊂ U j \operatorname{Supp}(\varphi_j) \subset U_j Supp ( φ j ) ⊂ U j 并且使得
∑ j = 1 n φ j ( x ) ≤ 1 on X and ∑ j = 1 n φ j ( x ) = 1 on K ′ .
\sum_{j=1}^n \varphi_j(x) \leq 1 \text{ on } X \text{ and } \sum_{j=1}^n \varphi_j(x) = 1 \text{ on } K'.
j = 1 ∑ n φ j ( x ) ≤ 1 on X and j = 1 ∑ n φ j ( x ) = 1 on K ′ . 对于
x j ∈ Supp ( φ j ) x_j \in \operatorname{Supp}(\varphi_j) x j ∈ Supp ( φ j ) (
1 ≤ j ≤ n 1 \leq j \leq n 1 ≤ j ≤ n ) 和
f ∈ Φ f \in \Phi f ∈ Φ ,因此对于所有
x ∈ U j x \in U_j x ∈ U j ,我们有,
q ( f ( x ) φ j ( x ) − f ( x j ) φ j ( x ) ) = φ j ( x ) q ( f ( x ) − f ( x j ) ) ≤ ε 2 φ j ( x ) ,
q(f(x)\varphi_j(x) - f(x_j)\varphi_j(x)) = \varphi_j(x)q(f(x) - f(x_j)) \leq \frac{\varepsilon}{2}\varphi_j(x),
q ( f ( x ) φ j ( x ) − f ( x j ) φ j ( x )) = φ j ( x ) q ( f ( x ) − f ( x j )) ≤ 2 ε φ j ( x ) , 如果
x ∉ U j x \notin U_j x ∈ / U j 从那时起
φ j ( x ) = 0 \varphi_j(x) = 0 φ j ( x ) = 0 ,则此关系仍然为真。根据加法,我们推断对于每个
x ∈ X x \in X x ∈ X ,
q ( f ( x ) ( 1 − φ 0 ( x ) ) − ∑ j = 1 n φ j ( x ) f ( x j ) ) ≤ ε 2 ( 1 − φ 0 ( x ) ) ,
q\left(f(x)(1 - \varphi_0(x)) - \sum_{j=1}^n \varphi_j(x)f(x_j)\right) \leq \frac{\varepsilon}{2}(1 - \varphi_0(x)),
q ( f ( x ) ( 1 − φ 0 ( x )) − j = 1 ∑ n φ j ( x ) f ( x j ) ) ≤ 2 ε ( 1 − φ 0 ( x )) , 其中
φ 0 = 1 − ∑ j = 1 n φ j \varphi_0 = 1 - \sum_{j=1}^n \varphi_j φ 0 = 1 − ∑ j = 1 n φ j ; 从而 (1) 为
x ∈ K ′ x \in K' x ∈ K ′ ,从那时起
φ 0 ( x ) = 0 \varphi_0(x) = 0 φ 0 ( x ) = 0 ; (1) 也适用于
x ∉ K x \notin K x ∈ / K ,那么第一个成员就是零。最后,对于
x ∈ K − K ′ x \in K - K' x ∈ K − K ′ ,我们有
q ( f ( x ) φ 0 ( x ) ) ≤ ε / 2 q(f(x)\varphi_0(x)) \leq \varepsilon/2 q ( f ( x ) φ 0 ( x )) ≤ ε /2 乘定义等于
K ′ K' K ′ ,因此在这种情况下,关系和(2)再次暗示(1)。
设X X X 为局部紧致空间;对于每个 Banach 空间 E E E (实数或复数),我们用 C b ( X ; E ) \mathscr{C}^b(X; E) C b ( X ; E ) 向量空间表示X X X 的连续且有界映射到 E E E ;我们知道X X X 中一致收敛的拓扑与C b ( X ; E ) \mathscr{C}^b(X; E) C b ( X ; E ) 的向量空间结构(实数,复数)相容的,并且它由范数定义
∣ ∣ f ∣ ∣ = sup x ∈ X ∣ ∣ f ( x ) ∣ ∣ .
||f|| = \sup_{x \in X} ||f(x)||.
∣∣ f ∣∣ = x ∈ X sup ∣∣ f ( x ) ∣∣. 此外,如此定义的范数空间是Banach空间(GT、X, §3, No. 2和No. 1,Prop.2的Cor.2);由这个
K ( X ; E ) \mathscr{K}(X; E) K ( X ; E ) 上的范数定义的拓扑(在
X X X 中一致收敛的其他字、拓扑)比No. 1中定义的
K ( X ; E ) \mathscr{K}(X; E) K ( X ; E ) 上的直极限拓扑更粗糙。
— 令 X X X 为局部紧致空间,X ′ X' X ′ 通过在无穷远 ω \omega ω 邻接 X X X 点获得紧致空间 (GT, I, §9, No. 8,
引用了 1 · 被以下引用 4 引用了 引理 1
被以下引用 命题 2 , 推论, IV § 4 , 命题 9, IX § 5 , 定理 3, IX § 5
Th。 4),E a Banach 空间。范数空间C b ( X ; E ) C^b(X;E) C b ( X ; E ) 中K ( X ; E ) \mathscr{K}(X;E) K ( X ; E ) 的闭包是X上连续函数的向量空间,其中值在E中并在点ω \omega ω 趋于0。
令K ( X ; E ) \mathscr{K}(X;E) K ( X ; E ) 闭包中的f ∈ C b ( X ; E ) f \in C^b(X;E) f ∈ C b ( X ; E ) 为函数;对于每个ε > 0 \varepsilon > 0 ε > 0 ,都存在函数g ∈ K ( X ; E ) g \in \mathscr{K}(X;E) g ∈ K ( X ; E ) ,使得∥ f ( x ) − g ( x ) ∥ ≤ ε \|f(x) - g(x)\| \leq \varepsilon ∥ f ( x ) − g ( x ) ∥ ≤ ε 对于所有x ∈ X x \in X x ∈ X ;如果K是g的支持,则对于所有x ∈ C K x \in \mathbf{C}K x ∈ C K ,∥ f ( x ) ∥ ≤ ε \|f(x)\| \leq \varepsilon ∥ f ( x ) ∥ ≤ ε ,因此f ( x ) f(x) f ( x ) 趋于0,而x x x 趋于ω \omega ω 。相反,如果 f 有这个性质,那么对于每个 ε > 0 \varepsilon > 0 ε > 0 ,都存在紧集 K ⊂ X K \subset X K ⊂ X ,这样对于所有 x ∈ C K x \in \mathbf{C}K x ∈ C K 都有 ∥ f ( x ) ∥ ≤ ε \|f(x)\| \leq \varepsilon ∥ f ( x ) ∥ ≤ ε 。到引理 1 时,存在 X 到 [ 0 , 1 ] [0,1] [ 0 , 1 ] 的连续映射 h,具有紧支撑,等于 K 上的 1;然后∥ f ( x ) h ( x ) ∥ ≤ ε \|f(x)h(x)\| \leq \varepsilon ∥ f ( x ) h ( x ) ∥ ≤ ε 在C K \mathbf{C}K C K 上,f ( x ) = f ( x ) h ( x ) f(x) = f(x)h(x) f ( x ) = f ( x ) h ( x ) 在K上;由于f h fh f h 具有紧凑的支持,并且∥ f ( x ) − f ( x ) h ( x ) ∥ ≤ 2 ε \|f(x) - f(x)h(x)\| \leq 2\varepsilon ∥ f ( x ) − f ( x ) h ( x ) ∥ ≤ 2 ε 对于所有x ∈ X x \in X x ∈ X ,命题被证明。
我们用C b ( X ; E ) C^b(X;E) C b ( X ; E ) 的C 0 ( X ; E ) C^0(X;E) C 0 ( X ; E ) 子空间来表示,函数在ω \omega ω 无穷大点处趋向于零;因此,这是规范的空间K ( X ; E ) \mathscr{K}(X;E) K ( X ; E ) 的完成。
— 令 X 为局部紧致空间,E 为局部凸空间;那么,对于紧凑收敛的拓扑,空间K ( X ; E ) \mathscr{K}(X;E) K ( X ; E ) 在C ( X ; E ) C(X;E) C ( X ; E ) 中是稠密的。
引用了 1 · 被以下引用 1 引用了 引理 1
被以下引用 命题 14, IV § 4
对于每一个紧集K ⊂ X K \subset X K ⊂ X ,在K上都存在函数h ∈ K ( X ; R ) h \in \mathscr{K}(X;\mathbf{R}) h ∈ K ( X ; R ) 等于1,引理1;对于每个函数f ∈ C ( X ; E ) f \in C(X;E) f ∈ C ( X ; E ) 函数h f hf h f ,其中属于到K ( X ; E ) \mathscr{K}(X;E) K ( X ; E ) ,都等于K上的f,从而我们的断言。
— 令 X 为局部紧致空间,E 为实数(或复数)局部凸空间。 For every compact subset K of X, the vector space K ( X , K ; R ) ⊗ R E \mathscr{K}(X,K;\mathbf{R}) \otimes_{\mathbf{R}} E K ( X , K ; R ) ⊗ R E (resp. K ( X , K ; C ) ⊗ C E \mathscr{K}(X,K;\mathbf{C}) \otimes_{\mathbf{C}} E K ( X , K ; C ) ⊗ C E ) (identified with a set of mappings of X into E, cf. A, II, §7, No. 7, Cor. of Prop. 15) is dense in K ( X , K ; E ) \mathscr{K}(X,K;E) K ( X , K ; E ) ; the vector space K ( X ; R ) ⊗ R E \mathscr{K}(X;\mathbf{R}) \otimes_{\mathbf{R}} E K ( X ; R ) ⊗ R E (resp. K ( X ; C ) ⊗ C E \mathscr{K}(X;\mathbf{C}) \otimes_{\mathbf{C}} E K ( X ; C ) ⊗ C E ) is dense in K ( X ; E ) \mathscr{K}(X;E) K ( X ; E ) .
引用了 1 · 被以下引用 3 引用了 引理 2
被以下引用 命题 2 , 命题 8, III § 3 , 引理, III § 4
由于第二个断言是第一个明显的推论,因此足以证明后者。我们应用引理 2,并将Φ \Phi Φ 减少为K ( X , K ; E ) \mathscr{K}(X,K;E) K ( X , K ; E ) 的单个元素f f f ;那么,对于每个 x ∈ X x \in X x ∈ X ,
q ( f ( x ) − ∑ j = 1 n φ j ( x ) f ( x j ) ) ≤ ε ,
q\left(f(x) - \sum_{j=1}^n \varphi_j(x)f(x_j)\right) \leq \varepsilon,
q ( f ( x ) − j = 1 ∑ n φ j ( x ) f ( x j ) ) ≤ ε ,
其中 φ j \varphi_j φ j 属于至 K ( X , K ; R ) \mathscr{K}(X,K;\mathbf{R}) K ( X , K ; R ) ;由于映射 x ↦ ∑ j = 1 n φ j ( x ) f ( x j ) x \mapsto \sum_{j=1}^n \varphi_j(x)f(x_j) x ↦ ∑ j = 1 n φ j ( x ) f ( x j ) 可以与元素 ∑ j = 1 n φ j ⊗ f ( x j ) \sum_{j=1}^n \varphi_j \otimes f(x_j) ∑ j = 1 n φ j ⊗ f ( x j ) 进行规范地识别,这通过 K ( X , K ; E ) \mathscr{K}(X,K;E) K ( X , K ; E ) 的拓扑定义证明了命题。
3. 定义度量单位
如果 μ \mu μ 是局部紧凑空间 X X X 上的测度,则函数 f ∈ K ( X ; C ) f \in \mathscr{K}(X; \mathbf{C}) f ∈ K ( X ; C ) 测度的值称为 f 关于 μ \mu μ 的积分;除一般的记号、μ ( f ) \mu(f) μ ( f ) 、⟨ f , μ ⟩ \langle f, \mu \rangle ⟨ f , μ ⟩ 外,还用记号、∫ f d μ \int f d\mu ∫ f d μ 、∫ f μ \int f \mu ∫ f μ 、∫ f ( x ) d μ ( x ) \int f(x) d\mu(x) ∫ f ( x ) d μ ( x ) 、∫ f ( x ) μ ( x ) \int f(x) \mu(x) ∫ f ( x ) μ ( x ) 来表示;关于字母x x x 的使用,参见S,I, §1, No. 1。
根据直极限中的连续性标准(TVS,II, §4, No. 4,第 5 条),说 μ \mu μ 是X X X 上的测度意味着 μ \mu μ 是 K ( X ; C ) \mathscr{K}(X; \mathbf{C}) K ( X ; C ) 满足上的线性形式以下条件:对于X X X 的每个紧凑子集K K K ,都存在数M K M_K M K ,这样,对于每个函数f ∈ K ( X ; C ) f \in \mathscr{K}(X; \mathbf{C}) f ∈ K ( X ; C ) *其支持包含在*K K K 中,
∣ μ ( f ) ∣ ≤ M K ⋅ ∥ f ∥ (where ∥ f ∥ = sup x ∈ X ∣ f ( x ) ∣ ) .
| \mu(f) | \leq M_K \cdot \| f \| \quad \text{(where } \| f \| = \sup_{x \in X} |f(x)| ).
