Bourbaki

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§ 1。局部紧凑措施空间

1. 连续函数带紧凑支撑

定义 1 08L4

— 令X为拓扑空间,令E为R\mathbf{R}上的R‾\overline{\mathbf{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−SX - S上的f(x)=0f(x) = 0(在其他字中,所有x∈Xx \in X的集合在X中的闭包,使得f(x)≠0f(x) \neq 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} 或 C\mathbf{C} 上的拓扑向量空间;回想一下,C(X;E)\mathscr{C}(X;E)表示X的连续映射到E中的向量空间;当E=RE = \mathbf{R}或E=CE = \mathbf{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)中的K(X;E)\mathscr{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)(或K(X;E)\mathscr{K}(X;E))的C(X,A;E)\mathscr{C}(X,A;E)(或K(X,A;E)\mathscr{K}(X,A;E))子空间表示,这样Supp⁡(f)⊂A\operatorname{Supp}(f) \subset A。如果E=RE = \mathbf{R}或E=CE = \mathbf{C},我们写为K(X)\mathscr{K}(X)(分别为K(X,A)\mathscr{K}(X,A)),而不是K(X;R)\mathscr{K}(X;\mathbf{R})或K(X;C)\mathscr{K}(X;\mathbf{C})(分别为K(X,A;R)\mathscr{K}(X,A;\mathbf{R})或K(X,A;C)\mathscr{K}(X,A;\mathbf{C})),前提是不会导致混淆;我们用K+(X)\mathscr{K}_+(X)表示由函数≥0\geq 0和K(X;R)\mathscr{K}(X;\mathbf{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)可以用连续函数C(K;E)\mathscr{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)。当C(K;E)\mathscr{C}(K;E)配备K中一致收敛的拓扑时,K(X,K;E)\mathscr{K}(X,K;E)是C(K;E)\mathscr{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) 也是,因为如果 E 的拓扑由半范数 pnp_n(分别是范数 x↦∥x∥x \mapsto \|x\|)定义,则定义了K(X,K;E)\mathscr{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∈Kpn(f(x))f \mapsto \sup_{x \in K} p_n(f(x))(分别为范数f↦sup⁡x∈K∥f(x)∥f \mapsto \sup_{x \in K} \|f(x)\|,表示为∥f∥\|f\|)。

空间K(X;E)\mathscr{K}(X; E)是子空间K(X,K;E)\mathscr{K}(X, K; E)的递增有向族并,其中KK运行于XX的紧致子集的集合;此外,如果K1⊂K2K_1 \subset K_2是XX的两个紧凑子集,则典范嵌入K(X,K1;E)→K(X,K2;E)\mathscr{K}(X, K_1; E) \to \mathscr{K}(X, K_2; E)对于上面定义的拓扑是连续的。如果EE是*局部凸*,则可以在K(X,K;E)\mathscr{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)上定义;与除非相反,当我们将K(X;E)\mathscr{K}(X; E)视为拓扑向量空间时,这将始终是拓扑的问题。

命题 1 08L5

令XX为局部紧致空间,EE为Hausdorff局部凸空间。

引用了 1 · 被以下引用 3

引用了 命题 1, III § 3

被以下引用 § 1. 。局部紧凑措施空间, 命题 2, 命题 9

(i) 局部凸空间 K(X;E)\mathscr{K}(X; E) 是 Hausdorff。对于XX的每个紧致子集KK,由K(X;E)\mathscr{K}(X; E)的紧致在K(X,K;E)\mathscr{K}(X, K; E)上诱导的拓扑是在KK中一致收敛的拓扑,并且每个子空间K(X,K;E)\mathscr{K}(X, K; E)在K(X;E)\mathscr{K}(X; E)中都是封闭的。

(ii) 如果EE是局部凸空间EiE_i(1≤i≤n1 \leq i \leq n)的有限数的乘积,则映射f↦(pri∘f)f \mapsto (\mathrm{pr}_i \circ f)是空间K(X;E)\mathscr{K}(X; E)的同构到乘积空间∏1≤i≤nK(X;Ei)\prod_{1 \leq i \leq n} \mathscr{K}(X; E_i).

(iii) 如果XX是局部紧凑空间的族(Xλ)λ∈L(X_\lambda)_{\lambda \in L}的和,则映射f↦(f∣Xλ)λ∈Lf \mapsto (f|X_\lambda)_{\lambda \in L}是拓扑直和上空间K(X;E)\mathscr{K}(X; E)的同构家庭空间(K(Xλ;E))λ∈L(\mathscr{K}(X_\lambda; E))_{\lambda \in L}.

(i) 注,在K(X;E)\mathscr{K}(X; E)上,XX一致收敛的拓扑与K(X;E)\mathscr{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),有(紧)支持SS, 集合 f(X)=f(S)∪{0}f(X) = f(S) \cup \{0\} 是紧致的,因此有界于 EE(TVS,III, §3, No. 1,命题 1)。由于这个拓扑T0\mathscr{T}_0是局部凸的,并且诱导在KK均匀收敛的每个K(X,K;E)\mathscr{K}(X, K; E)拓扑上,所以K(X;E)\mathscr{K}(X; E)上的直极限拓扑T\mathscr{T}也是如此(TVS, II, §4, No. 4,*注*);此外,T\mathscr{T}比T0\mathscr{T}_0是更细,并且T0\mathscr{T}_0是Hausdorff,因此T\mathscr{T}是Hausdorff。最后,假设函数f∈K(X;E)f \in \mathscr{K}(X; E)属于到K(X,K;E)\mathscr{K}(X, K; E)的闭包;到定义,存在XX的紧子集K′⊃KK' \supset K,使得f∈K(X,K′;E)f \in \mathscr{K}(X, K'; E)。综上所述,ff属于到空间K(X,K′;E)\mathscr{K}(X, K'; E)中的K(X,K;E)\mathscr{K}(X, K; E)关闭,因此属于到K(X,K;E)\mathscr{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↦(pri∘f)f \mapsto (\mathrm{pr}_i \circ 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 fi∈K(X;Ei)f_i \in \mathscr{K}(X; E_i),1表示fi′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pri∘fi′=fi\mathrm{pr}_i \circ f'_i = f_i和prj∘fi′=0\mathrm{pr}_j \circ f'_i = 0对应于j≠ij \neq i,则映射fi↦fi′f_i \mapsto f'_i中的每一个都是连续的)。

(iii) X 的每个紧致子集 K 仅与 (Xλ)λ∈L(X_\lambda)_{\lambda \in L} 的有限子族 (Xλ)λ∈H(X_\lambda)_{\lambda \in H} 的 XλX_\lambda 相交,如果集合 Kλ=K∩XλK_\lambda = K \cap X_\lambda 与 λ∈H\lambda \in H、映射相交,则为直接的 f↦(f∣Xλ)λ∈Hf \mapsto (f|X_\lambda)_{\lambda \in H} 是 K(X,K;E)\mathscr{K}(X, K; E) 的同构到∏λ∈HK(Xλ,Kλ;E)\prod_{\lambda \in H} \mathscr{K}(X_\lambda, K_\lambda; E)。相反,对于每个函数fλ∈K(Xλ;E)f_\lambda \in \mathscr{K}(X_\lambda; E),令fλ′′f''_\lambda为X的映射进入E,使得fλ′′∣Xλ=fλf''_\lambda|X_\lambda = f_\lambda和fλ′′∣Xμ=0f''_\lambda|X_\mu = 0对于μ≠λ\mu \neq \lambda; K(Xλ;E)\mathscr{K}(X_\lambda; E)到K(X;E)\mathscr{K}(X; E)的映射fλ↦fλ′′f_\lambda \mapsto f''_\lambda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)。

命题 2 08L6

— *令 X 为局部紧致空间,E 为 Hausdorff 局部凸空间。

引用了 5 · 被以下引用 4

引用了 命题 3, 命题 1, 命题 5, 命题 6, 定理 2

被以下引用 引理 2, 推论, 命题 15, 命题 17

(i) 如果 E 是 Fréchet 空间,则空间 K(X;E)\mathscr{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) 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)。

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) 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(Xλ)λ∈L(X_\lambda)_{\lambda \in 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)是子空间K(Xλ;E)\mathscr{K}(X_\lambda; E)(λ∈L\lambda \in 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) 中的每个有界集合都包含在子空间的*有限* 数的和中K(Xλ;E)\mathscr{K}(X_\lambda; E),并且足以证明K(Xλ;E)\mathscr{K}(X_\lambda; E)中的每个有界集合都包含在子空间K(Xλ,Kλ;E)\mathscr{K}(X_\lambda, K_\lambda; E)中,并且KλK_\lambda紧凑在XλX_\lambda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UnU_n的序列的并,使得U‾n⊂Un+1\overline{U}_n \subset U_{n+1}(GT,I, §9, No. 9,命题15)。但K(X;E)\mathscr{K}(X; E)是空间K(X,U‾n;E)\mathscr{K}(X, \overline{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) 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). 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) 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 XX(不是仿紧致),使得 K(X;R)\mathscr{K}(X; \mathbf{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)中包含的K(X;E)\mathscr{K}(X; E)的严格紧致子集HH具有以下条件特征:1∘1^\circ是封闭的; 2∘2^\circ 等连续;对于每个x∈Kx \in K,3∘3^\circ,集合H(x)H(x)在EE中相对紧凑。

推论 08L7

令 XX 为拟紧致、局部紧致空间;如果 EE 是准完备局部凸空间,则空间 K(X;E)\mathscr{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 XX 的每个紧致子集 KK,K(X,K;E)\mathscr{K}(X, K; E) 是 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) 由函数在 EE 的同一边界子集中取值组成。

2. 近似性质

引理 1 08L8

令XX为局部紧致空间,KK为XX的紧致子集,(Vk)1≤k≤n(V_k)_{1 \leq k \leq n}为XX的开集合对KK的有限覆盖。那么,XX存在nn连续的映射fkf_k进入[0,1][0, 1],使得fkf_k的支持度包含在VkV_k中,对于1≤k≤n1 \leq k \leq n,∑k=1nfk(x)≤1\sum_{k=1}^n f_k(x) \leq 1对于所有x∈Xx \in X, ∑k=1nfk(x)=1\sum_{k=1}^n f_k(x) = 1 对于所有x∈Kx \in 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' 为在无穷大 ω\omega 处邻接 XX 点所获得的紧空间(GT,I, §9, No. 8,Th. 4); 集合 V0=X′−KV_0 = X' - K 和 VkV_k (1≤k≤n1 \leq k \leq n) 形式 X′X' 的开放覆盖物。令(fk)0≤k≤n(f_k)_{0 \leq k \leq n}是单位元的连续划分,从属于X′X'的覆盖(GT,IX, §4, No. 3,命题3); 函数fkf_k与指标k≥1k \geq 1满足条件共引理。

引理 2 08L9

令XX为局部紧致空间,KK为XX的紧致子集,EE为局部凸空间,qq为EE上的连续半范数,Φ\Phi为XX的映射等连续集合进入EE,其支撑包含在KK中。那么,对于每个 ε>0\varepsilon > 0,在 XX 上都存在一个连续的划分单位元 (φj)0≤j≤n(\varphi_j)_{0 \leq j \leq n},具有以下属性: (i) Supp⁡(φj)⊂K\operatorname{Supp}(\varphi_j) \subset K 为 1≤j≤n1 \leq j \leq n。 (ii) *如果,对于 1≤j≤n1 \leq j \leq n,xjx_j 是 Supp⁡(φj)\operatorname{Supp}(\varphi_j) 中的任意点,那么,对于每个函数 f∈Φf \in \Phi 和每个 x∈Xx \in X,

q(f(x)−∑j=1nφj(x)f(xj))≤ε. q\left(f(x) - \sum_{j=1}^n \varphi_j(x) f(x_j)\right) \leq \varepsilon.

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KK边界的每一个yy属于,对于所有f∈Φf \in \Phi,都有f(y)=0f(y) = 0,因此XX中存在yy的开邻域VyV_y,这样,对于每个z∈Vyz \in V_y和每个f∈Φf \in \Phi,都有一个q(f(z))≤ε/2q(f(z)) \leq \varepsilon/2。令K′K'为KK的点的集合,而不是属于到任何VyV_y,因为yy越过KK的边界; K′K'结构紧凑,包含在KK的内部。 集合 Φ\Phi 在 KK 中一致等连续;因此,在KK包含的XX中,存在K′K'由……组成的开集合的有限开覆盖(Uj)1≤j≤n(U_j)_{1 \leq j \leq n},使得对于同一UjU_j的点x,yx, y的每个对,有一个每 f∈Φf \in \Phi q(f(x)−f(y))≤ε/2q(f(x) - f(y)) \leq \varepsilon/2。到引理 1,存在 XX 的 nn 连续映射 φj\varphi_j 到 [0,1][0, 1] (1≤j≤n1 \leq j \leq n) 使得 Supp⁡(φj)⊂Uj\operatorname{Supp}(\varphi_j) \subset U_j 并且使得

∑j=1nφj(x)≤1 on X and ∑j=1nφj(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'.
对于 xj∈Supp⁡(φj)x_j \in \operatorname{Supp}(\varphi_j) (1≤j≤n1 \leq j \leq n) 和 f∈Φf \in \Phi,因此对于所有 x∈Ujx \in U_j,我们有,
q(f(x)φj(x)−f(xj)φj(x))=φj(x)q(f(x)−f(xj))≤ε2φj(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),
如果 x∉Ujx \notin U_j 从那时起 φj(x)=0\varphi_j(x) = 0,则此关系仍然为真。根据加法,我们推断对于每个x∈Xx \in X,
q(f(x)(1−φ0(x))−∑j=1nφj(x)f(xj))≤ε2(1−φ0(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)),
其中φ0=1−∑j=1nφj\varphi_0 = 1 - \sum_{j=1}^n \varphi_j; 从而 (1) 为x∈K′x \in K',从那时起φ0(x)=0\varphi_0(x) = 0; (1) 也适用于x∉Kx \notin K,那么第一个成员就是零。最后,对于x∈K−K′x \in K - K',我们有q(f(x)φ0(x))≤ε/2q(f(x)\varphi_0(x)) \leq \varepsilon/2乘定义等于K′K',因此在这种情况下,关系和(2)再次暗示(1)。

设XX为局部紧致空间;对于每个 Banach 空间 EE(实数或复数),我们用 Cb(X;E)\mathscr{C}^b(X; E) 向量空间表示XX 的连续且有界映射到 EE;我们知道XX中一致收敛的拓扑与Cb(X;E)\mathscr{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)||.
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)上的范数定义的拓扑(在XX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)上的直极限拓扑更粗糙。

命题 3 08LA

— 令 XX 为局部紧致空间,X′X' 通过在无穷远 ω\omega 邻接 XX 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Cb(X;E)C^b(X;E)中K(X;E)\mathscr{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趋于0。

令K(X;E)\mathscr{K}(X;E)闭包中的f∈Cb(X;E)f \in C^b(X;E)为函数;对于每个ε>0\varepsilon > 0,都存在函数g∈K(X;E)g \in \mathscr{K}(X;E),使得∥f(x)−g(x)∥≤ε\|f(x) - g(x)\| \leq \varepsilon对于所有x∈Xx \in X;如果K是g的支持,则对于所有x∈CKx \in \mathbf{C}K,∥f(x)∥≤ε\|f(x)\| \leq \varepsilon,因此f(x)f(x)趋于0,而xx趋于ω\omega。相反,如果 f 有这个性质,那么对于每个 ε>0\varepsilon > 0,都存在紧集 K⊂XK \subset X,这样对于所有 x∈CKx \in \mathbf{C}K 都有 ∥f(x)∥≤ε\|f(x)\| \leq \varepsilon。到引理 1 时,存在 X 到 [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在CK\mathbf{C}K上,f(x)=f(x)h(x)f(x) = f(x)h(x)在K上;由于fhfh具有紧凑的支持,并且∥f(x)−f(x)h(x)∥≤2ε\|f(x) - f(x)h(x)\| \leq 2\varepsilon对于所有x∈Xx \in X,命题被证明。

我们用Cb(X;E)C^b(X;E)的C0(X;E)C^0(X;E)子空间来表示,函数在ω\omega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)的完成。

命题 4 08LB

— 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)在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⊂XK \subset X,在K上都存在函数h∈K(X;R)h \in \mathscr{K}(X;\mathbf{R})等于1,引理1;对于每个函数f∈C(X;E)f \in C(X;E)函数hfhf,其中属于到K(X;E)\mathscr{K}(X;E),都等于K上的f,从而我们的断言。