∣ μ ( f ) ∣ ≤ M K ⋅ ∥ f ∥ (where ∥ f ∥ = x ∈ X sup ∣ f ( x ) ∣ ) .
更一般地说:
— *令 X 为局部紧凑空间,(K α K_\alpha K α ) X 的紧凑子集系列,其内部K ∘ α \overset{\circ}{K}_\alpha K ∘ α 形式 X 的开放覆盖物。为了使K ( X ; C ) \mathscr{K}(X; \mathbf{C}) K ( X ; C ) 上的线性形式μ \mu μ 成为X上的测度,对于每个α \alpha α ,存在数M α M_\alpha M α 使得
∣ μ ( f ) ∣ ≤ M α ⋅ ∥ f ∥
| \mu(f) | \leq M_\alpha \cdot \| f \|
∣ μ ( f ) ∣ ≤ M α ⋅ ∥ f ∥
引用了 2 · 被以下引用 3 引用了 引理 1 , III § 3. 。连续向量值函数的积分
被以下引用 命题 2 , 命题 1, III § 2 , V § 6. 。 像尺寸
每函数 f ∈ K ( X , K α ; C ) f \in \mathscr{K}(X, K_\alpha; \mathbf{C}) f ∈ K ( X , K α ; C ) 。
条件显然是必要的,只要证明对于X X X 的每个紧致子集K K K ,(5)蕴涵(4)即可。现在,K K K 被开集合K ∘ α i \overset{\circ}{K}_{\alpha_i} K ∘ α i (1 ≤ i ≤ n 1 \leq i \leq n 1 ≤ i ≤ n )的有限数覆盖; No. 2到K K K 和K ∘ α i \overset{\circ}{K}_{\alpha_i} K ∘ α i 中的应用引理 1,在X X X 上存在连续的函数g i ≥ 0 g_i \geq 0 g i ≥ 0 ,使得Supp ( g i ) ⊂ K α i \operatorname{Supp}(g_i) \subset K_{\alpha_i} Supp ( g i ) ⊂ K α i ,0 ≤ ∑ i = 1 n g i ( x ) ≤ 1 0 \leq \sum_{i=1}^n g_i(x) \leq 1 0 ≤ ∑ i = 1 n g i ( x ) ≤ 1 对于所有x ∈ X x \in X x ∈ X 和∑ i = 1 n g i ( x ) = 1 \sum_{i=1}^n g_i(x) = 1 ∑ i = 1 n g i ( x ) = 1 对应x ∈ K x \in K x ∈ K 。因此,对于每个函数f ∈ K ( X , K ; C ) f \in \mathscr{K}(X, K; \mathbf{C}) f ∈ K ( X , K ; C ) ,我们可以写成f = ∑ i = 1 n f g i f = \sum_{i=1}^n f g_i f = ∑ i = 1 n f g i ,我们有f g i ∈ K ( X , K α i ; C ) f g_i \in \mathscr{K}(X, K_{\alpha_i}; \mathbf{C}) f g i ∈ K ( X , K α i ; C ) 和∥ f g i ∥ ≤ ∥ f ∥ \| f g_i \| \leq \| f \| ∥ f g i ∥ ≤ ∥ f ∥ ;如果M K = ∑ i = 1 n M α i M_K = \sum_{i=1}^n M_{\alpha_i} M K = ∑ i = 1 n M α i ,则我们有关系 (4)。
我们用 M ( X ; C ) \mathscr{M}(X; \mathbf{C}) M ( X ; C ) 表示,或者如果不会造成混淆,则简单地用 M ( X ) \mathscr{M}(X) M ( X ) 表示,X X X 上的措施向量空间,在其他字中,表示K ( X ; C ) \mathscr{K}(X; \mathbf{C}) K ( X ; C ) 的*对偶*。
人们知道,对于K ( X ; C ) \mathscr{K}(X;\mathbf{C}) K ( X ; C ) 的*有界*子集的每个集合S \mathscr{S} S ,在M ( X ; C ) \mathscr{M}(X;\mathbf{C}) M ( X ; C ) 上定义了S \mathscr{S} S 拓扑,该拓扑是局部凸的(TVS,III, §3, No. 1,Prop.1的Cor.)。我们用M S ( X ; C ) \mathscr{M}_{\mathscr{S}}(X;\mathbf{C}) M S ( X ; C ) 或M S ( X ) \mathscr{M}_{\mathscr{S}}(X) M S ( X ) 表示通过为M ( X ; C ) \mathscr{M}(X;\mathbf{C}) M ( X ; C ) 配备S \mathscr{S} S 拓扑而获得的拓扑向量空间。
对于K ( X ; C ) \mathscr{K}(X;\mathbf{C}) K ( X ; C ) 的有界子集的每个集合S \mathscr{S} S (覆盖K ( X ; C ) \mathscr{K}(X;\mathbf{C}) K ( X ; C ) ),空间M S ( X ; C ) \mathscr{M}_{\mathscr{S}}(X;\mathbf{C}) M S ( X ; C ) 是豪斯多夫(Hausdorff)且准完备。
引用了 2 引用了 定理 1 , III § 2. 。支持某项措施
这是由于 K ( X ; C ) \mathscr{K}(X;\mathbf{C}) K ( X ; C ) 是桶装的(TVS、III, §4, No. 2、Th.1 的 Cor.4)。
例措施。 — I。 原子措施。 令X为X的局部紧凑空间、a a a 点;对于X 包含 a a a 的每个紧凑子集 K,将K ( X ; C ) \mathscr{K}(X;\mathbf{C}) K ( X ; C ) 的映射f ↦ f ( a ) f\mapsto f(a) f ↦ f ( a ) 转化为C \mathbf{C} C 显然满足条件 (4) 和M K = 1 M_K=1 M K = 1 ,因此是X,记作ε a \varepsilon_a ε a ;它被称为点a a a 的*狄拉克测度*,或由放置在点a a a 的*单位质量定义的测度。*
更一般地,令 α \alpha α 为 X 的映射到 C \mathbf{C} C ,这样,对于 X 的每个紧致子集 K,
∑ x ∈ K ∣ α ( x ) ∣ < + ∞ .
\sum_{x\in K}|\alpha(x)|<+\infty.
x ∈ K ∑ ∣ α ( x ) ∣ < + ∞. 然后,对于每个函数
f ∈ K ( X , K ; C ) f\in\mathscr{K}(X,K;\mathbf{C}) f ∈ K ( X , K ; C ) ,和
μ ( f ) = ∑ x ∈ X α ( x ) f ( x )
\mu(f)=\sum_{x\in X}\alpha(x)f(x)
μ ( f ) = x ∈ X ∑ α ( x ) f ( x ) 被定义为,等于
∑ x ∈ K α ( x ) f ( x ) ;
\sum_{x\in K}\alpha(x)f(x);
x ∈ K ∑ α ( x ) f ( x ) ; 很明显,
μ \mu μ 是
K ( X ; C ) \mathscr{K}(X;\mathbf{C}) K ( X ; C ) 上的线性形式,并且对于
f ∈ K ( X , K ; C ) f\in\mathscr{K}(X,K;\mathbf{C}) f ∈ K ( X , K ; C ) ,
∣ μ ( f ) ∣ ≤ ( ∑ x ∈ K ∣ α ( x ) ∣ ) ⋅ ∥ f ∥ ,
|\mu(f)|\leq\left(\sum_{x\in K}|\alpha(x)|\right)\cdot\|f\|,
∣ μ ( f ) ∣ ≤ ( x ∈ K ∑ ∣ α ( x ) ∣ ) ⋅ ∥ f ∥ , 其他字条件 (4) 满足。
如果 X 的映射 α \alpha α 存在于 C \mathbf{C} C 中,则 X 上的μ \mu μ 被称为“原子”,使得
∑ x ∈ K ∣ α ( x ) ∣ < + ∞
\sum_{x\in K}|\alpha(x)|<+\infty
x ∈ K ∑ ∣ α ( x ) ∣ < + ∞ 对于X的每个紧凑子集 K,并且
μ \mu μ 等于上面定义的度量。如果 N 是
x ∈ X x\in X x ∈ X 的集合,那么
α ( x ) ≠ 0 \alpha(x)\neq0 α ( x ) = 0 、条件强加于
α \alpha α 意味着对于 X 的每个紧凑子集 K,
K ∩ N K\cap N K ∩ N 是*可数的*。还有人说
μ \mu μ 是由位于点*
x ∈ N x\in N x ∈ N 的*质量*
α ( x ) \alpha(x) α ( x ) 定义的。如果假设对于每个紧集 K ⊂ X K\subset X K ⊂ X ,N ∩ K N\cap K N ∩ K 是 有限的*,那么显然
∑ x ∈ K ∣ α ( x ) ∣ < + ∞ ;
\sum_{x\in K}|\alpha(x)|<+\infty;
x ∈ K ∑ ∣ α ( x ) ∣ < + ∞ ; 说N是X的*封闭*和*离散*子空间是一样的,因为X的每个点都有一个紧邻域包含,只有N的点的有限数,反之,如果是这种情况,那么每个X的紧凑子集可以被有限的数这样的邻域覆盖。当 N 是封闭且离散的时,由函数
α \alpha α 定义的每个原子测度,使得
C N \mathbf C N C N 上的
α ( x ) = 0 \alpha(x)=0 α ( x ) = 0 称为 X 上的离散测度(cf. §2, No. 5)。
II。 勒贝格测度。 对于每个函数 f ∈ K ( R ; C ) f\in\mathscr K(\mathbf R;\mathbf C) f ∈ K ( R ; C ) ,都存在 R \mathbf R R 的紧凑区间 [ a , b ] [a,b] [ a , b ] ,其外部 f f f 为零。整的
I ( f ) = ∫ − ∞ + ∞ f ( x ) d x = ∫ a b f ( x ) d x
\mathrm I(f)=\int_{-\infty}^{+\infty}f(x)\,dx=\int_a^b f(x)\,dx
I ( f ) = ∫ − ∞ + ∞ f ( x ) d x = ∫ a b f ( x ) d x
因此被定义;此外,通过平均值的定理(FRV,II, §1, No. 5,命题6),我们有∣ I ( f ) ∣ ≤ ( b − a ) ∥ f ∥ |\mathrm I(f)|\leq(b-a)\|f\| ∣ I ( f ) ∣ ≤ ( b − a ) ∥ f ∥ ;这表明f ↦ I ( f ) f\mapsto\mathrm I(f) f ↦ I ( f ) 是R \mathbf R R 的测度,称为*勒贝格测度*。
对于R \mathbf R R 的每个区间J(有界或无界),类似地,我们将J*上的*勒贝格测度称为f ↦ ∫ J f ( x ) d x f\mapsto\int_Jf(x)\,dx f ↦ ∫ J f ( x ) d x 、线性形式在K ( J ; C ) \mathscr K(J;\mathbf C) K ( J ; C ) 上的测度(该积分有意义,因为存在J中包含的紧致区间[ a , b ] [a,b] [ a , b ] ,其中f f f 是零)。
III。令 g g g 为紧凑区间 I ⊂ R I\subset\mathbf R I ⊂ R 到 C \mathbf C C 的连续映射,在 I 中具有连续导数。设Γ = g ( I ) \Gamma=g(I) Γ = g ( I ) ,它是C \mathbf C C 的紧凑子空间; 映射
f ↦ ∫ I f ( g ( t ) ) g ′ ( t ) d t
f\mapsto\int_I f(g(t))g'(t)\,dt
f ↦ ∫ I f ( g ( t )) g ′ ( t ) d t
凭借平均值的定理,C ( Γ ; C ) \mathscr C(\Gamma;\mathbf C) C ( Γ ; C ) 到 C \mathbf C C 是连续的线性形式,因此是Γ \Gamma Γ *上的*复杂测度;相对于该度量的积分也写为∫ Γ f ( z ) d z \int_\Gamma f(z)\,dz ∫ Γ f ( z ) d z ,甚至虽然,它不仅取决于Γ \Gamma Γ ,还取决于g g g 。
R \mathbf{R} R 的勒贝格测度在加法群 R \mathbf{R} R 的每种翻译下都是不变的。事实上,对于每个函数f ∈ K ( R ; C ) f \in \mathscr{K}(\mathbf{R}; \mathbf{C}) f ∈ K ( R ; C ) 和每个实数a a a ,我们有
∫ − ∞ + ∞ f ( x + a ) d x = ∫ − ∞ + ∞ f ( t ) d t
\int_{-\infty}^{+\infty} f(x + a)\, dx = \int_{-\infty}^{+\infty} f(t)\, dt
∫ − ∞ + ∞ f ( x + a ) d x = ∫ − ∞ + ∞ f ( t ) d t
通过变量变化公式 (FRV, II, §2, No. 1, 公式 (1))。对于推广,请参见第 1 章。 VII, §1, No. 2,周四。 1.