命题 5 08LC

— 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)⊗RE\mathscr{K}(X,K;\mathbf{R}) \otimes_{\mathbf{R}} E (resp. K(X,K;C)⊗CE\mathscr{K}(X,K;\mathbf{C}) \otimes_{\mathbf{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); the vector space K(X;R)⊗RE\mathscr{K}(X;\mathbf{R}) \otimes_{\mathbf{R}} E (resp. K(X;C)⊗CE\mathscr{K}(X;\mathbf{C}) \otimes_{\mathbf{C}} E) is dense in K(X;E)\mathscr{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减少为K(X,K;E)\mathscr{K}(X,K;E)的单个元素ff;那么,对于每个 x∈Xx \in X,

q(f(x)−∑j=1nφj(x)f(xj))≤ε, q\left(f(x) - \sum_{j=1}^n \varphi_j(x)f(x_j)\right) \leq \varepsilon,

其中 φj\varphi_j 属于至 K(X,K;R)\mathscr{K}(X,K;\mathbf{R});由于映射 x↦∑j=1nφj(x)f(xj)x \mapsto \sum_{j=1}^n \varphi_j(x)f(x_j) 可以与元素 ∑j=1nφj⊗f(xj)\sum_{j=1}^n \varphi_j \otimes f(x_j) 进行规范地识别,这通过 K(X,K;E)\mathscr{K}(X,K;E) 的拓扑定义证明了命题。

3. 定义度量单位

定义 2 08LD

— 在 K(X;C)\mathscr{K}(X; \mathbf{C})上连续的线性形式,*X局部紧凑的空间*,*称为在X*上的测度*(或*复杂测度*)。

被以下引用 3

被以下引用 定理 4, V § 5, 定义 6, VI § 2, 推论, VII § 1

如果 μ\mu 是局部紧凑空间 XX 上的测度,则函数 f∈K(X;C)f \in \mathscr{K}(X; \mathbf{C}) 测度的值称为 f 关于 μ\mu 的积分;除一般的记号、μ(f)\mu(f)、⟨f,μ⟩\langle f, \mu \rangle外,还用记号、∫fdμ\int f d\mu、∫fμ\int f \mu、∫f(x)dμ(x)\int f(x) d\mu(x)、∫f(x)μ(x)\int f(x) \mu(x)来表示;关于字母xx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 是XX 上的测度意味着 μ\mu 是 K(X;C)\mathscr{K}(X; \mathbf{C}) 满足上的线性形式以下条件:对于XX的每个紧凑子集KK,都存在数MKM_K,这样,对于每个函数f∈K(X;C)f \in \mathscr{K}(X; \mathbf{C})*其支持包含在*KK中,

∣μ(f)∣≤MK⋅∥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)| ).

更一般地说:

命题 6 08LE

— *令 X 为局部紧凑空间,(KαK_\alpha) X 的紧凑子集系列,其内部K∘α\overset{\circ}{K}_\alpha 形式 X 的开放覆盖物。为了使K(X;C)\mathscr{K}(X; \mathbf{C})上的线性形式μ\mu成为X上的测度,对于每个α\alpha,存在数MαM_\alpha使得

∣μ(f)∣≤Mα⋅∥f∥ | \mu(f) | \leq M_\alpha \cdot \| 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,Kα;C)f \in \mathscr{K}(X, K_\alpha; \mathbf{C})。

条件显然是必要的,只要证明对于XX的每个紧致子集KK,(5)蕴涵(4)即可。现在,KK被开集合K∘αi\overset{\circ}{K}_{\alpha_i}(1≤i≤n1 \leq i \leq n)的有限数覆盖; No. 2到KK和K∘αi\overset{\circ}{K}_{\alpha_i}中的应用引理 1,在XX上存在连续的函数gi≥0g_i \geq 0,使得Supp⁡(gi)⊂Kαi\operatorname{Supp}(g_i) \subset K_{\alpha_i},0≤∑i=1ngi(x)≤10 \leq \sum_{i=1}^n g_i(x) \leq 1对于所有x∈Xx \in X 和∑i=1ngi(x)=1\sum_{i=1}^n g_i(x) = 1 对应x∈Kx \in K。因此,对于每个函数f∈K(X,K;C)f \in \mathscr{K}(X, K; \mathbf{C}),我们可以写成f=∑i=1nfgif = \sum_{i=1}^n f g_i,我们有fgi∈K(X,Kαi;C)f g_i \in \mathscr{K}(X, K_{\alpha_i}; \mathbf{C})和∥fgi∥≤∥f∥\| f g_i \| \leq \| f \|;如果MK=∑i=1nMαiM_K = \sum_{i=1}^n M_{\alpha_i},则我们有关系 (4)。

我们用 M(X;C)\mathscr{M}(X; \mathbf{C}) 表示,或者如果不会造成混淆,则简单地用 M(X)\mathscr{M}(X) 表示,XX 上的措施向量空间,在其他字中,表示K(X;C)\mathscr{K}(X; \mathbf{C}) 的*对偶*。

人们知道,对于K(X;C)\mathscr{K}(X;\mathbf{C})的*有界*子集的每个集合S\mathscr{S},在M(X;C)\mathscr{M}(X;\mathbf{C})上定义了S\mathscr{S}拓扑,该拓扑是局部凸的(TVS,III, §3, No. 1,Prop.1的Cor.)。我们用MS(X;C)\mathscr{M}_{\mathscr{S}}(X;\mathbf{C})或MS(X)\mathscr{M}_{\mathscr{S}}(X)表示通过为M(X;C)\mathscr{M}(X;\mathbf{C})配备S\mathscr{S}拓扑而获得的拓扑向量空间。

命题 7 08LF

对于K(X;C)\mathscr{K}(X;\mathbf{C})的有界子集的每个集合S\mathscr{S}(覆盖K(X;C)\mathscr{K}(X;\mathbf{C})),空间MS(X;C)\mathscr{M}_{\mathscr{S}}(X;\mathbf{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}) 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、aa点;对于X 包含 aa 的每个紧凑子集 K,将K(X;C)\mathscr{K}(X;\mathbf{C})的映射f↦f(a)f\mapsto f(a)转化为C\mathbf{C}显然满足条件 (4) 和MK=1M_K=1,因此是X,记作εa\varepsilon_a;它被称为点aa的*狄拉克测度*,或由放置在点aa的*单位质量定义的测度。*

更一般地,令 α\alpha 为 X 的映射到 C\mathbf{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.
然后,对于每个函数 f∈K(X,K;C)f\in\mathscr{K}(X,K;\mathbf{C}),和
μ(f)=∑x∈Xα(x)f(x) \mu(f)=\sum_{x\in X}\alpha(x)f(x)
被定义为,等于
∑x∈Kα(x)f(x); \sum_{x\in K}\alpha(x)f(x);
很明显,μ\mu 是 K(X;C)\mathscr{K}(X;\mathbf{C}) 上的线性形式,并且对于 f∈K(X,K;C)f\in\mathscr{K}(X,K;\mathbf{C}),
∣μ(f)∣≤(∑x∈K∣α(x)∣)⋅∥f∥, |\mu(f)|\leq\left(\sum_{x\in K}|\alpha(x)|\right)\cdot\|f\|,
其他字条件 (4) 满足。

如果 X 的映射 α\alpha 存在于 C\mathbf{C} 中,则 X 上的μ\mu 被称为“原子”,使得

∑x∈K∣α(x)∣<+∞ \sum_{x\in K}|\alpha(x)|<+\infty
对于X的每个紧凑子集 K,并且μ\mu等于上面定义的度量。如果 N 是 x∈Xx\in X 的集合,那么 α(x)≠0\alpha(x)\neq0、条件强加于 α\alpha 意味着对于 X 的每个紧凑子集 K,K∩NK\cap N 是*可数的*。还有人说 μ\mu 是由位于点* x∈Nx\in N 的*质量* α(x)\alpha(x) 定义的。如果假设对于每个紧集 K⊂XK\subset X,N∩KN\cap K 是有限的*,那么显然
∑x∈K∣α(x)∣<+∞; \sum_{x\in K}|\alpha(x)|<+\infty;
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 定义的每个原子测度,使得 CN\mathbf C N 上的 α(x)=0\alpha(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),都存在 R\mathbf R 的紧凑区间 [a,b][a,b],其外部 ff 为零。整的

I(f)=∫−∞+∞f(x) dx=∫abf(x) dx \mathrm I(f)=\int_{-\infty}^{+\infty}f(x)\,dx=\int_a^b f(x)\,dx

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\|;这表明f↦I(f)f\mapsto\mathrm I(f)是R\mathbf R的测度,称为*勒贝格测度*。

对于R\mathbf 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↦∫Jf(x) dxf\mapsto\int_Jf(x)\,dx、线性形式在K(J;C)\mathscr K(J;\mathbf 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],其中ff是零)。

III。令 gg 为紧凑区间 I⊂RI\subset\mathbf R 到 C\mathbf C 的连续映射,在 I 中具有连续导数。设Γ=g(I)\Gamma=g(I),它是C\mathbf C的紧凑子空间; 映射

f↦∫If(g(t))g′(t) dt f\mapsto\int_I f(g(t))g'(t)\,dt

凭借平均值的定理,C(Γ;C)\mathscr C(\Gamma;\mathbf C) 到 C\mathbf C 是连续的线性形式,因此是Γ\Gamma*上的*复杂测度;相对于该度量的积分也写为∫Γf(z) dz\int_\Gamma f(z)\,dz,甚至虽然,它不仅取决于Γ\Gamma,还取决于gg。

注 08LG

在局部紧凑空间X定义上对X采取措施μ\mu(以及X的拓扑)结构S\mathscr S。设X1X_1是第二个集合,φ\varphi是X到X1X_1的双射映射;与一般的定义(S、R、§8)一致,通过φ\varphi*运输*到X的X1X_1结构S\mathscr S而获得结构S1\mathscr S_1,定义如下。 X的拓扑由φ\varphi运输到X1X_1; K(X1;C)\mathscr K(X_1;\mathbf C) 的函数则为函数 ff,使得f∘φf\circ\varphi 属于到K(X;C)\mathscr K(X;\mathbf C),并且X1X_1 上的测度μ1\mu_1 由μ1(f)=μ(f∘φ)\mu_1(f)=\mu(f\circ\varphi) 定义。

特别是,结构S\mathscr S的*自同构*是X的同胚σ\sigma自身,使得

μ(f)=μ(f∘σ) \mu(f)=\mu(f\circ\sigma)

每函数 f∈K(X;C)f\in\mathscr K(X;\mathbf C);测度 μ\mu 也被认为是*在同胚下不变* σ\sigma。

例 08LH

R\mathbf{R} 的勒贝格测度在加法群 R\mathbf{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})和每个实数aa,我们有

∫−∞+∞f(x+a) dx=∫−∞+∞f(t) dt \int_{-\infty}^{+\infty} f(x + a)\, dx = \int_{-\infty}^{+\infty} f(t)\, dt

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XX是局部紧凑的空间,gg是XX到C\mathbf{C}的连续映射。显然,f↦gff \mapsto gf 是 K(X;C)\mathscr{K}(X; \mathbf{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XX的每个紧凑子集KK,以及每个函数f∈K(X,K;C)f \in \mathscr{K}(X, K; \mathbf{C}),我们有gf∈K(X,K;C)gf \in \mathscr{K}(X, K; \mathbf{C});此外,如果bK=sup⁡x∈K∣g(x)∣b_K = \sup_{x \in K} |g(x)|则∥gf∥≤bK∥f∥\|gf\| \leq 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}) 的线性映射自身,表示为 μ↦g⋅μ\mu \mapsto g \cdot \mu(或 μ↦gμ\mu \mapsto g\mu,如果不会导致混淆)。如果 ν=g⋅μ\nu = g \cdot \mu 因此,对于每一个函数 f∈K(X;C)f \in \mathscr{K}(X; \mathbf{C}),

⟨f,ν⟩=⟨gf,μ⟩ \langle f, \nu \rangle = \langle gf, \mu \rangle

或再次

∫f(x) dν(x)=∫f(x)g(x) dμ(x) \int f(x)\, d\nu(x) = \int f(x)g(x)\, d\mu(x)

(缩写为形式dν(x)=g(x) dμ(x)d\nu(x) = g(x)\, d\mu(x))。有人说,g⋅μg \cdot \mu是函数gg测量μ\mu的乘积,或者也是密度gg相对于μ\mu的测量(cf.Ch.V, §5, No. 2,定义2)。如果g1,g2g_1, g_2是XX到C\mathbf{C}的两个连续的映射,μ1,μ2\mu_1, \mu_2是XX上的两个小节,那么

(g1+g2)⋅μ=g1⋅μ+g2⋅μ,g⋅(μ1+μ2)=g⋅μ1+g⋅μ2, (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,
(g1g2)⋅μ=g1⋅(g2⋅μ). (g_1 g_2) \cdot \mu = g_1 \cdot (g_2 \cdot \mu).

此外,1⋅μ=μ1 \cdot \mu = \mu(这里1表示常数函数在XX上等于1); 集合M(X;C)\mathscr{M}(X; \mathbf{C}),配备合成(g,μ)↦g⋅μ(g, \mu) \mapsto g \cdot \mu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})。

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})是复数向量空间K(X;C)\mathscr{K}(X; \mathbf{C})底层实数向量空间的子空间;此外,映射(f1,f2)↦f1+if2(f_1, f_2) \mapsto 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})到真实拓扑向量空间K(X;C)\mathscr{K}(X; \mathbf{C})的*同构*(No. 1,命题1)。

对于μ\mu到K(X;R)\mathscr{K}(X; \mathbf{R})的每个(复数)测度μ∈M(X;C)\mu \in \mathscr{M}(X; \mathbf{C})、限制μ0\mu_0,是K(X;R)\mathscr{K}(X; \mathbf{R})到C\mathbf{C}的连续R\mathbf{R}线性映射;此外,这个限制确定μ\mu,因为如果f=f1+if2f = f_1 + i f_2和f1,f2f_1, f_2在K(X;R)\mathscr{K}(X; \mathbf{R})中,那么μ(f)=μ0(f1)+iμ0(f2)\mu(f) = \mu_0(f_1) + i \mu_0(f_2)。相反,令μ0\mu_0是K(X;R)\mathscr{K}(X; \mathbf{R})到C\mathbf{C}的连续R\mathbf{R}线性映射;很明显映射

f1+if2↦μ0(f1)+iμ0(f2) f_1 + i f_2 \mapsto \mu_0(f_1) + i \mu_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})来标识。

令 μ\mu 为X 的度量。对于每个函数f∈K(X;C)f \in \mathscr{K}(X; \mathbf{C}),我们可以调用μ\mu的*共轭测度*由μ‾(f)=μ(f‾)‾\overline{\mu}(f) = \overline{\mu(\overline{f})}定义的测度μ‾\overline{\mu};因为,很明显μ‾\overline{\mu}是C线性形式,并且它在K(X;C)\mathscr{K}(X; \mathbf{C})上连续;显然 μ‾=μ\overline{\mu} = \mu,并且对于 C\mathbf{C} 中的两个度量 μ,ν\mu, \nu 和两个标量 α,β\alpha, \beta,

(αμ+βν)=α‾⋅μ‾+β‾⋅ν‾. (\alpha \mu + \beta \nu) = \overline{\alpha} \cdot \overline{\mu} + \overline{\beta} \cdot \overline{\nu}.

更一般地,对于函数g∈C(X;C)g \in \mathscr{C}(X; \mathbf{C})和X上的每个μ\mu小节,

g⋅μ‾=g‾⋅μ‾, g \cdot \overline{\mu} = \overline{g} \cdot \overline{\mu},

与定义 (No. 4) 中的直接的一样。

如果 μ‾=μ\overline{\mu} = \mu,则 X 上的μ\mu 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}),μ(f)\mu(f) 都是一个*实数* 数。如果用限制到 K(X;R)\mathscr{K}(X; \mathbf{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}) 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})(或有时M(X)\mathscr{M}(X),如果这不会引起任何混淆)。 R\mathbf{R} 上的勒贝格测度是一个“真实”测度,对于每个点 a∈Xa \in X 的狄拉克测度 εa\varepsilon_a 也是如此。如果 g∈C(X;R)g \in \mathscr{C}(X; \mathbf{R}) 且 μ\mu 是实测度,则根据 (7) g⋅μg \cdot \mu 也是实测度。

令 μ\mu 为 X 的(复数)测度。从前面的定义可以看出,措施μ1=(μ+μ‾)/2\mu_1 = (\mu + \overline{\mu})/2和μ2=(μ−μ‾)/2i\mu_2 = (\mu - \overline{\mu})/2i是*真实的*;它们分别称为μ\mu的*实数部分*和*虚数部分*,分别用Rμ\mathscr{R}\mu和Iμ\mathscr{I}\mu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}),

μ1(f)=R(μ(f)),μ2(f)=I(μ(f)). \mu_1(f) = \mathscr{R}(\mu(f)) , \quad \mu_2(f) = \mathscr{I}(\mu(f)).