引用了 1 引用了 定理 1, VII § 1
4. 通过连续函数测量的乘积
令X X X 是局部紧凑的空间,g g g 是X X X 到C \mathbf{C} C 的连续映射。显然,f ↦ g f f \mapsto gf f ↦ g f 是 K ( X ; C ) \mathscr{K}(X; \mathbf{C}) K ( X ; C ) 的线性映射自身;让我们证明这个映射是连续的。事实上,对于X X X 的每个紧凑子集K K K ,以及每个函数f ∈ K ( X , K ; C ) f \in \mathscr{K}(X, K; \mathbf{C}) f ∈ K ( X , K ; C ) ,我们有g f ∈ K ( X , K ; C ) gf \in \mathscr{K}(X, K; \mathbf{C}) g f ∈ K ( X , K ; C ) ;此外,如果b K = sup x ∈ K ∣ g ( x ) ∣ b_K = \sup_{x \in K} |g(x)| b K = sup x ∈ K ∣ g ( x ) ∣ 则∥ g f ∥ ≤ b K ∥ f ∥ \|gf\| \leq b_K \|f\| ∥ g f ∥ ≤ b K ∥ f ∥ ,从而我们的断言(TVS,II, §4, No. 4,提案5)。因此,该连续线性映射(TVS,II, §6, No. 4)的转置等于 M ( X ; C ) \mathscr{M}(X; \mathbf{C}) M ( X ; C ) 的线性映射自身,表示为 μ ↦ g ⋅ μ \mu \mapsto g \cdot \mu μ ↦ g ⋅ μ (或 μ ↦ g μ \mu \mapsto g\mu μ ↦ g μ ,如果不会导致混淆)。如果 ν = g ⋅ μ \nu = g \cdot \mu ν = g ⋅ μ 因此,对于每一个函数 f ∈ K ( X ; C ) f \in \mathscr{K}(X; \mathbf{C}) f ∈ K ( X ; C ) ,
⟨ f , ν ⟩ = ⟨ g f , μ ⟩
\langle f, \nu \rangle = \langle gf, \mu \rangle
⟨ f , ν ⟩ = ⟨ g f , μ ⟩
或再次
∫ f ( x ) d ν ( x ) = ∫ f ( x ) g ( x ) d μ ( x )
\int f(x)\, d\nu(x) = \int f(x)g(x)\, d\mu(x)
∫ f ( x ) d ν ( x ) = ∫ f ( x ) g ( x ) d μ ( x )
(缩写为形式d ν ( x ) = g ( x ) d μ ( x ) d\nu(x) = g(x)\, d\mu(x) d ν ( x ) = g ( x ) d μ ( x ) )。有人说,g ⋅ μ g \cdot \mu g ⋅ μ 是函数g g g 测量μ \mu μ 的乘积,或者也是密度g g g 相对于μ \mu μ 的测量(cf.Ch.V, §5, No. 2,定义2)。如果g 1 , g 2 g_1, g_2 g 1 , g 2 是X X X 到C \mathbf{C} C 的两个连续的映射,μ 1 , μ 2 \mu_1, \mu_2 μ 1 , μ 2 是X X X 上的两个小节,那么
( g 1 + g 2 ) ⋅ μ = g 1 ⋅ μ + g 2 ⋅ μ , g ⋅ ( μ 1 + μ 2 ) = g ⋅ μ 1 + g ⋅ μ 2 ,
(g_1 + g_2) \cdot \mu = g_1 \cdot \mu + g_2 \cdot \mu, \quad g \cdot (\mu_1 + \mu_2) = g \cdot \mu_1 + g \cdot \mu_2,
( g 1 + g 2 ) ⋅ μ = g 1 ⋅ μ + g 2 ⋅ μ , g ⋅ ( μ 1 + μ 2 ) = g ⋅ μ 1 + g ⋅ μ 2 ,
( g 1 g 2 ) ⋅ μ = g 1 ⋅ ( g 2 ⋅ μ ) .
(g_1 g_2) \cdot \mu = g_1 \cdot (g_2 \cdot \mu).
( g 1 g 2 ) ⋅ μ = g 1 ⋅ ( g 2 ⋅ μ ) .
此外,1 ⋅ μ = μ 1 \cdot \mu = \mu 1 ⋅ μ = μ (这里1表示常数函数在X X X 上等于1); 集合M ( X ; C ) \mathscr{M}(X; \mathbf{C}) M ( X ; C ) ,配备合成( g , μ ) ↦ g ⋅ μ (g, \mu) \mapsto g \cdot \mu ( g , μ ) ↦ g ⋅ μ 的外法则及其添加剂结构,因此模超过环C ( X ; C ) \mathscr{C}(X; \mathbf{C}) C ( X ; C ) 。
5. 切实措施。积极措施
设 X 为局部紧致空间。实数向量空间K ( X ; R ) \mathscr{K}(X; \mathbf{R}) K ( X ; R ) 是复数向量空间K ( X ; C ) \mathscr{K}(X; \mathbf{C}) K ( X ; C ) 底层实数向量空间的子空间;此外,映射( f 1 , f 2 ) ↦ f 1 + i f 2 (f_1, f_2) \mapsto f_1 + i f_2 ( f 1 , f 2 ) ↦ f 1 + i f 2 是乘积拓扑向量空间K ( X ; R ) × K ( X ; R ) \mathscr{K}(X; \mathbf{R}) \times \mathscr{K}(X; \mathbf{R}) K ( X ; R ) × K ( X ; R ) 到真实拓扑向量空间K ( X ; C ) \mathscr{K}(X; \mathbf{C}) K ( X ; C ) 的*同构*(No. 1,命题1)。
对于μ \mu μ 到K ( X ; R ) \mathscr{K}(X; \mathbf{R}) K ( X ; R ) 的每个(复数)测度μ ∈ M ( X ; C ) \mu \in \mathscr{M}(X; \mathbf{C}) μ ∈ M ( X ; C ) 、限制μ 0 \mu_0 μ 0 ,是K ( X ; R ) \mathscr{K}(X; \mathbf{R}) K ( X ; R ) 到C \mathbf{C} C 的连续R \mathbf{R} R 线性映射;此外,这个限制确定μ \mu μ ,因为如果f = f 1 + i f 2 f = f_1 + i f_2 f = f 1 + i f 2 和f 1 , f 2 f_1, f_2 f 1 , f 2 在K ( X ; R ) \mathscr{K}(X; \mathbf{R}) K ( X ; R ) 中,那么μ ( f ) = μ 0 ( f 1 ) + i μ 0 ( f 2 ) \mu(f) = \mu_0(f_1) + i \mu_0(f_2) μ ( f ) = μ 0 ( f 1 ) + i μ 0 ( f 2 ) 。相反,令μ 0 \mu_0 μ 0 是K ( X ; R ) \mathscr{K}(X; \mathbf{R}) K ( X ; R ) 到C \mathbf{C} C 的连续R \mathbf{R} R 线性映射;很明显映射
f 1 + i f 2 ↦ μ 0 ( f 1 ) + i μ 0 ( f 2 )
f_1 + i f_2 \mapsto \mu_0(f_1) + i \mu_0(f_2)
f 1 + i f 2 ↦ μ 0 ( f 1 ) + i μ 0 ( f 2 )
是 X 的(复杂)测度。因此,X上的每个测度都可以用其限制到K ( X ; R ) \mathscr{K}(X; \mathbf{R}) K ( X ; R ) 来标识。
令 μ \mu μ 为X 的度量。对于每个函数f ∈ K ( X ; C ) f \in \mathscr{K}(X; \mathbf{C}) f ∈ K ( X ; C ) ,我们可以调用μ \mu μ 的*共轭测度*由μ ‾ ( f ) = μ ( f ‾ ) ‾ \overline{\mu}(f) = \overline{\mu(\overline{f})} μ ( f ) = μ ( f ) 定义的测度μ ‾ \overline{\mu} μ ;因为,很明显μ ‾ \overline{\mu} μ 是C线性形式,并且它在K ( X ; C ) \mathscr{K}(X; \mathbf{C}) K ( X ; C ) 上连续;显然 μ ‾ = μ \overline{\mu} = \mu μ = μ ,并且对于 C \mathbf{C} C 中的两个度量 μ , ν \mu, \nu μ , ν 和两个标量 α , β \alpha, \beta α , β ,
( α μ + β ν ) = α ‾ ⋅ μ ‾ + β ‾ ⋅ ν ‾ .
(\alpha \mu + \beta \nu) = \overline{\alpha} \cdot \overline{\mu} + \overline{\beta} \cdot \overline{\nu}.
( α μ + β ν ) = α ⋅ μ + β ⋅ ν .
更一般地,对于函数g ∈ C ( X ; C ) g \in \mathscr{C}(X; \mathbf{C}) g ∈ C ( X ; C ) 和X上的每个μ \mu μ 小节,
g ⋅ μ ‾ = g ‾ ⋅ μ ‾ ,
g \cdot \overline{\mu} = \overline{g} \cdot \overline{\mu},
g ⋅ μ = g ⋅ μ ,
与定义 (No. 4) 中的直接的一样。
如果 μ ‾ = μ \overline{\mu} = \mu μ = μ ,则 X 上的μ \mu μ 被称为“真实”;由上可知,对于每个函数 f ∈ K ( X ; R ) f \in \mathscr{K}(X; \mathbf{R}) f ∈ K ( X ; R ) ,μ ( f ) \mu(f) μ ( f ) 都是一个*实数* 数。如果用限制到 K ( X ; R ) \mathscr{K}(X; \mathbf{R}) K ( X ; R ) 来识别实测度,则可以说 X 上实测度的集合是实数局部凸空间 K ( X ; R ) \mathscr{K}(X; \mathbf{R}) K ( X ; R ) 的*对偶*;它是一个真正的向量空间,表示为M ( X ; R ) \mathscr{M}(X; \mathbf{R}) M ( X ; R ) (或有时M ( X ) \mathscr{M}(X) M ( X ) ,如果这不会引起任何混淆)。 R \mathbf{R} R 上的勒贝格测度是一个“真实”测度,对于每个点 a ∈ X a \in X a ∈ X 的狄拉克测度 ε a \varepsilon_a ε a 也是如此。如果 g ∈ C ( X ; R ) g \in \mathscr{C}(X; \mathbf{R}) g ∈ C ( X ; R ) 且 μ \mu μ 是实测度,则根据 (7) g ⋅ μ g \cdot \mu g ⋅ μ 也是实测度。
令 μ \mu μ 为 X 的(复数)测度。从前面的定义可以看出,措施μ 1 = ( μ + μ ‾ ) / 2 \mu_1 = (\mu + \overline{\mu})/2 μ 1 = ( μ + μ ) /2 和μ 2 = ( μ − μ ‾ ) / 2 i \mu_2 = (\mu - \overline{\mu})/2i μ 2 = ( μ − μ ) /2 i 是*真实的*;它们分别称为μ \mu μ 的*实数部分*和*虚数部分*,分别用R μ \mathscr{R}\mu R μ 和I μ \mathscr{I}\mu I μ 表示;这些措施的另一个特点是,对于每函数 f ∈ K ( X ; R ) f \in \mathscr{K}(X; \mathbf{R}) f ∈ K ( X ; R ) ,
μ 1 ( f ) = R ( μ ( f ) ) , μ 2 ( f ) = I ( μ ( f ) ) .
\mu_1(f) = \mathscr{R}(\mu(f)) , \quad \mu_2(f) = \mathscr{I}(\mu(f)).
μ 1 ( f ) = R ( μ ( f )) , μ 2 ( f ) = I ( μ ( f )) .
显然
μ = μ 1 + i μ 2 , μ ‾ = μ 1 − i μ 2 .
\mu = \mu_1 + i \mu_2,\quad \overline{\mu} = \mu_1 - i \mu_2.