显然

μ=μ1+iμ2,μ‾=μ1−iμ2. \mu = \mu_1 + i \mu_2,\quad \overline{\mu} = \mu_1 - i \mu_2.

具有紧凑支持的 XX 上的连续实值函数的空间 K(X;R)\mathscr{K}(X; \mathbf{R}) 显然是序关系 f≤gf \leq g 的 Riesz 空间。我们可以说,如果μ(f)≥0\mu(f) \geq 0对于每个函数f≥0f \geq 0属于到K(X;R)\mathscr{K}(X; \mathbf{R}),则XX上的实际测度μ\mu是“正”;因此,它是 Riesz 空间 K(X;R)\mathscr{K}(X; \mathbf{R}) 上的正线性形式(第 II, §2, No. 1,定义 1)。反之:

定理 1 08LI

Riesz 空间 K(X;R)\mathscr{K}(X; \mathbf{R}) 上的每个正值线性形式都是 XX 上的(正)实际度量。

引用了 1 · 被以下引用 7

引用了 引理 1

被以下引用 § 1. 。局部紧凑措施空间, 命题 14, 命题 7, 命题 9, 定理 2, V § 2. 。积极措施的总结系列, V § 3. 。整合积极措施

例如,令μ\mu为K(X;R)\mathscr{K}(X; \mathbf{R})上的正线性形式,并令KK为XX的紧凑子集。存在XX到[0,1][0, 1]的连续映射f0f_0,具有紧支撑,使得f0(x)=1f_0(x) = 1位于KK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}),我们就有−∥g∥f0≤g≤∥g∥f0-\|g\|f_0 \leq g \leq \|g\|f_0,因而∣μ(g)∣≤∥g∥⋅μ(f0)|\mu(g)| \leq \|g\| \cdot \mu(f_0),这证明了定理。

我们用 M+(X)\mathscr{M}_+(X) 表示 XX 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}) 上的正线性形式锥体)。

定理 2 08LJ

局部紧凑空间 XX 上的每个实际测度都是两个正测度的差。

引用了 2 · 被以下引用 2

引用了 定理 1, II § 2, 定理 1

被以下引用 命题 13, 命题 2

鉴于定理 1 和 Ch. II, §2, No. 2,周四。 1,这一切都归结为证明,XX 上的实际测度 μ\mu 是 Riesz 空间 K(X;R)\mathscr{K}(X; \mathbf{R}) 上的*相对有界* 线性形式。设ff是XX上的连续函数≥0\geq 0,有紧支撑KK; K(X;R)\mathscr{K}(X; \mathbf{R})中的关系0≤g≤f0 \leq g \leq f意味着∥g∥≤∥f∥\|g\| \leq \|f\|并且gg的支持包含在KK中。到假设,存在数MK≥0M_K \geq 0,使得每个函数h∈K(X,K;R)h \in \mathscr{K}(X, K; \mathbf{R})都有∣μ(h)∣≤MK⋅∥h∥|\mu(h)| \leq M_K \cdot \|h\|;因而∣μ(g)∣≤MK⋅∥g∥≤MK⋅∥f∥|\mu(g)| \leq M_K \cdot \|g\| \leq M_K \cdot \|f\|,证明定理。

因而,XX 上的实际测度的空间 M(X;R)\mathscr{M}(X; \mathbf{R}) 与 Riesz 空间 K(X;R)\mathscr{K}(X; \mathbf{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})中,序关系μ≤ν\mu \leq \nu表示ν−μ\nu - \mu是一个积极的措施,或者对于每个函数f∈K+(X)f \in \mathscr{K}_+(X)表示μ(f)≤ν(f)\mu(f) \leq \nu(f)。

定理 3 08LK

局部紧凑空间 XX 上的实际测量的空间 M(X;R)\mathscr{M}(X; \mathbf{R}) 是完全格序的。

引用了 2

引用了 定理 1, II § 2, II § 1. 。 RIESZ 空间和全格序空间

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XX上的每一个*实际*测量μ\mu,

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);

然后是μ=μ+−μ−, ∣μ∣=μ++μ−\mu = \mu^+ - \mu^-,\ |\mu| = \mu^+ + \mu^-和inf⁡(μ+,μ−)=0\inf(\mu^+, \mu^-) = 0。此外,对于每个函数 f∈K+(X)f \in \mathscr{K}_+(\mathrm{X}),

∫f dμ+=sup⁡0≤g≤f, g∈K(X)∫g dμ \int f\, d\mu^+ = \sup_{0 \leq g \leq f,\ g \in \mathscr{K}(\mathrm{X})} \int g\, d\mu

和

∫f d∣μ∣=sup⁡∣g∣≤f, g∈K(X)∫g dμ, \int f\, d|\mu| = \sup_{|g| \leq f,\ g \in \mathscr{K}(\mathrm{X})} \int g\, d\mu,

从而,特别是,

∣∫f dμ∣≤∫∣f∣ d∣μ∣ \left| \int f\, d\mu \right| \leq \int |f|\, d|\mu|

对于每个函数 f∈K(X;R)f \in \mathscr{K}(\mathrm{X}; \mathbf{R})。

This inequality is also true if f∈K(X;C)f \in \mathscr{K}(\mathrm{X}; \mathbf{C}); for, on multiplying ff by a complex number of absolute value 1 (which does not change either side of the inequality), one can suppose that ∫f dμ≥0\int f\, d\mu \geq 0. 然后

∣∫f dμ∣=∫f dμ=∫(ℜf) dμ≤∫∣ℜf∣ 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|.

6. 复测度的绝对值值

令 μ\mu 为局部紧凑空间 X\mathrm{X} 上的复测度;对于每个函数 f∈K+(X)f \in \mathscr{K}_+(\mathrm{X}),正实数

L(f)=sup⁡∣g∣≤f, g∈K(X;C)∣∫g dμ∣ L(f) = \sup_{|g| \leq f,\ g \in \mathscr{K}(\mathrm{X}; \mathbf{C})} \left| \int g\, d\mu \right|

是有限的,因为关系∣g∣≤f|g| \leq f意味着Supp⁡(g)⊂Supp⁡(f)\operatorname{Supp}(g) \subset \operatorname{Supp}(f)和∥g∥≤∥f∥\|g\| \leq \|f\|,因此我们的断言是从No. 3的公式(4)得出的。让我们证明LL只能以一种方式扩展到X\mathrm{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f1, f2f_1,\ f_2是K+(X)\mathscr{K}_+(\mathrm{X})中的两个函数,则L(f1+f2)=L(f1)+L(f2)L(f_1 + f_2) = L(f_1) + L(f_2)。现在,如果∣g1∣≤f1|g_1| \leq f_1和∣g2∣≤f2|g_2| \leq f_2,其中g1g_1和g2g_2是K(X;C)\mathscr{K}(\mathrm{X}; \mathbf{C})中的函数,对于绝对值1的任何复数ζ\zeta,我们有∣g1+ζg2∣≤f1+f2|g_1 + \zeta g_2| \leq f_1 + f_2,因而

∣μ(g1+ζg2)∣=∣μ(g1)+ζμ(g2)∣≤L(f1+f2). |\mu(g_1 + \zeta g_2)| = |\mu(g_1) + \zeta \mu(g_2)| \leq L(f_1 + f_2).