μ = μ 1 + i μ 2 , μ = μ 1 − i μ 2 .
具有紧凑支持的 X X X 上的连续实值函数的空间 K ( X ; R ) \mathscr{K}(X; \mathbf{R}) K ( X ; R ) 显然是序关系 f ≤ g f \leq g f ≤ g 的 Riesz 空间 。我们可以说,如果μ ( f ) ≥ 0 \mu(f) \geq 0 μ ( f ) ≥ 0 对于每个函数f ≥ 0 f \geq 0 f ≥ 0 属于到K ( X ; R ) \mathscr{K}(X; \mathbf{R}) K ( X ; R ) ,则X X X 上的实际测度μ \mu μ 是“正”;因此,它是 Riesz 空间 K ( X ; R ) \mathscr{K}(X; \mathbf{R}) K ( X ; R ) 上的正线性形式(第 II, §2, No. 1,定义 1)。反之:
例如,令μ \mu μ 为K ( X ; R ) \mathscr{K}(X; \mathbf{R}) K ( X ; R ) 上的正线性形式,并令K K K 为X X X 的紧凑子集。存在X X X 到[ 0 , 1 ] [0, 1] [ 0 , 1 ] 的连续映射f 0 f_0 f 0 ,具有紧支撑,使得f 0 ( x ) = 1 f_0(x) = 1 f 0 ( x ) = 1 位于K K K 上(No. 2,引理1)。对于每一个函数g ∈ K ( X , K ; R ) g \in \mathscr{K}(X, K; \mathbf{R}) g ∈ K ( X , K ; R ) ,我们就有− ∥ g ∥ f 0 ≤ g ≤ ∥ g ∥ f 0 -\|g\|f_0 \leq g \leq \|g\|f_0 − ∥ g ∥ f 0 ≤ g ≤ ∥ g ∥ f 0 ,因而∣ μ ( g ) ∣ ≤ ∥ g ∥ ⋅ μ ( f 0 ) |\mu(g)| \leq \|g\| \cdot \mu(f_0) ∣ μ ( g ) ∣ ≤ ∥ g ∥ ⋅ μ ( f 0 ) ,这证明了定理。
我们用 M + ( X ) \mathscr{M}_+(X) M + ( X ) 表示 X X X 上的正测量的尖凸锥体(或者,相当于相同的东西,Riesz 空间 K ( X ; R ) \mathscr{K}(X; \mathbf{R}) K ( X ; R ) 上的正线性形式锥体)。
鉴于定理 1 和 Ch. II, §2, No. 2,周四。 1,这一切都归结为证明,X X X 上的实际测度 μ \mu μ 是 Riesz 空间 K ( X ; R ) \mathscr{K}(X; \mathbf{R}) K ( X ; R ) 上的*相对有界* 线性形式。设f f f 是X X X 上的连续函数≥ 0 \geq 0 ≥ 0 ,有紧支撑K K K ; K ( X ; R ) \mathscr{K}(X; \mathbf{R}) K ( X ; R ) 中的关系0 ≤ g ≤ f 0 \leq g \leq f 0 ≤ g ≤ f 意味着∥ g ∥ ≤ ∥ f ∥ \|g\| \leq \|f\| ∥ g ∥ ≤ ∥ f ∥ 并且g g g 的支持包含在K K K 中。到假设,存在数M K ≥ 0 M_K \geq 0 M K ≥ 0 ,使得每个函数h ∈ K ( X , K ; R ) h \in \mathscr{K}(X, K; \mathbf{R}) h ∈ K ( X , K ; R ) 都有∣ μ ( h ) ∣ ≤ M K ⋅ ∥ h ∥ |\mu(h)| \leq M_K \cdot \|h\| ∣ μ ( h ) ∣ ≤ M K ⋅ ∥ h ∥ ;因而∣ μ ( g ) ∣ ≤ M K ⋅ ∥ g ∥ ≤ M K ⋅ ∥ f ∥ |\mu(g)| \leq M_K \cdot \|g\| \leq M_K \cdot \|f\| ∣ μ ( g ) ∣ ≤ M K ⋅ ∥ g ∥ ≤ M K ⋅ ∥ f ∥ ,证明定理。
因而,X X X 上的实际测度的空间 M ( X ; R ) \mathscr{M}(X; \mathbf{R}) M ( X ; R ) 与 Riesz 空间 K ( X ; R ) \mathscr{K}(X; \mathbf{R}) K ( X ; R ) 上相对有界的线性形式的空间相同;我们记得在M ( X ; R ) \mathscr{M}(X; \mathbf{R}) M ( X ; R ) 中,序关系μ ≤ ν \mu \leq \nu μ ≤ ν 表示ν − μ \nu - \mu ν − μ 是一个积极的措施,或者对于每个函数f ∈ K + ( X ) f \in \mathscr{K}_+(X) f ∈ K + ( X ) 表示μ ( f ) ≤ ν ( f ) \mu(f) \leq \nu(f) μ ( f ) ≤ ν ( f ) 。
这是从第 1 章得出的。 II, §2, No. 2,Th。 1.
符合第 1 章记号。 II, §1,我们定义,对于X X X 上的每一个*实际*测量μ \mu μ ,
μ + = sup ( μ , 0 ) , μ − = sup ( − μ , 0 ) , ∣ μ ∣ = sup ( μ , − μ ) ;
\mu^+ = \sup(\mu, 0),\quad \mu^- = \sup(-\mu, 0),\quad |\mu| = \sup(\mu, -\mu);
μ + = sup ( μ , 0 ) , μ − = sup ( − μ , 0 ) , ∣ μ ∣ = sup ( μ , − μ ) ;
然后是μ = μ + − μ − , ∣ μ ∣ = μ + + μ − \mu = \mu^+ - \mu^-,\ |\mu| = \mu^+ + \mu^- μ = μ + − μ − , ∣ μ ∣ = μ + + μ − 和inf ( μ + , μ − ) = 0 \inf(\mu^+, \mu^-) = 0 inf ( μ + , μ − ) = 0 。此外,对于每个函数 f ∈ K + ( X ) f \in \mathscr{K}_+(\mathrm{X}) f ∈ K + ( X ) ,
∫ f d μ + = sup 0 ≤ g ≤ f , g ∈ K ( X ) ∫ g d μ
\int f\, d\mu^+ = \sup_{0 \leq g \leq f,\ g \in \mathscr{K}(\mathrm{X})} \int g\, d\mu
∫ f d μ + = 0 ≤ g ≤ f , g ∈ K ( X ) sup ∫ g d μ
和
∫ f d ∣ μ ∣ = sup ∣ g ∣ ≤ f , g ∈ K ( X ) ∫ g d μ ,
\int f\, d|\mu| = \sup_{|g| \leq f,\ g \in \mathscr{K}(\mathrm{X})} \int g\, d\mu,
∫ f d ∣ μ ∣ = ∣ g ∣ ≤ f , g ∈ K ( X ) sup ∫ g d μ ,
从而,特别是,
∣ ∫ f d μ ∣ ≤ ∫ ∣ f ∣ d ∣ μ ∣
\left| \int f\, d\mu \right| \leq \int |f|\, d|\mu|
∫ f d μ ≤ ∫ ∣ f ∣ d ∣ μ ∣
对于每个函数 f ∈ K ( X ; R ) f \in \mathscr{K}(\mathrm{X}; \mathbf{R}) f ∈ K ( X ; R ) 。
This inequality is also true if f ∈ K ( X ; C ) f \in \mathscr{K}(\mathrm{X}; \mathbf{C}) f ∈ K ( X ; C ) ; for, on multiplying f f f by a complex number of absolute value 1 (which does not change either side of the inequality), one can suppose that ∫ f d μ ≥ 0 \int f\, d\mu \geq 0 ∫ f d μ ≥ 0 . 然后
∣ ∫ f d μ ∣ = ∫ f d μ = ∫ ( ℜ f ) d μ ≤ ∫ ∣ ℜ f ∣ d ∣ μ ∣ ≤ ∫ ∣ f ∣ d ∣ μ ∣ .
\left| \int f\, d\mu \right| = \int f\, d\mu = \int (\Re f)\, d\mu \leq \int |\Re f|\, d|\mu| \leq \int |f|\, d|\mu|.
∫ f d μ = ∫ f d μ = ∫ ( ℜ f ) d μ ≤ ∫ ∣ℜ f ∣ d ∣ μ ∣ ≤ ∫ ∣ f ∣ d ∣ μ ∣.
6. 复测度的绝对值值
令 μ \mu μ 为局部紧凑空间 X \mathrm{X} X 上的复测度;对于每个函数 f ∈ K + ( X ) f \in \mathscr{K}_+(\mathrm{X}) f ∈ K + ( X ) ,正实数
L ( f ) = sup ∣ g ∣ ≤ f , g ∈ K ( X ; C ) ∣ ∫ g d μ ∣
L(f) = \sup_{|g| \leq f,\ g \in \mathscr{K}(\mathrm{X}; \mathbf{C})} \left| \int g\, d\mu \right|
L ( f ) = ∣ g ∣ ≤ f , g ∈ K ( X ; C ) sup ∫ g d μ
是有限的,因为关系∣ g ∣ ≤ f |g| \leq f ∣ g ∣ ≤ f 意味着Supp ( g ) ⊂ Supp ( f ) \operatorname{Supp}(g) \subset \operatorname{Supp}(f) Supp ( g ) ⊂ Supp ( f ) 和∥ g ∥ ≤ ∥ f ∥ \|g\| \leq \|f\| ∥ g ∥ ≤ ∥ f ∥ ,因此我们的断言是从No. 3的公式(4)得出的。让我们证明L L L 只能以一种方式扩展到X \mathrm{X} X 的正测度;鉴于No. 5,Th。 1 和 Ch. II, §2, No. 1,命题3,只要证明如果f 1 , f 2 f_1,\ f_2 f 1 , f 2 是K + ( X ) \mathscr{K}_+(\mathrm{X}) K + ( X ) 中的两个函数,则L ( f 1 + f 2 ) = L ( f 1 ) + L ( f 2 ) L(f_1 + f_2) = L(f_1) + L(f_2) L ( f 1 + f 2 ) = L ( f 1 ) + L ( f 2 ) 。现在,如果∣ g 1 ∣ ≤ f 1 |g_1| \leq f_1 ∣ g 1 ∣ ≤ f 1 和∣ g 2 ∣ ≤ f 2 |g_2| \leq f_2 ∣ g 2 ∣ ≤ f 2 ,其中g 1 g_1 g 1 和g 2 g_2 g 2 是K ( X ; C ) \mathscr{K}(\mathrm{X}; \mathbf{C}) K ( X ; C ) 中的函数,对于绝对值1的任何复数ζ \zeta ζ ,我们有∣ g 1 + ζ g 2 ∣ ≤ f 1 + f 2 |g_1 + \zeta g_2| \leq f_1 + f_2 ∣ g 1 + ζ g 2 ∣ ≤ f 1 + f 2 ,因而
∣ μ ( g 1 + ζ g 2 ) ∣ = ∣ μ ( g 1 ) + ζ μ ( g 2 ) ∣ ≤ L ( f 1 + f 2 ) .
|\mu(g_1 + \zeta g_2)| = |\mu(g_1) + \zeta \mu(g_2)| \leq L(f_1 + f_2).
∣ μ ( g 1 + ζ g 2 ) ∣ = ∣ μ ( g 1 ) + ζ μ ( g 2 ) ∣ ≤ L ( f 1 + f 2 ) .