此外,我们可以假设ζ\zeta这样选择

∣μ(g1)+ζμ(g2)∣=∣μ(g1)∣+∣μ(g2)∣; |\mu(g_1) + \zeta \mu(g_2)| = |\mu(g_1)| + |\mu(g_2)|;
由于∣μ(gi)∣|\mu(g_i)|任意接近L(fi)L(f_i)(i=1,2i = 1, 2),这证明了L(f1)+L(f2)≤L(f1+f2)L(f_1) + L(f_2) \leq L(f_1 + f_2)。另一方面,考虑函数g∈K(X;C)g \in \mathscr{K}(X; \mathbf{C})使得∣g∣≤f1+f2|g| \leq f_1 + f_2。 函数gig_i在点处等于gfi/(f1+f2)g f_i/(f_1 + f_2),其中f1(x)+f2(x)≠0f_1(x) + f_2(x) \neq 0,并且在其他地方等于0(i=1,2i = 1, 2),在X上连续,因为fi/(f1+f2)f_i/(f_1 + f_2)(i=1,2i = 1, 2)在每个点处连续,其中f1(x)+f2(x)≠0f_1(x) + f_2(x) \neq 0,对于每个x∈Xx \in X,我们有∣gi(x)∣≤∣g(x)∣|g_i(x)| \leq |g(x)|,这证明了gig_i在点的连续性,其中f1(x)+f2(x)=0f_1(x) + f_2(x) = 0(i=1,2i = 1, 2),因为在这些点我们也有g(x)=0g(x) = 0。显然 ∣gi∣≤fi|g_i| \leq f_i (i=1,2i = 1, 2) 和 g=g1+g2g = g_1 + g_2,因而
∣μ(g)∣≤∣μ(g1)∣+∣μ(g2)∣≤L(f1)+L(f2); |\mu(g)| \leq |\mu(g_1)| + |\mu(g_2)| \leq L(f_1) + L(f_2);
由于 ∣μ(g)∣|\mu(g)| 任意接近 L(f1+f2)L(f_1 + f_2),我们有
L(f1+f2)≤L(f1)+L(f2), L(f_1 + f_2) \leq L(f_1) + L(f_2),
这就完成了我们的断言中的证明。

当 μ\mu 为实测度时,由公式 (9) 得出 ∣μ∣≤L|\mu| \leq 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})和∣g∣≤f∈K+(X)|g| \leq f \in \mathscr{K}_+(X)则∣∫g dμ∣≤∫∣g∣⋅d∣μ∣≤∫f d∣μ∣|\int g \, d\mu| \leq \int |g| \cdot d|\mu| \leq \int f \, d|\mu|,因此通过定义L≤∣μ∣L \leq |\mu|,在其他字L=∣μ∣L = |\mu|。

我们再次用∣μ∣|\mu|表示任何复杂测度μ\mu的正测度LL,并且我们说∣μ∣|\mu|是μ\mu的绝对值。因而 ∣μ∣|\mu| 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)|,
因而,对于每函数 g∈K(X;C)g \in \mathscr{K}(X; \mathbf{C}),
∣∫g dμ∣≤∫∣g∣ d∣μ∣. \left| \int g \, d\mu \right| \leq \int |g| \, d|\mu|.

很明显,对于XX上的每个标量α∈C\alpha \in \mathbf{C}和每个测度μ\mu,

∣αμ∣=∣α∣⋅∣μ∣. |\alpha \mu| = |\alpha| \cdot |\mu|.

另一方面,如果μ\mu和ν\nu是XX上的两个度量,ff是K+(X)\mathscr{K}_+(X)中的函数,gg是K(X;C)\mathscr{K}(X; \mathbf{C})中的函数,使得∣g∣≤f|g| \leq f,则

∣∫g d(μ+ν)∣=∣∫g dμ+∫g dν∣≤∫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|,

从而

(15)(15)
∣μ+ν∣≤∣μ∣+∣ν∣.|\mu + \nu| \leq |\mu| + |\nu|.

对于相同的记号,关系 ∣g∣≤f|g| \leq f 和 ∣g‾∣≤f|\overline{g}| \leq f 是等价的,因此

(16)(16)
∣μ‾∣=∣μ∣.|\overline{\mu}| = |\mu|.

由(14)、(15)、(16)可知

(17)(17)
∣Rμ∣≤∣μ∣,∣Iμ∣≤∣μ∣,∣μ∣≤∣Rμ∣+∣Iμ∣.|\mathscr{R}\mu| \leq |\mu|,\quad |\mathscr{I}\mu| \leq |\mu|,\quad |\mu| \leq |\mathscr{R}\mu| + |\mathscr{I}\mu|.

命题 8 08LL

如果 μ\mu 是 XX 的度量,那么对于每个函数 h∈C(X;C)h \in \mathscr{C}(X; \mathbf{C}),

(18)(18)
∣h⋅μ∣≤∣h∣⋅∣μ∣.|h \cdot \mu| \leq |h| \cdot |\mu|.

因为,如果f∈K+(X)f \in \mathscr{K}_+(X)且g∈K(X;C)g \in \mathscr{K}(X; \mathbf{C})满足∣g∣≤f|g| \leq f,则根据(13),∣∫ghdμ∣≤∫∣gh∣d∣μ∣≤∫f∣h∣d∣μ∣|\int gh d\mu| \leq \int |gh| d|\mu| \leq \int f|h| d|\mu|,从而证明(18)。

7. 定义扩张

设XX为局部紧致空间;如果VV是K(X;C)\mathscr{K}(X; \mathbf{C})的*密集*线性子空间,很明显,XX上的两个测度μ1,μ2\mu_1, \mu_2和VV上的重合是相等的,并且VV上的每个线性形式连续由K(X;C)\mathscr{K}(X; \mathbf{C})引起的拓扑可以扩展到(仅以一种方式)到XX上的测量。对于积极措施,一个方便的标准如下:

命题 9 08LM

令VV为K(X;R)\mathscr{K}(X; \mathbf{R})的线性子空间,具有以下性质: (P) 对于XX的每个紧致子集KK,存在函数f∈Vf \in V使得f≥0f \geq 0并且对于所有x∈Kx \in K存在f(x)>0f(x) > 0。 在这些条件下,VV上由K(X;R)\mathscr{K}(X; \mathbf{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XX上的正测量(当VV在K(X;R)\mathscr{K}(X; \mathbf{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}),在KK的支持下,存在函数g∈Vg \in V使得f≤gf \leq g;因为,VV中存在函数h≥0h \geq 0,使得h(x)>0h(x) > 0对于所有x∈Kx \in K; 设定α=inf⁡x∈Kh(x)\alpha = \inf_{x \in K} h(x),因此我们有α>0\alpha > 0和函数g=(α−1∥f∥)hg = (\alpha^{-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Cb(X;C)\mathscr{C}^b(X; \mathbf{C})的测量引起的K(X;C)\mathscr{K}(X; \mathbf{C})上的拓扑比K(X;C)\mathscr{K}(X; \mathbf{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。

定义 3 08LN

如果局部紧凑空间 X 在 K(X;C)\mathscr{K}(X; \mathbf{C}) 上连续且一致收敛于拓扑,则称其为有界。

引用了 2 · 被以下引用 1

引用了 命题 12, 推论 2, III § 3

被以下引用 IX § 6. 。局部凸空间上的测度和测度

同样的道理,存在一个有限的数 M≥0M \geq 0,对于每个函数 f∈K(X;C)f \in \mathscr{K}(X; \mathbf{C}),

∣μ(f)∣≤M∥f∥ |\mu(f)| \leq M \|f\|

(其中 ∥f∥\|f\| 由 No. 2 的公式 (3) 定义)。

因此,说μ\mu是有界测度意味着μ\mu属于是由∥f∥\|f\|规范的空间K(X;C)\mathscr{K}(X; \mathbf{C})的对偶;我们将用 M1(X;C)\mathscr{M}^1(X; \mathbf{C}) 来表示这个对偶(或者在不会导致混淆时简称为 M1(X)\mathscr{M}^1(X))。我们知道M1(X;C)\mathscr{M}^1(X; \mathbf{C})配备了范数,∥μ∥\|\mu\|是数M≥0M \geq 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})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)| .

配备此范数,M1(X;C)\mathscr{M}^1(X; \mathbf{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\|的定义可以扩展到X上的每个措施μ\mu,并且由于语言滥用,∥μ∥\|\mu\|再次被称为μ\mu的范数;对于 μ\mu 有界,∥μ∥\|\mu\| 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。

例 08LO

— 1) 由单位质量在点 a∈Xa \in X 定义的测量εa\varepsilon_a 有界,且∥εa∥=1\|\varepsilon_a\| = 1。

2) R\mathbf{R} 上的勒贝格测度无界;事实上,对于每个整数n>0n > 0,都存在函数f∈K(R;C)f \in \mathscr{K}(\mathbf{R}; \mathbf{C}),其中值在[0,1][0, 1]中,并且在区间[−n,n][ -n, n ]上等于1(No. 2,引理1);因此 ∥f∥=1\|f\| = 1 和

∫−∞+∞f(x) dx≥∫−nnf(x) dx=2n, \int_{-\infty}^{+\infty} f(x)\, dx \geq \int_{-n}^{n} f(x)\, dx = 2n ,

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}、映射

f↦∫−∞+∞f(x) dx1+x2 f \mapsto \int_{-\infty}^{+\infty} \frac{f(x)\,dx}{1 + x^2}

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(x) dx1+x2∣≤∥f∥∫−∞+∞dx1+x2=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\|.

由于关系 ∥f∥≤1\|f\| \leq 1 和 ∥f‾∥≤1\|\overline{f}\| \leq 1 等价,由 (20) 得出

(21)

∥μ‾∥=∥μ∥ \|\overline{\mu}\| = \|\mu\|
对于 XX 上的每一个小节 μ\mu。

引用了 1

引用了 引理 1

命题 10 08LP

— 对于 XX 上的每个小节 μ\mu,

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).

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)|.

推论 1 08LQ

— *对于XX上的每个措施μ\mu,μ\mu和∣μ∣|\mu|的范数相等; μ\mu 是有界的当且仅当 ∣μ∣|\mu| 是有界的。

被以下引用 2

被以下引用 推论 2, 命题 4, III § 4

推论 2 08LR

— *对于紧凑型空间 XX 上的每个尺寸 μ\mu,

引用了 1

引用了 IV § 4. 。 可积函数和集合

(23)

∥μ∥=∣μ∣(1)=∫d∣μ∣. \|\mu\| = |\mu|(1) = \int d|\mu|.

这个公式将在第1章中得到推广。 IV, §4, No. 7。

在*紧凑* 空间 XX 上,对于XX 复数 μ(1)\mu(1) 上的每个(复杂)测量μ\mu 称为μ\mu 的*总质量*。当μ\mu为*正*时,其总质量等于其范数。当 μ\mu 是总质量等于 1 的*紧凑* 空间 XX 的正度量时,也可以说连续函数 f∈C(X;C)f \in \mathscr{C}(X; \mathbf{C}) 的值 μ(f)\mu(f) 是 ff 相对于该度量的*平均值* μ\mu。

推论 3 08LS

— 对于局部紧凑空间 XX 上的每个实际测量μ\mu,

∥μ∥=sup⁡∥f∥≤1, f∈K(X;R)∣μ(f)∣. \| \mu \| = \sup_{\| f \| \leq 1,\ f \in \mathscr{K}(X; \mathbf{R})} | \mu(f) | .

当μ\mu是实测度并且f∈K+(X)f \in \mathscr{K}_+(X)时,使用公式(22)和表达式(9)来表示∣μ∣(f)|\mu|(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}) 的对偶;如果不会造成混淆,则表示为 M1(X,R)\mathscr{M}^1(X, \mathbf{R}) 或 M1(X)\mathscr{M}^1(X)。 典范嵌入 M1(X,R)→M1(X;C)\mathscr{M}^1(X, \mathbf{R}) \to \mathscr{M}^1(X; \mathbf{C}) 是根据 (24) 的等距。

命题 11 08LT

— 如果 μ\mu 和 ν\nu 是 XX 的两个正测度,则∥μ+ν∥=∥μ∥+∥ν∥\| \mu + \nu \| = \| \mu \| + \| \nu \|。

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}),使得0≤f≤10 \leq f \leq 1形式有向集合SS对于关系≤\leq。对于 XX 上的正测度 μ\mu,因此可以从 (22) 和单调极限定理得出 ∥μ∥=lim⁡f∈Sμ(f)\| \mu \| = \lim_{f \in S} \mu(f); 命题的结论随即而来。

推论 1 08LU

— 如果μ\mu和ν\nu是XX的两个正测度使得μ≤ν\mu \leq \nu,则∥μ∥≤∥ν∥\| \mu \| \leq \| \nu \|;特别是,如果 ν\nu 有界,那么 μ\mu 也是有界的。 确实,∥ν∥=∥μ∥+∥ν−μ∥\| \nu \| = \| \mu \| + \| \nu - \mu \|。

推论 2 08LV

— 对于 XX 上的每个实际测量 μ\mu,

∥μ∥=∥μ+∥+∥μ−∥. \| \mu \| = \| \mu^+ \| + \| \mu^- \|.
引用了 1

引用了 推论 1

对于(第 10 号提案的 Cor. 1),μ\mu 的范数等于 ∣μ∣=μ++μ−|\mu| = \mu^+ + \mu^-。

命题 12 08LW

— 如果 μ\mu 是 XX 上的有界测度,且 gg 是 XX 到 C\mathbf{C} 的有界连续映射,则测度 g⋅μg \cdot \mu 是有界的且 ∥g⋅μ∥≤∥g∥⋅∥μ∥\| g \cdot \mu \| \leq \| g \| \cdot \| \mu \|。

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}),

∣μ(fg)∣≤∥μ∥⋅∥fg∥≤∥μ∥⋅∥g∥⋅∥f∥. |\mu(fg)| \leq \| \mu \| \cdot \| fg \| \leq \| \mu \| \cdot \| g \| \cdot \| f \|.

9. 空间措施含糊不清拓扑

令 XX 为局部紧致空间。在空间M(X;C)\mathscr{M}(X; \mathbf{C})上,我们可以考虑K(X;C)\mathscr{K}(X; \mathbf{C})中的逐点收敛的拓扑,我们将其称为M(X;C)\mathscr{M}(X; \mathbf{C})上的模糊拓扑。

自K(X;C)=K(X;R)+iK(X;R)\mathscr{K}(X; \mathbf{C}) = \mathscr{K}(X; \mathbf{R}) + i \mathscr{K}(X; \mathbf{R})以来,M(X;C)\mathscr{M}(X; \mathbf{C})上的模糊拓扑由*半范数*sup⁡1≤i≤n∣μ(fi)∣\sup_{1 \leq i \leq n} |\mu(f_i)|定义,其中(fi)1≤i≤n(f_i)_{1 \leq i \leq n}是K(X;R)\mathscr{K}(X; \mathbf{R})(或K+(X)\mathscr{K}_+(X))中函数的任何有限序列。说M(X;C)\mathscr{M}(X; \mathbf{C})上的过滤器F\mathfrak{F}*模糊地**到度量μ0\mu_0意味着

μ0(f)=lim⁡μ,Fμ(f) \mu_0(f) = \lim_{\mu, \mathfrak{F}} \mu(f)

对于每个函数 f∈K(X;R)f \in \mathscr{K}(X; \mathbf{R})。对于每个函数 f∈K(X;C)f \in \mathscr{K}(X; \mathbf{C}),映射 μ↦μ(f)\mu \mapsto \mu(f) 是空间 M(X;C)\mathscr{M}(X; \mathbf{C}) 上的*模糊连续* 线性形式。

命题 13 08LX

令X为局部紧致空间,并且对于每个x∈Xx \in X,令εx\varepsilon_x为点x处的狄拉克测度。 映射 x↦εxx \mapsto \varepsilon_x 是 X 到空间 M(X;C)\mathscr{M}(X; \mathbf{C}) X 测度的子空间的同态,配备了模糊拓扑。此外,如果X′X'表示在无穷大ω\omega处与X点邻接而获得的紧空间,则当x趋于ω\omega时,εx\varepsilon_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,εx⟩=f(x)\langle f, \varepsilon_x \rangle = f(x);由于 ff 是连续的,因此证明映射 x↦εxx \mapsto \varepsilon_x 是连续的。如果x,yx, 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})使得f(x)=1,f(y)=0f(x) = 1, f(y) = 0(No. 2,引理1),从而证明εx≠εy\varepsilon_x \neq \varepsilon_y;因此映射 x↦εxx \mapsto \varepsilon_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,εx⟩\langle f, \varepsilon_x \rangle趋向于定义,就像xx趋向于ω\omega一样,因此x↦εxx \mapsto \varepsilon_x可以通过连续性扩展到X′=X∪{ω}X' = X \cup \{ \omega \},方法是在以下位置将值0分配给它点ω\omega。这个扩展的映射也是单射的,因为εx≠0\varepsilon_x \neq 0对于所有x∈Xx \in X。因此,它是紧凑空间X′X'到M(X;C)\mathscr{M}(X; \mathbf{C})的子空间的同胚,因为M(X;C)\mathscr{M}(X; \mathbf{C})是模糊拓扑的Hausdorff(GT,I, §9, No. 4,Th.2的Cor.2)。

命题 14 08LY

在局部紧凑空间X上的测度空间M(X;C)\mathscr{M}(X; \mathbf{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)是完整的(因此在M(X;C)\mathscr{M}(X; \mathbf{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 来处理 M+(X)\mathscr{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})都存在μ0(f)=lim⁡μ,Φμ(f)\mu_0(f) = \lim_{\mu, \Phi} \mu(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)都存在μ0(f)≥0\mu_0(f) \geq 0;由此可见,μ0\mu_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})(或M(X;R)\mathscr{M}(X; \mathbf{R}))本身*不一定完整*。

推论 08LZ

如果A和B是M+(X)\mathscr{M}_+(X)的两个模糊闭子集,则A+BA + B在M+(X)\mathscr{M}_+(X)中模糊闭(因此也在M(X;C)\mathscr{M}(X; \mathbf{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)。