此外,我们可以假设ζ \zeta ζ 这样选择
∣ μ ( g 1 ) + ζ μ ( g 2 ) ∣ = ∣ μ ( g 1 ) ∣ + ∣ μ ( g 2 ) ∣ ;
|\mu(g_1) + \zeta \mu(g_2)| = |\mu(g_1)| + |\mu(g_2)|;
∣ μ ( g 1 ) + ζ μ ( g 2 ) ∣ = ∣ μ ( g 1 ) ∣ + ∣ μ ( g 2 ) ∣ ; 由于∣ μ ( g i ) ∣ |\mu(g_i)| ∣ μ ( g i ) ∣ 任意接近L ( f i ) L(f_i) L ( f i ) (i = 1 , 2 i = 1, 2 i = 1 , 2 ),这证明了L ( f 1 ) + L ( f 2 ) ≤ L ( f 1 + f 2 ) L(f_1) + L(f_2) \leq L(f_1 + f_2) L ( f 1 ) + L ( f 2 ) ≤ L ( f 1 + f 2 ) 。另一方面,考虑函数g ∈ K ( X ; C ) g \in \mathscr{K}(X; \mathbf{C}) g ∈ K ( X ; C ) 使得∣ g ∣ ≤ f 1 + f 2 |g| \leq f_1 + f_2 ∣ g ∣ ≤ f 1 + f 2 。 函数g i g_i g i 在点处等于g f i / ( f 1 + f 2 ) g f_i/(f_1 + f_2) g f i / ( f 1 + f 2 ) ,其中f 1 ( x ) + f 2 ( x ) ≠ 0 f_1(x) + f_2(x) \neq 0 f 1 ( x ) + f 2 ( x ) = 0 ,并且在其他地方等于0(i = 1 , 2 i = 1, 2 i = 1 , 2 ),在X上连续,因为f i / ( f 1 + f 2 ) f_i/(f_1 + f_2) f i / ( f 1 + f 2 ) (i = 1 , 2 i = 1, 2 i = 1 , 2 )在每个点处连续,其中f 1 ( x ) + f 2 ( x ) ≠ 0 f_1(x) + f_2(x) \neq 0 f 1 ( x ) + f 2 ( x ) = 0 ,对于每个x ∈ X x \in X x ∈ X ,我们有∣ g i ( x ) ∣ ≤ ∣ g ( x ) ∣ |g_i(x)| \leq |g(x)| ∣ g i ( x ) ∣ ≤ ∣ g ( x ) ∣ ,这证明了g i g_i g i 在点的连续性,其中f 1 ( x ) + f 2 ( x ) = 0 f_1(x) + f_2(x) = 0 f 1 ( x ) + f 2 ( x ) = 0 (i = 1 , 2 i = 1, 2 i = 1 , 2 ),因为在这些点我们也有g ( x ) = 0 g(x) = 0 g ( x ) = 0 。显然 ∣ g i ∣ ≤ f i |g_i| \leq f_i ∣ g i ∣ ≤ f i (i = 1 , 2 i = 1, 2 i = 1 , 2 ) 和 g = g 1 + g 2 g = g_1 + g_2 g = g 1 + g 2 ,因而 ∣ μ ( g ) ∣ ≤ ∣ μ ( g 1 ) ∣ + ∣ μ ( g 2 ) ∣ ≤ L ( f 1 ) + L ( f 2 ) ;
|\mu(g)| \leq |\mu(g_1)| + |\mu(g_2)| \leq L(f_1) + L(f_2);
∣ μ ( g ) ∣ ≤ ∣ μ ( g 1 ) ∣ + ∣ μ ( g 2 ) ∣ ≤ L ( f 1 ) + L ( f 2 ) ; 由于 ∣ μ ( g ) ∣ |\mu(g)| ∣ μ ( g ) ∣ 任意接近 L ( f 1 + f 2 ) L(f_1 + f_2) L ( f 1 + f 2 ) ,我们有 L ( f 1 + f 2 ) ≤ L ( f 1 ) + L ( f 2 ) ,
L(f_1 + f_2) \leq L(f_1) + L(f_2),
L ( f 1 + f 2 ) ≤ L ( f 1 ) + L ( f 2 ) , 这就完成了我们的断言中的证明。
当 μ \mu μ 为实测度时,由公式 (9) 得出 ∣ μ ∣ ≤ L |\mu| \leq L ∣ μ ∣ ≤ L ;另一方面,凭借No. 5的最后一个部分,如果g ∈ K ( X ; C ) g \in \mathscr{K}(X; \mathbf{C}) g ∈ K ( X ; C ) 和∣ g ∣ ≤ f ∈ K + ( X ) |g| \leq f \in \mathscr{K}_+(X) ∣ g ∣ ≤ f ∈ K + ( X ) 则∣ ∫ g d μ ∣ ≤ ∫ ∣ g ∣ ⋅ d ∣ μ ∣ ≤ ∫ f d ∣ μ ∣ |\int g \, d\mu| \leq \int |g| \cdot d|\mu| \leq \int f \, d|\mu| ∣ ∫ g d μ ∣ ≤ ∫ ∣ g ∣ ⋅ d ∣ μ ∣ ≤ ∫ f d ∣ μ ∣ ,因此通过定义L ≤ ∣ μ ∣ L \leq |\mu| L ≤ ∣ μ ∣ ,在其他字L = ∣ μ ∣ L = |\mu| L = ∣ μ ∣ 。
我们再次用∣ μ ∣ |\mu| ∣ μ ∣ 表示任何复杂测度μ \mu μ 的正测度L L L ,并且我们说∣ μ ∣ |\mu| ∣ μ ∣ 是μ \mu μ 的绝对值。因而 ∣ μ ∣ |\mu| ∣ μ ∣ 的定义可以写成
∣ μ ∣ ( f ) = sup ∣ g ∣ ≤ f , g ∈ K ( X ; C ) ∣ μ ( g ) ∣ ,
|\mu|(f) = \sup_{|g| \leq f,\ g \in \mathscr{K}(X; \mathbf{C})} |\mu(g)|,
∣ μ ∣ ( f ) = ∣ g ∣ ≤ f , g ∈ K ( X ; C ) sup ∣ μ ( g ) ∣ , 因而,对于每函数 g ∈ K ( X ; C ) g \in \mathscr{K}(X; \mathbf{C}) g ∈ K ( X ; C ) , ∣ ∫ g d μ ∣ ≤ ∫ ∣ g ∣ d ∣ μ ∣ .
\left| \int g \, d\mu \right| \leq \int |g| \, d|\mu|.
∫ g d μ ≤ ∫ ∣ g ∣ d ∣ μ ∣.
很明显,对于X X X 上的每个标量α ∈ C \alpha \in \mathbf{C} α ∈ C 和每个测度μ \mu μ ,
∣ α μ ∣ = ∣ α ∣ ⋅ ∣ μ ∣ .
|\alpha \mu| = |\alpha| \cdot |\mu|.
∣ α μ ∣ = ∣ α ∣ ⋅ ∣ μ ∣.
另一方面,如果μ \mu μ 和ν \nu ν 是X X X 上的两个度量,f f f 是K + ( X ) \mathscr{K}_+(X) K + ( X ) 中的函数,g g g 是K ( X ; C ) \mathscr{K}(X; \mathbf{C}) K ( X ; C ) 中的函数,使得∣ g ∣ ≤ f |g| \leq f ∣ g ∣ ≤ f ,则
∣ ∫ g d ( μ + ν ) ∣ = ∣ ∫ g d μ + ∫ g d ν ∣ ≤ ∫ f d ∣ μ ∣ + ∫ f d ∣ ν ∣ ,
\left| \int g \, d(\mu + \nu) \right| = \left| \int g \, d\mu + \int g \, d\nu \right| \leq \int f \, d|\mu| + \int f \, d|\nu|,
∫ g d ( μ + ν ) = ∫ g d μ + ∫ g d ν ≤ ∫ f d ∣ μ ∣ + ∫ f d ∣ ν ∣ ,
从而
∣ μ + ν ∣ ≤ ∣ μ ∣ + ∣ ν ∣ . |\mu + \nu| \leq |\mu| + |\nu|. ∣ μ + ν ∣ ≤ ∣ μ ∣ + ∣ ν ∣.
对于相同的记号,关系 ∣ g ∣ ≤ f |g| \leq f ∣ g ∣ ≤ f 和 ∣ g ‾ ∣ ≤ f |\overline{g}| \leq f ∣ g ∣ ≤ f 是等价的,因此
∣ μ ‾ ∣ = ∣ μ ∣ . |\overline{\mu}| = |\mu|. ∣ μ ∣ = ∣ μ ∣.
由(14)、(15)、(16)可知
∣ R μ ∣ ≤ ∣ μ ∣ , ∣ I μ ∣ ≤ ∣ μ ∣ , ∣ μ ∣ ≤ ∣ R μ ∣ + ∣ I μ ∣ . |\mathscr{R}\mu| \leq |\mu|,\quad |\mathscr{I}\mu| \leq |\mu|,\quad |\mu| \leq |\mathscr{R}\mu| + |\mathscr{I}\mu|. ∣ R μ ∣ ≤ ∣ μ ∣ , ∣ I μ ∣ ≤ ∣ μ ∣ , ∣ μ ∣ ≤ ∣ R μ ∣ + ∣ I μ ∣.
如果 μ \mu μ 是 X X X 的度量,那么对于每个函数 h ∈ C ( X ; C ) h \in \mathscr{C}(X; \mathbf{C}) h ∈ C ( X ; C ) ,
∣ h ⋅ μ ∣ ≤ ∣ h ∣ ⋅ ∣ μ ∣ . |h \cdot \mu| \leq |h| \cdot |\mu|. ∣ h ⋅ μ ∣ ≤ ∣ h ∣ ⋅ ∣ μ ∣.
因为,如果f ∈ K + ( X ) f \in \mathscr{K}_+(X) f ∈ K + ( X ) 且g ∈ K ( X ; C ) g \in \mathscr{K}(X; \mathbf{C}) g ∈ K ( X ; C ) 满足∣ g ∣ ≤ f |g| \leq f ∣ g ∣ ≤ f ,则根据(13),∣ ∫ g h d μ ∣ ≤ ∫ ∣ g h ∣ d ∣ μ ∣ ≤ ∫ f ∣ h ∣ d ∣ μ ∣ |\int gh d\mu| \leq \int |gh| d|\mu| \leq \int f|h| d|\mu| ∣ ∫ g h d μ ∣ ≤ ∫ ∣ g h ∣ d ∣ μ ∣ ≤ ∫ f ∣ h ∣ d ∣ μ ∣ ,从而证明(18)。
7. 定义扩张
设X X X 为局部紧致空间;如果V V V 是K ( X ; C ) \mathscr{K}(X; \mathbf{C}) K ( X ; C ) 的*密集*线性子空间,很明显,X X X 上的两个测度μ 1 , μ 2 \mu_1, \mu_2 μ 1 , μ 2 和V V V 上的重合是相等的,并且V V V 上的每个线性形式连续由K ( X ; C ) \mathscr{K}(X; \mathbf{C}) K ( X ; C ) 引起的拓扑可以扩展到(仅以一种方式)到X X X 上的测量。对于积极措施,一个方便的标准如下:
令V V V 为K ( X ; R ) \mathscr{K}(X; \mathbf{R}) K ( X ; R ) 的线性子空间,具有以下性质: (P) 对于X X X 的每个紧致子集K K K ,存在函数f ∈ V f \in V f ∈ V 使得f ≥ 0 f \geq 0 f ≥ 0 并且对于所有x ∈ K x \in K x ∈ K 存在f ( x ) > 0 f(x) > 0 f ( x ) > 0 。 在这些条件下,V V V 上由K ( X ; R ) \mathscr{K}(X; \mathbf{R}) K ( X ; R ) (第II, §2, No. 1,定义1)引起的排序的每个正线性形式都可以扩展到X X X 上的正测量(当V V V 在K ( X ; R ) \mathscr{K}(X; \mathbf{R}) K ( X ; R ) 中密集时,这是唯一的)。 对于每个函数f ∈ K ( X ; R ) f \in \mathscr{K}(X; \mathbf{R}) f ∈ K ( X ; R ) ,在K K K 的支持下,存在函数g ∈ V g \in V g ∈ V 使得f ≤ g f \leq g f ≤ g ;因为,V V V 中存在函数h ≥ 0 h \geq 0 h ≥ 0 ,使得h ( x ) > 0 h(x) > 0 h ( x ) > 0 对于所有x ∈ K x \in K x ∈ K ; 设定α = inf x ∈ K h ( x ) \alpha = \inf_{x \in K} h(x) α = inf x ∈ K h ( x ) ,因此我们有α > 0 \alpha > 0 α > 0 和函数g = ( α − 1 ∥ f ∥ ) h g = (\alpha^{-1} \|f\|)h g = ( α − 1 ∥ f ∥ ) h 满足要求。然后应用 Th 就足够了。 No. 5 的第 1 条和 TVS 的第 1 条,II, §3, No. 1。
引用了 3 · 被以下引用 3 引用了 定义 1, II § 2 , 命题 1 , 定理 1
被以下引用 命题 18 , 引理 3, III § 4 , 命题 6, VII § 1
8. 有界措施
设 X 为局部紧致空间。由于由C b ( X ; C ) \mathscr{C}^b(X; \mathbf{C}) C b ( X ; C ) 的测量引起的K ( X ; C ) \mathscr{K}(X; \mathbf{C}) K ( X ; C ) 上的拓扑比K ( X ; C ) \mathscr{K}(X; \mathbf{C}) K ( X ; C ) 上的直极限拓扑更粗糙,因此X上的测量对于X中一致收敛的拓扑不一定是连续的。
同样的道理,存在一个有限的数 M ≥ 0 M \geq 0 M ≥ 0 ,对于每个函数 f ∈ K ( X ; C ) f \in \mathscr{K}(X; \mathbf{C}) f ∈ K ( X ; C ) ,
∣ μ ( f ) ∣ ≤ M ∥ f ∥
|\mu(f)| \leq M \|f\|
∣ μ ( f ) ∣ ≤ M ∥ f ∥
(其中 ∥ f ∥ \|f\| ∥ f ∥ 由 No. 2 的公式 (3) 定义)。
因此,说μ \mu μ 是有界测度意味着μ \mu μ 属于是由∥ f ∥ \|f\| ∥ f ∥ 规范的空间K ( X ; C ) \mathscr{K}(X; \mathbf{C}) K ( X ; C ) 的对偶;我们将用 M 1 ( X ; C ) \mathscr{M}^1(X; \mathbf{C}) M 1 ( X ; C ) 来表示这个对偶(或者在不会导致混淆时简称为 M 1 ( X ) \mathscr{M}^1(X) M 1 ( X ) )。我们知道M 1 ( X ; C ) \mathscr{M}^1(X; \mathbf{C}) M 1 ( X ; C ) 配备了范数,∥ μ ∥ \|\mu\| ∥ μ ∥ 是数M ≥ 0 M \geq 0 M ≥ 0 的最小的,其中不等式(19)对于每个函数f ∈ K ( X ; C ) f \in \mathscr{K}(X; \mathbf{C}) f ∈ K ( X ; C ) 都成立,或者再次,
∥ μ ∥ = sup ∥ f ∥ ≤ 1 , f ∈ K ( X ; C ) ∣ μ ( f ) ∣ .
\|\mu\| = \sup_{\|f\| \leq 1,\ f \in \mathscr{K}(X; \mathbf{C})} |\mu(f)| .
∥ μ ∥ = ∥ f ∥ ≤ 1 , f ∈ K ( X ; C ) sup ∣ μ ( f ) ∣.
配备此范数,M 1 ( X ; C ) \mathscr{M}^1(X; \mathbf{C}) M 1 ( X ; C ) 被称为 Banach 空间(TVS,III, §3, No. 8,第 12 号提案的 Cor.2)。
公式 (20) 的∥ μ ∥ \|\mu\| ∥ μ ∥ 的定义可以扩展到X上的每个措施μ \mu μ ,并且由于语言滥用,∥ μ ∥ \|\mu\| ∥ μ ∥ 再次被称为μ \mu μ 的范数;对于 μ \mu μ 有界,∥ μ ∥ \|\mu\| ∥ μ ∥ 是有限的是充分必要的。
如果 X 是紧致的,则 X 上的每个测度都是有界的。
— 1) 由单位质量在点 a ∈ X a \in X a ∈ X 定义的测量ε a \varepsilon_a ε a 有界,且∥ ε a ∥ = 1 \|\varepsilon_a\| = 1 ∥ ε a ∥ = 1 。
2) R \mathbf{R} R 上的勒贝格测度无界;事实上,对于每个整数n > 0 n > 0 n > 0 ,都存在函数f ∈ K ( R ; C ) f \in \mathscr{K}(\mathbf{R}; \mathbf{C}) f ∈ K ( R ; C ) ,其中值在[ 0 , 1 ] [0, 1] [ 0 , 1 ] 中,并且在区间[ − n , n ] [ -n, n ] [ − n , n ] 上等于1(No. 2,引理1);因此 ∥ f ∥ = 1 \|f\| = 1 ∥ f ∥ = 1 和
∫ − ∞ + ∞ f ( x ) d x ≥ ∫ − n n f ( x ) d x = 2 n ,
\int_{-\infty}^{+\infty} f(x)\, dx \geq \int_{-n}^{n} f(x)\, dx = 2n ,
∫ − ∞ + ∞ f ( x ) d x ≥ ∫ − n n f ( x ) d x = 2 n ,
这就证明不存在任何有限的数 M 满足关系 (19)。
3) 实直线R \mathbf{R} R 、映射
f ↦ ∫ − ∞ + ∞ f ( x ) d x 1 + x 2
f \mapsto \int_{-\infty}^{+\infty} \frac{f(x)\,dx}{1 + x^2}
f ↦ ∫ − ∞ + ∞ 1 + x 2 f ( x ) d x
是一个有界测度,因为对于每个函数 f ∈ H ( R ; C ) f \in \mathscr{H}(\mathbf{R}; \mathbf{C}) f ∈ H ( R ; C ) ,
∣ ∫ − ∞ + ∞ f ( x ) d x 1 + x 2 ∣ ≤ ∥ f ∥ ∫ − ∞ + ∞ d x 1 + x 2 = π ⋅ ∥ f ∥ .
\left| \int_{-\infty}^{+\infty} \frac{f(x)\,dx}{1 + x^2} \right| \leq \|f\| \int_{-\infty}^{+\infty} \frac{dx}{1 + x^2} = \pi \cdot \|f\|.
∫ − ∞ + ∞ 1 + x 2 f ( x ) d x ≤ ∥ f ∥ ∫ − ∞ + ∞ 1 + x 2 d x = π ⋅ ∥ f ∥.
由于关系 ∥ f ∥ ≤ 1 \|f\| \leq 1 ∥ f ∥ ≤ 1 和 ∥ f ‾ ∥ ≤ 1 \|\overline{f}\| \leq 1 ∥ f ∥ ≤ 1 等价,由 (20) 得出
(21)
∥ μ ‾ ∥ = ∥ μ ∥
\|\overline{\mu}\| = \|\mu\|
∥ μ ∥ = ∥ μ ∥ 对于
X X X 上的每一个小节
μ \mu μ 。
引用了 1 引用了 引理 1
— 对于 X X X 上的每个小节 μ \mu μ ,
被以下引用 1 被以下引用 推论 3
(22)
∥ μ ∥ = sup 0 ≤ f ≤ 1 , f ∈ H ( X ; R ) ∣ μ ∣ ( f ) .
\|\mu\| = \sup_{0 \leq f \leq 1,\ f \in \mathscr{H}(X; \mathbf{R})} |\mu|(f).
∥ μ ∥ = 0 ≤ f ≤ 1 , f ∈ H ( X ; R ) sup ∣ μ ∣ ( f ) .
因为,考虑到公式 (12) 定义测度的绝对值,(22) 的第二个成员可以写成
sup 0 ≤ f ≤ 1 , f ∈ H ( X ; R ) ( sup ∣ g ∣ ≤ f , g ∈ H ( X ; C ) ∣ μ ( g ) ∣ ) = sup ∥ g ∥ ≤ 1 , g ∈ H ( X ; C ) ∣ μ ( g ) ∣ .
\sup_{0 \leq f \leq 1,\ f \in \mathscr{H}(X; \mathbf{R})} \left( \sup_{|g| \leq f,\ g \in \mathscr{H}(X; \mathbf{C})} |\mu(g)| \right) = \sup_{\|g\| \leq 1,\ g \in \mathscr{H}(X; \mathbf{C})} |\mu(g)|.
0 ≤ f ≤ 1 , f ∈ H ( X ; R ) sup ( ∣ g ∣ ≤ f , g ∈ H ( X ; C ) sup ∣ μ ( g ) ∣ ) = ∥ g ∥ ≤ 1 , g ∈ H ( X ; C ) sup ∣ μ ( g ) ∣.
— *对于X X X 上的每个措施μ \mu μ ,μ \mu μ 和∣ μ ∣ |\mu| ∣ μ ∣ 的范数相等; μ \mu μ 是有界的当且仅当 ∣ μ ∣ |\mu| ∣ μ ∣ 是有界的。
被以下引用 2 被以下引用 推论 2 , 命题 4, III § 4
(23)
∥ μ ∥ = ∣ μ ∣ ( 1 ) = ∫ d ∣ μ ∣ .
\|\mu\| = |\mu|(1) = \int d|\mu|.
∥ μ ∥ = ∣ μ ∣ ( 1 ) = ∫ d ∣ μ ∣.
这个公式将在第1章中得到推广。 IV, §4, No. 7。
在*紧凑* 空间 X X X 上,对于X X X 复数 μ ( 1 ) \mu(1) μ ( 1 ) 上的每个(复杂)测量μ \mu μ 称为μ \mu μ 的*总质量*。当μ \mu μ 为*正*时,其总质量等于其范数。当 μ \mu μ 是总质量等于 1 的*紧凑* 空间 X X X 的正度量时,也可以说连续函数 f ∈ C ( X ; C ) f \in \mathscr{C}(X; \mathbf{C}) f ∈ C ( X ; C ) 的值 μ ( f ) \mu(f) μ ( f ) 是 f f f 相对于该度量的*平均值* μ \mu μ 。
— 对于局部紧凑空间 X X X 上的每个实际测量μ \mu μ ,
∥ μ ∥ = sup ∥ f ∥ ≤ 1 , f ∈ K ( X ; R ) ∣ μ ( f ) ∣ .
\| \mu \| = \sup_{\| f \| \leq 1,\ f \in \mathscr{K}(X; \mathbf{R})} | \mu(f) | .
∥ μ ∥ = ∥ f ∥ ≤ 1 , f ∈ K ( X ; R ) sup ∣ μ ( f ) ∣.
当μ \mu μ 是实测度并且f ∈ K + ( X ) f \in \mathscr{K}_+(X) f ∈ K + ( X ) 时,使用公式(22)和表达式(9)来表示∣ μ ∣ ( f ) |\mu|(f) ∣ μ ∣ ( f ) 就足够了。
因此,有界实际测度的集合是规范化空间 K ( X ; R ) \mathscr{K}(X; \mathbf{R}) K ( X ; R ) 的对偶;如果不会造成混淆,则表示为 M 1 ( X , R ) \mathscr{M}^1(X, \mathbf{R}) M 1 ( X , R ) 或 M 1 ( X ) \mathscr{M}^1(X) M 1 ( X ) 。 典范嵌入 M 1 ( X , R ) → M 1 ( X ; C ) \mathscr{M}^1(X, \mathbf{R}) \to \mathscr{M}^1(X; \mathbf{C}) M 1 ( X , R ) → M 1 ( X ; C ) 是根据 (24) 的等距。
— 如果 μ \mu μ 和 ν \nu ν 是 X X X 的两个正测度,则∥ μ + ν ∥ = ∥ μ ∥ + ∥ ν ∥ \| \mu + \nu \| = \| \mu \| + \| \nu \| ∥ μ + ν ∥ = ∥ μ ∥ + ∥ ν ∥ 。
被以下引用 1 被以下引用 推论
对于,函数f ∈ K ( X ; R ) f \in \mathscr{K}(X; \mathbf{R}) f ∈ K ( X ; R ) ,使得0 ≤ f ≤ 1 0 \leq f \leq 1 0 ≤ f ≤ 1 形式有向集合S S S 对于关系≤ \leq ≤ 。对于 X X X 上的正测度 μ \mu μ ,因此可以从 (22) 和单调极限定理得出 ∥ μ ∥ = lim f ∈ S μ ( f ) \| \mu \| = \lim_{f \in S} \mu(f) ∥ μ ∥ = lim f ∈ S μ ( f ) ; 命题的结论随即而来。
— 如果μ \mu μ 和ν \nu ν 是X X X 的两个正测度使得μ ≤ ν \mu \leq \nu μ ≤ ν ,则∥ μ ∥ ≤ ∥ ν ∥ \| \mu \| \leq \| \nu \| ∥ μ ∥ ≤ ∥ ν ∥ ;特别是,如果 ν \nu ν 有界,那么 μ \mu μ 也是有界的。 确实,∥ ν ∥ = ∥ μ ∥ + ∥ ν − μ ∥ \| \nu \| = \| \mu \| + \| \nu - \mu \| ∥ ν ∥ = ∥ μ ∥ + ∥ ν − μ ∥ 。
— 对于 X X X 上的每个实际测量 μ \mu μ ,
∥ μ ∥ = ∥ μ + ∥ + ∥ μ − ∥ .
\| \mu \| = \| \mu^+ \| + \| \mu^- \|.
∥ μ ∥ = ∥ μ + ∥ + ∥ μ − ∥.