命题 15 08M0

— 设 HH 为 M(X;C)\mathscr{M}(X; \mathbf{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) HH 是有模糊界限的。 b) HH 隐约相对紧凑。 c) HH 等连续。 d) 对于XX的每个紧凑子集KK,存在数MK≥0M_K \geq 0,使得∣μ(f)∣≤MK∥f∥|\mu(f)| \leq M_K \|f\|对于每个度量μ∈H\mu \in H和每个函数f∈K(X,K;C)f \in \mathscr{K}(X, K; \mathbf{C})。

由于 K(X;C)\mathscr{K}(X; \mathbf{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 HH 是等连续的,则 μ∈H\mu \in H 到 K(X,K;C)\mathscr{K}(X, K; \mathbf{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}) 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 XX 的每个紧凑子集 KK,存在一个常数 MKM_K,使得对于每个测度都有 ∣μ∣(K)≤MK|\mu|(K) \leq M_K μ∈H\mu \in H.*

推论 1 08M1

— 设ν\nu为XX的正测度; 集合措施μ\mu 使得∣μ∣≤ν|\mu| \leq \nu 是模糊紧凑的。

推论 2 08M2

— μ\mu 的集合测量使得∥μ∥≤a\|\mu\| \leq a(aa任何有限的数>0> 0)是模糊紧凑的。

被以下引用 6

被以下引用 推论 3, 推论 4, 推论 1, IV § 4, 命题 10, IX § 5, 定理 1(普罗霍罗夫), IX § 5, 习题 7, § 3

推论 3 08M3

— 如果 XX 是紧致的,则XX 上的μ\mu 正措施集合使得 ∥μ∥=1\|\mu\| = 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和分别由关系、μ≥0\mu \geq 0和μ(1)=1\mu(1) = 1定义的模糊封闭的集合(No. 8,第10号提案的Cor.2)。

推论 4 08M4

— 在空间M(X;C)\mathscr{M}(X; \mathbf{C})中,映射μ↦∥μ∥\mu \mapsto \|\mu\|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})的映射μ↦∣μ∣\mu \mapsto |\mu|本身不一定是连续的。

命题 16 08M5

— 令KK为XX的紧致子集,HH为M(X;C)\mathscr{M}(X; \mathbf{C})的模糊边界子集;那么,当K(X,K;C)\mathscr{K}(X, K; \mathbf{C})配备一致收敛的拓扑且HH配备模糊拓扑时,双线性形式(f,μ)↦⟨f,μ⟩(f, \mu) \mapsto \langle f, \mu \rangle在K(X,K;C)×H\mathscr{K}(X, K; \mathbf{C}) \times H上连续。

引用了 1

引用了 命题 15

因为,存在数 M⩾0M \geqslant 0 使得

∣μ(f)∣⩽M∥f∥ |\mu(f)| \leqslant M \|f\|
对于每个函数f∈K(X,K;C)f \in \mathscr{K}(X, K; \mathbf{C})和每个μ∈H\mu \in H(提案15)。如果μ0\mu_0和μ\mu是属于到HH的两个小节,f0f_0和ff是K(X,K;C)\mathscr{K}(X, K; \mathbf{C})中的两个函数,则
∣μ(f)−μ0(f0)∣=∣μ(f−f0)+μ(f0)−μ0(f0)∣⩽M∥f−f0∥+∣μ(f0)−μ0(f0)∣, |\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)|,
当∥f−f0∥\|f - f_0\|和∣μ(f0)−μ0(f0)∣|\mu(f_0) - \mu_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}) 的紧凑收敛

回想一下,M(X;C)\mathscr{M}(X; \mathbf{C})上的*紧致收敛*的拓扑是K(X;C)\mathscr{K}(X; \mathbf{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})的严格紧致子集(No. 1)中的一致收敛的M(X;C)\mathscr{M}(X; \mathbf{C})拓扑上调用*拓扑严格紧致收敛*。

命题 17 08M6

在空间 M(X;C)\mathscr{M}(X; \mathbf{C}) 上,考虑以下拓扑:* T1\mathscr{T}_1:*拓扑,总共子集 T K(X;C)\mathscr{K}(X; \mathbf{C});* T2\mathscr{T}_2: 模糊拓扑; T3\mathscr{T}_3:*严格紧致收敛的拓扑;* T4\mathscr{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 T2\mathscr{T}_2、T3\mathscr{T}_3 和 T4\mathscr{T}_4 是相同的。 (ii) *如果 H 是 M(X;C)\mathscr{M}(X; \mathbf{C}) 的模糊边界子集,则由拓扑 T1\mathscr{T}_1、T2\mathscr{T}_2、T3\mathscr{T}_3、T4\mathscr{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}) 的模糊边界子集 HH 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 XX is paracompact, the topology of strictly compact convergence coincides with the topology of compact convergence (No. 1, Prop. 2).

命题 18 08M7

On the cone M+(X)\mathscr{M}_+(X), the topologies induced by the following topologies coincide:* T1\mathscr{T}_1: *the topology of pointwise convergence in a linear subspace V of K(X;C)\mathscr{K}(X; \mathbf{C}) that is dense in K(X;C)\mathscr{K}(X; \mathbf{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} 是 M+(X)\mathscr{M}_+(X) 上的超滤波器,对于拓扑 T1\mathscr{T}_1 收敛到测度 μ0\mu_0,那么它也对于 T3\mathscr{T}_3 收敛于 μ0\mu_0。设KK是XX的紧子集;到假设,存在函数h∈Vh \in V,即XX上的⩾0\geqslant 0,并在KK上取值>0> 0;由此可见,每个函数 f∈K(X,K;C)f \in \mathscr{K}(X, K; \mathbf{C}) 都可以写成 f=ghf = gh 和 g∈K(X,K;C)g \in \mathscr{K}(X, K; \mathbf{C}),如果是 c=inf⁡x∈Kh(x)>0c = \inf_{x \in K} h(x) > 0 那么∥g∥⩽c−1∥f∥\|g\| \leqslant c^{-1}\|f\|。到假设时,存在集合 H0∈UH_0 \in \mathfrak{U},使得对于每个度量 μ∈H0\mu \in H_0,

0⩽μ(h)⩽μ0(h)+1=b. 0 \leqslant \mu(h) \leqslant \mu_0(h) + 1 = b.

因而,对于每个函数 f∈K(X;C)f \in \mathscr{K}(X; \mathbf{C}),

∣⟨f,h⋅μ⟩∣=∣⟨hf,μ⟩∣⩽∥f∥⋅μ(h)⩽b∥f∥ |\langle f, h \cdot \mu \rangle| = |\langle hf, \mu \rangle| \leqslant \|f\| \cdot \mu(h) \leqslant b \|f\|

对于每一个测量μ∈H0\mu \in H_0;这证明了度量h⋅μh \cdot \mu的集合HH,其中μ\mu超过H0H_0,是\emph{模糊有界}。如果U0\mathfrak{U}_0是H0H_0上U\mathfrak{U}诱导的超滤器,则映射下U0\mathfrak{U}_0的像,μ↦h⋅μ\mu \mapsto h \cdot \mu是HH上F\mathfrak{F}超滤器的基,并且由于HH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}收敛于拓扑的测度ν0\nu_0。在其他字中,对于任何ε>0\varepsilon > 0和K(X,K;C)\mathscr{K}(X, K; \mathbf{C})的任何紧凑子集LL,存在H0H_0属于到U\mathfrak{U}的子集NN,这样,对于每个函数g∈Lg \in L以及μ,μ′\mu, \mu'属于到NN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,即

∣⟨gh,μ⟩−⟨gh,μ′⟩∣⩽ε. |\langle gh, \mu \rangle - \langle gh, \mu' \rangle| \leqslant \varepsilon.

现在,我们在上面看到映射g↦ghg \mapsto gh是Banach空间K(X,K;C)\mathscr{K}(X, K; \mathbf{C})的\emph{自同构}。因此,我们证明U\mathfrak{U}是M+(X)\mathscr{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μ1\mu_1;此外,由于VV在K(X;C)\mathscr{K}(X; \mathbf{C})中稠密,假设意味着μ1=μ0\mu_1 = \mu_0;最后,由于U\mathfrak{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μ0\mu_0(GT,X, §1, No. 5,命题5)。

Q.E.D.

推论 08M8

— *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) 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)上导出的拓扑可能会不同(例3)。

习题

参见习题为 § 1。

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