引用了 1 引用了 推论 1
对于(第 10 号提案的 Cor. 1),μ \mu μ 的范数等于 ∣ μ ∣ = μ + + μ − |\mu| = \mu^+ + \mu^- ∣ μ ∣ = μ + + μ − 。
— 如果 μ \mu μ 是 X X X 上的有界测度,且 g g g 是 X X X 到 C \mathbf{C} C 的有界连续映射,则测度 g ⋅ μ g \cdot \mu g ⋅ μ 是有界的且 ∥ g ⋅ μ ∥ ≤ ∥ g ∥ ⋅ ∥ μ ∥ \| g \cdot \mu \| \leq \| g \| \cdot \| \mu \| ∥ g ⋅ μ ∥ ≤ ∥ g ∥ ⋅ ∥ μ ∥ 。
被以下引用 1 被以下引用 定义 3
对于每个函数 f ∈ K ( X ; C ) f \in \mathscr{K}(X; \mathbf{C}) f ∈ K ( X ; C ) ,
∣ μ ( f g ) ∣ ≤ ∥ μ ∥ ⋅ ∥ f g ∥ ≤ ∥ μ ∥ ⋅ ∥ g ∥ ⋅ ∥ f ∥ .
|\mu(fg)| \leq \| \mu \| \cdot \| fg \| \leq \| \mu \| \cdot \| g \| \cdot \| f \|.
∣ μ ( f g ) ∣ ≤ ∥ μ ∥ ⋅ ∥ f g ∥ ≤ ∥ μ ∥ ⋅ ∥ g ∥ ⋅ ∥ f ∥.
9. 空间措施含糊不清拓扑
令 X X X 为局部紧致空间。在空间M ( X ; C ) \mathscr{M}(X; \mathbf{C}) M ( X ; C ) 上,我们可以考虑K ( X ; C ) \mathscr{K}(X; \mathbf{C}) K ( X ; C ) 中的逐点收敛的拓扑,我们将其称为M ( X ; C ) \mathscr{M}(X; \mathbf{C}) M ( X ; C ) 上的模糊拓扑。
自K ( X ; C ) = K ( X ; R ) + i K ( X ; R ) \mathscr{K}(X; \mathbf{C}) = \mathscr{K}(X; \mathbf{R}) + i \mathscr{K}(X; \mathbf{R}) K ( X ; C ) = K ( X ; R ) + i K ( X ; R ) 以来,M ( X ; C ) \mathscr{M}(X; \mathbf{C}) M ( X ; C ) 上的模糊拓扑由*半范数*sup 1 ≤ i ≤ n ∣ μ ( f i ) ∣ \sup_{1 \leq i \leq n} |\mu(f_i)| sup 1 ≤ i ≤ n ∣ μ ( f i ) ∣ 定义,其中( f i ) 1 ≤ i ≤ n (f_i)_{1 \leq i \leq n} ( f i ) 1 ≤ i ≤ n 是K ( X ; R ) \mathscr{K}(X; \mathbf{R}) K ( X ; R ) (或K + ( X ) \mathscr{K}_+(X) K + ( X ) )中函数的任何有限序列。说M ( X ; C ) \mathscr{M}(X; \mathbf{C}) M ( X ; C ) 上的过滤器F \mathfrak{F} F *模糊地**到度量μ 0 \mu_0 μ 0 意味着
μ 0 ( f ) = lim μ , F μ ( f )
\mu_0(f) = \lim_{\mu, \mathfrak{F}} \mu(f)
μ 0 ( f ) = μ , F lim μ ( f )
对于每个函数 f ∈ K ( X ; R ) f \in \mathscr{K}(X; \mathbf{R}) f ∈ K ( X ; R ) 。对于每个函数 f ∈ K ( X ; C ) f \in \mathscr{K}(X; \mathbf{C}) f ∈ K ( X ; C ) ,映射 μ ↦ μ ( f ) \mu \mapsto \mu(f) μ ↦ μ ( f ) 是空间 M ( X ; C ) \mathscr{M}(X; \mathbf{C}) M ( X ; C ) 上的*模糊连续* 线性形式。
令X为局部紧致空间,并且对于每个x ∈ X x \in X x ∈ X ,令ε x \varepsilon_x ε x 为点x处的狄拉克测度。 映射 x ↦ ε x x \mapsto \varepsilon_x x ↦ ε x 是 X 到空间 M ( X ; C ) \mathscr{M}(X; \mathbf{C}) M ( X ; C ) X 测度的子空间的同态,配备了模糊拓扑。此外,如果X ′ X' X ′ 表示在无穷大ω \omega ω 处与X点邻接而获得的紧空间,则当x趋于ω \omega ω 时,ε x \varepsilon_x ε x 趋于0。
引用了 2 · 被以下引用 5 引用了 引理 1 , 定理 2
被以下引用 例, III § 3 , III § 4. 。 乘积措施 , 引理 6, IX § 6 , 命题 1, V § 4 , 注, VI § 1
对于每个函数 f ∈ K ( X ; C ) f \in \mathscr{K}(X; \mathbf{C}) f ∈ K ( X ; C ) ,⟨ f , ε x ⟩ = f ( x ) \langle f, \varepsilon_x \rangle = f(x) ⟨ f , ε x ⟩ = f ( x ) ;由于 f f f 是连续的,因此证明映射 x ↦ ε x x \mapsto \varepsilon_x x ↦ ε x 是连续的。如果x , y x, y x , y 是X的两个不同的点,则存在函数f ∈ K ( X ; C ) f \in \mathscr{K}(X; \mathbf{C}) f ∈ K ( X ; C ) 使得f ( x ) = 1 , f ( y ) = 0 f(x) = 1, f(y) = 0 f ( x ) = 1 , f ( y ) = 0 (No. 2,引理1),从而证明ε x ≠ ε y \varepsilon_x \neq \varepsilon_y ε x = ε y ;因此映射 x ↦ ε x x \mapsto \varepsilon_x x ↦ ε x 是单射的。此外,对于每个函数f ∈ K ( X ; C ) f \in \mathscr{K}(X; \mathbf{C}) f ∈ K ( X ; C ) ,⟨ f , ε x ⟩ \langle f, \varepsilon_x \rangle ⟨ f , ε x ⟩ 趋向于定义,就像x x x 趋向于ω \omega ω 一样,因此x ↦ ε x x \mapsto \varepsilon_x x ↦ ε x 可以通过连续性扩展到X ′ = X ∪ { ω } X' = X \cup \{ \omega \} X ′ = X ∪ { ω } ,方法是在以下位置将值0分配给它点ω \omega ω 。这个扩展的映射也是单射的,因为ε x ≠ 0 \varepsilon_x \neq 0 ε x = 0 对于所有x ∈ X x \in X x ∈ X 。因此,它是紧凑空间X ′ X' X ′ 到M ( X ; C ) \mathscr{M}(X; \mathbf{C}) M ( X ; C ) 的子空间的同胚,因为M ( X ; C ) \mathscr{M}(X; \mathbf{C}) M ( X ; C ) 是模糊拓扑的Hausdorff(GT,I, §9, No. 4,Th.2的Cor.2)。
在局部紧凑空间X上的测度空间M ( X ; C ) \mathscr{M}(X; \mathbf{C}) M ( X ; C ) 中,对于从模糊拓扑*推导出来的均匀结构,正测度圆锥M + ( X ) \mathscr{M}_+(X) M + ( X ) 是完整的(因此在M ( X ; C ) \mathscr{M}(X; \mathbf{C}) M ( X ; C ) 中“模糊地封闭”)。
引用了 1 · 被以下引用 1 引用了 定理 1
被以下引用 命题 18
例如,考虑使用柯西滤波器 Φ \Phi Φ 来处理 M + ( X ) \mathscr{M}_+(X) M + ( X ) 上的模糊均匀结构;通过定义,每个函数f ∈ K ( X ; C ) f \in \mathscr{K}(X; \mathbf{C}) f ∈ K ( X ; C ) 都存在μ 0 ( f ) = lim μ , Φ μ ( f ) \mu_0(f) = \lim_{\mu, \Phi} \mu(f) μ 0 ( f ) = lim μ , Φ μ ( f ) ,并且通过扩张不等式的原理,每个函数f ∈ K + ( X ) f \in \mathscr{K}_+(X) f ∈ K + ( X ) 都存在μ 0 ( f ) ≥ 0 \mu_0(f) \geq 0 μ 0 ( f ) ≥ 0 ;由此可见,μ 0 \mu_0 μ 0 是X 的正测度(No. 5,Th.1)。
应该注意的是,对于模糊制服结构(TVS,II, §6, No. 7)来说,空间M ( X ; C ) \mathscr{M}(X; \mathbf{C}) M ( X ; C ) (或M ( X ; R ) \mathscr{M}(X; \mathbf{R}) M ( X ; R ) )本身*不一定完整*。
如果A和B是M + ( X ) \mathscr{M}_+(X) M + ( X ) 的两个模糊闭子集,则A + B A + B A + B 在M + ( X ) \mathscr{M}_+(X) M + ( X ) 中模糊闭(因此也在M ( X ; C ) \mathscr{M}(X; \mathbf{C}) M ( X ; C ) 中)。
引用了 1 引用了 命题 11
这实际上是局部凸空间中的弱完全、真锥体的一般性质(TVS,II, §6, No. 8,第 11 条命题的 Cor.2)。
— 设 H H H 为 M ( X ; C ) \mathscr{M}(X; \mathbf{C}) M ( X ; C ) 的子集。以下属性是等效的:
引用了 3 · 被以下引用 6 引用了 命题 2 , III § 4. 。 乘积措施 , IV § 4. 。 可积函数和集合
被以下引用 习题 2, § 1 , 命题 16 , 命题 17 , 命题 6, III § 4 , 引理 6, IX § 6 , 命题 2, VIII § 5
a) H H H 是有模糊界限的。 b) H H H 隐约相对紧凑。 c) H H H 等连续。 d) 对于X X X 的每个紧凑子集K K K ,存在数M K ≥ 0 M_K \geq 0 M K ≥ 0 ,使得∣ μ ( f ) ∣ ≤ M K ∥ f ∥ |\mu(f)| \leq M_K \|f\| ∣ μ ( f ) ∣ ≤ M K ∥ f ∥ 对于每个度量μ ∈ H \mu \in H μ ∈ H 和每个函数f ∈ K ( X , K ; C ) f \in \mathscr{K}(X, K; \mathbf{C}) f ∈ K ( X , K ; C ) 。
由于 K ( X ; C ) \mathscr{K}(X; \mathbf{C}) K ( X ; C ) 是桶状空间(No. 1,命题 2),属性 a)、b) 和 c) 的等价源自 TVS、III, §4, No. 1、Scholium。
显然,d) 暗示了 a)。最后,如果 H H H 是等连续的,则 μ ∈ H \mu \in H μ ∈ H 到 K ( X , K ; C ) \mathscr{K}(X, K; \mathbf{C}) K ( X , K ; C ) 的度量中的限制的集合也是等连续的,从而条件 d),因为 K ( X , K ; C ) \mathscr{K}(X, K; \mathbf{C}) K ( X , K ; C ) 是规范的空间。
\* 我们将在第 1 章中看到。 IV, §4, No. 6 命题 15 的条件也等价于条件,对于 X X X 的每个紧凑子集 K K K ,存在一个常数 M K M_K M K ,使得对于每个测度都有 ∣ μ ∣ ( K ) ≤ M K |\mu|(K) \leq M_K ∣ μ ∣ ( K ) ≤ M K μ ∈ H \mu \in H μ ∈ H .*
— 设ν \nu ν 为X X X 的正测度; 集合措施μ \mu μ 使得∣ μ ∣ ≤ ν |\mu| \leq \nu ∣ μ ∣ ≤ ν 是模糊紧凑的。
— 如果 X X X 是紧致的,则X X X 上的μ \mu μ 正措施集合使得 ∥ μ ∥ = 1 \|\mu\| = 1 ∥ μ ∥ = 1 是模糊紧致的。
引用了 2 · 被以下引用 1 引用了 命题 10 , 推论 2
被以下引用 命题 5, III § 3
因为,它是模糊的紧集(Cor.2)措施中的交,例如∥ μ ∥ ≤ 1 \|\mu\| \leq 1 ∥ μ ∥ ≤ 1 和分别由关系、μ ≥ 0 \mu \geq 0 μ ≥ 0 和μ ( 1 ) = 1 \mu(1) = 1 μ ( 1 ) = 1 定义的模糊封闭的集合(No. 8,第10号提案的Cor.2)。
— 在空间M ( X ; C ) \mathscr{M}(X; \mathbf{C}) M ( X ; C ) 中,映射μ ↦ ∥ μ ∥ \mu \mapsto \|\mu\| μ ↦ ∥ μ ∥ 对于模糊的拓扑来说是下半连续的。
引用了 1 · 被以下引用 1 引用了 推论 2
被以下引用 推论 1, III § 2
这就是推论 2 的直接的推论。
应该注意的是,对于模糊的拓扑(Exer.9),M ( X ; C ) \mathscr{M}(X; \mathbf{C}) M ( X ; C ) 的映射μ ↦ ∣ μ ∣ \mu \mapsto |\mu| μ ↦ ∣ μ ∣ 本身不一定是连续的。
— 令K K K 为X X X 的紧致子集,H H H 为M ( X ; C ) \mathscr{M}(X; \mathbf{C}) M ( X ; C ) 的模糊边界子集;那么,当K ( X , K ; C ) \mathscr{K}(X, K; \mathbf{C}) K ( X , K ; C ) 配备一致收敛的拓扑且H H H 配备模糊拓扑时,双线性形式( f , μ ) ↦ ⟨ f , μ ⟩ (f, \mu) \mapsto \langle f, \mu \rangle ( f , μ ) ↦ ⟨ f , μ ⟩ 在K ( X , K ; C ) × H \mathscr{K}(X, K; \mathbf{C}) \times H K ( X , K ; C ) × H 上连续。
引用了 1 引用了 命题 15
因为,存在数 M ⩾ 0 M \geqslant 0 M ⩾ 0 使得
∣ μ ( f ) ∣ ⩽ M ∥ f ∥
|\mu(f)| \leqslant M \|f\|
∣ μ ( f ) ∣ ⩽ M ∥ f ∥ 对于每个函数
f ∈ K ( X , K ; C ) f \in \mathscr{K}(X, K; \mathbf{C}) f ∈ K ( X , K ; C ) 和每个
μ ∈ H \mu \in H μ ∈ H (提案15)。如果
μ 0 \mu_0 μ 0 和
μ \mu μ 是属于到
H H H 的两个小节,
f 0 f_0 f 0 和
f f f 是
K ( X , K ; C ) \mathscr{K}(X, K; \mathbf{C}) K ( X , K ; C ) 中的两个函数,则
∣ μ ( f ) − μ 0 ( f 0 ) ∣ = ∣ μ ( f − f 0 ) + μ ( f 0 ) − μ 0 ( f 0 ) ∣ ⩽ M ∥ f − f 0 ∥ + ∣ μ ( f 0 ) − μ 0 ( f 0 ) ∣ ,
|\mu(f) - \mu_0(f_0)| = |\mu(f - f_0) + \mu(f_0) - \mu_0(f_0)| \\
\leqslant M \|f - f_0\| + |\mu(f_0) - \mu_0(f_0)|,
∣ μ ( f ) − μ 0 ( f 0 ) ∣ = ∣ μ ( f − f 0 ) + μ ( f 0 ) − μ 0 ( f 0 ) ∣ ⩽ M ∥ f − f 0 ∥ + ∣ μ ( f 0 ) − μ 0 ( f 0 ) ∣ , 当
∥ f − f 0 ∥ \|f - f_0\| ∥ f − f 0 ∥ 和
∣ μ ( f 0 ) − μ 0 ( f 0 ) ∣ |\mu(f_0) - \mu_0(f_0)| ∣ μ ( f 0 ) − μ 0 ( f 0 ) ∣ 为时,最后一个数量是任意小的,这证明了命题。
10. M ( X ; C ) \mathscr{M}(X; \mathbf{C}) M ( X ; C ) 的紧凑收敛
回想一下,M ( X ; C ) \mathscr{M}(X; \mathbf{C}) M ( X ; C ) 上的*紧致收敛*的拓扑是K ( X ; C ) \mathscr{K}(X; \mathbf{C}) K ( X ; C ) 的紧致子集中一致收敛的拓扑。我们将在K ( X ; C ) \mathscr{K}(X; \mathbf{C}) K ( X ; C ) 的严格紧致子集(No. 1)中的一致收敛的M ( X ; C ) \mathscr{M}(X; \mathbf{C}) M ( X ; C ) 拓扑上调用*拓扑严格紧致收敛*。
在空间 M ( X ; C ) \mathscr{M}(X; \mathbf{C}) M ( X ; C ) 上,考虑以下拓扑:* T 1 \mathscr{T}_1 T 1 :*拓扑,总共子集 T K ( X ; C ) \mathscr{K}(X; \mathbf{C}) K ( X ; C ) ;* T 2 \mathscr{T}_2 T 2 : 模糊拓扑; T 3 \mathscr{T}_3 T 3 :*严格紧致收敛的拓扑;* T 4 \mathscr{T}_4 T 4 :*紧凑收敛的拓扑。* 这些拓扑中的每一个都比下一个更粗糙。此外: (i) 有界集合对于 T 2 \mathscr{T}_2 T 2 、T 3 \mathscr{T}_3 T 3 和 T 4 \mathscr{T}_4 T 4 是相同的。 (ii) *如果 H 是 M ( X ; C ) \mathscr{M}(X; \mathbf{C}) M ( X ; C ) 的模糊边界子集,则由拓扑 T 1 \mathscr{T}_1 T 1 、T 2 \mathscr{T}_2 T 2 、T 3 \mathscr{T}_3 T 3 、T 4 \mathscr{T}_4 T 4 在 H 上导出的拓扑是相同的。
引用了 3 · 被以下引用 4 引用了 命题 15 , 命题 9, III § 3 , 命题 2
被以下引用 命题 18 , 命题 6, III § 4 , 推论 1, IV § 4 , 引理 6, IX § 6
M ( X ; C ) \mathscr{M}(X; \mathbf{C}) M ( X ; C ) 的模糊边界子集 H H H 是等连续的(No. 9,命题 15),因此第一个断言来自 TVS,III, §3, No. 7,命题 9,第二个来自 GT,X, §2, No. 4,Th。 1.
Recall that when X X X is paracompact , the topology of strictly compact convergence coincides with the topology of compact convergence (No. 1, Prop. 2).
On the cone M + ( X ) \mathscr{M}_+(X) M + ( X ) , the topologies induced by the following topologies coincide:* T 1 \mathscr{T}_1 T 1 : *the topology of pointwise convergence in a linear subspace V of K ( X ; C ) \mathscr{K}(X; \mathbf{C}) K ( X ; C ) that is dense in K ( X ; C ) \mathscr{K}(X; \mathbf{C}) K ( X ; C ) and satisfies the property (P) (No. 7, Prop. 9);
引用了 3 · 被以下引用 1 引用了 命题 9 , 命题 17 , 命题 14
被以下引用 推论 4, III § 2
\textit{\mathscr{T}_2:模糊的拓扑;}
\textit{\mathscr{T}_3: 严格紧致收敛的拓扑。}
由于每个滤波器都是超滤波器更细的交而不是它(GT,I, §6, No. 4,命题 7),因此足以证明,如果 U \mathfrak{U} U 是 M + ( X ) \mathscr{M}_+(X) M + ( X ) 上的超滤波器,对于拓扑 T 1 \mathscr{T}_1 T 1 收敛到测度 μ 0 \mu_0 μ 0 ,那么它也对于 T 3 \mathscr{T}_3 T 3 收敛于 μ 0 \mu_0 μ 0 。设K K K 是X X X 的紧子集;到假设,存在函数h ∈ V h \in V h ∈ V ,即X X X 上的⩾ 0 \geqslant 0 ⩾ 0 ,并在K K K 上取值> 0 > 0 > 0 ;由此可见,每个函数 f ∈ K ( X , K ; C ) f \in \mathscr{K}(X, K; \mathbf{C}) f ∈ K ( X , K ; C ) 都可以写成 f = g h f = gh f = g h 和 g ∈ K ( X , K ; C ) g \in \mathscr{K}(X, K; \mathbf{C}) g ∈ K ( X , K ; C ) ,如果是 c = inf x ∈ K h ( x ) > 0 c = \inf_{x \in K} h(x) > 0 c = inf x ∈ K h ( x ) > 0 那么∥ g ∥ ⩽ c − 1 ∥ f ∥ \|g\| \leqslant c^{-1}\|f\| ∥ g ∥ ⩽ c − 1 ∥ f ∥ 。到假设时,存在集合 H 0 ∈ U H_0 \in \mathfrak{U} H 0 ∈ U ,使得对于每个度量 μ ∈ H 0 \mu \in H_0 μ ∈ H 0 ,
0 ⩽ μ ( h ) ⩽ μ 0 ( h ) + 1 = b .
0 \leqslant \mu(h) \leqslant \mu_0(h) + 1 = b.
0 ⩽ μ ( h ) ⩽ μ 0 ( h ) + 1 = b .
因而,对于每个函数 f ∈ K ( X ; C ) f \in \mathscr{K}(X; \mathbf{C}) f ∈ K ( X ; C ) ,
∣ ⟨ f , h ⋅ μ ⟩ ∣ = ∣ ⟨ h f , μ ⟩ ∣ ⩽ ∥ f ∥ ⋅ μ ( h ) ⩽ b ∥ f ∥
|\langle f, h \cdot \mu \rangle| = |\langle hf, \mu \rangle| \leqslant \|f\| \cdot \mu(h) \leqslant b \|f\|
∣ ⟨ f , h ⋅ μ ⟩ ∣ = ∣ ⟨ h f , μ ⟩ ∣ ⩽ ∥ f ∥ ⋅ μ ( h ) ⩽ b ∥ f ∥
对于每一个测量μ ∈ H 0 \mu \in H_0 μ ∈ H 0 ;这证明了度量h ⋅ μ h \cdot \mu h ⋅ μ 的集合H H H ,其中μ \mu μ 超过H 0 H_0 H 0 ,是\emph{模糊有界}。如果U 0 \mathfrak{U}_0 U 0 是H 0 H_0 H 0 上U \mathfrak{U} U 诱导的超滤器,则映射下U 0 \mathfrak{U}_0 U 0 的像,μ ↦ h ⋅ μ \mu \mapsto h \cdot \mu μ ↦ h ⋅ μ 是H H H 上F \mathfrak{F} F 超滤器的基,并且由于H H H 相对紧凑对于严格紧致收敛的拓扑(命题17和No. 9,命题15),F \mathfrak{F} F 收敛于拓扑的测度ν 0 \nu_0 ν 0 。在其他字中,对于任何ε > 0 \varepsilon > 0 ε > 0 和K ( X , K ; C ) \mathscr{K}(X, K; \mathbf{C}) K ( X , K ; C ) 的任何紧凑子集L L L ,存在H 0 H_0 H 0 属于到U \mathfrak{U} U 的子集N N N ,这样,对于每个函数g ∈ L g \in L g ∈ L 以及μ , μ ′ \mu, \mu' μ , μ ′ 属于到N N N 的每对小节,有∣ ⟨ g , h ⋅ μ ⟩ − ⟨ g , h ⋅ μ ′ ⟩ ∣ ⩽ ε |\langle g, h \cdot \mu \rangle - \langle g, h \cdot \mu' \rangle| \leqslant \varepsilon ∣ ⟨ g , h ⋅ μ ⟩ − ⟨ g , h ⋅ μ ′ ⟩ ∣ ⩽ ε ,即
∣ ⟨ g h , μ ⟩ − ⟨ g h , μ ′ ⟩ ∣ ⩽ ε .
|\langle gh, \mu \rangle - \langle gh, \mu' \rangle| \leqslant \varepsilon.
∣ ⟨ g h , μ ⟩ − ⟨ g h , μ ′ ⟩ ∣ ⩽ ε .
现在,我们在上面看到映射g ↦ g h g \mapsto gh g ↦ g h 是Banach空间K ( X , K ; C ) \mathscr{K}(X, K; \mathbf{C}) K ( X , K ; C ) 的\emph{自同构}。因此,我们证明U \mathfrak{U} U 是M + ( X ) \mathscr{M}_+(X) M + ( X ) 上拓扑严格紧致收敛的\emph{柯西滤波器}。 \emph{A 更不必说},它是一个用于模糊收敛的柯西滤波器,No. 9的第14条命题表明它模糊地收敛到一个测度μ 1 \mu_1 μ 1 ;此外,由于V V V 在K ( X ; C ) \mathscr{K}(X; \mathbf{C}) K ( X ; C ) 中稠密,假设意味着μ 1 = μ 0 \mu_1 = \mu_0 μ 1 = μ 0 ;最后,由于U \mathfrak{U} U 是严格紧致收敛的拓扑的柯西滤波器,因此对于拓扑它也收敛到μ 0 \mu_0 μ 0 (GT,X, §1, No. 5,命题5)。
Q.E.D.
— *如果 X 是仿紧致的,则由紧致收敛重合的模糊拓扑和拓扑在 M + ( X ) \mathscr{M}_+(X) M + ( X ) 上导出的拓扑。
然而,当X不是仿紧时,紧致收敛的拓扑和严格紧致收敛的拓扑在M + ( X ) \mathscr{M}_+(X) M + ( X ) 上导出的拓扑可能会不同(例3)。
习题
参见习题为 § 1 。