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§ 2。 线性表示群
1. 连续线性表示
设 G 为拓扑群,E 为 E 中 G 的局部凸空间,U 线性表示。
— (i) 如果对于每个s∈G,U(s)是E的连续自同态,并且如果对于每个x∈E,G到E的映射s↦U(s)x是连续的,则称U是单独连续的。
(ii) 如果(s,x)↦U(s)x是G×E到E的连续映射,则称U是连续的。
(iii) 如果U是连续的,并且如果自同态U(s)的集合(其中s超过G)是等连续的。
对于G的每个紧致子集K,U(K)对于逐点收敛的拓扑是紧致的(注1),因此是等连续的(TVS,III, §4, No. 2,Th.1);然后应用注 2。
令 G 为 G 上的局部紧致群,ρ 为 G 上的下半连续有限数值函数 ⩾0,使得 ρ(st)⩽ρ(s)ρ(t) 对于所有 s,t∈G。那么 ρ 就在 G 的每个紧凑子集上有界。
引用了 1
引用了 定理 2, IX § 5
G 存在非空开子集 U,使得 ρ 在 U 上有界(GT,IX, §5, No. 4,Th.2)。令 K 为 G 的紧致子集。则 K 被集合 s1U,…,snU 的有限数覆盖。对于每个 x∈U,都有 ρ(six)⩽ρ(si)ρ(x),因此 ρ 在 siU 上有界,因此在 K 上。
设 G 为赋范空间 E 中 G 的拓扑群,U 线性表示,A 为 E 的稠密子集。假设对于每个 s∈G,U(s) 是连续的,并且对于每个 x∈A,s↦U(s)x 是连续的将G的映射代入E。则G上的函数s↦g(s)=∥U(s)∥是下半连续且满足g(st)⩽g(s)g(t)。
设B为E的单位球,则g(s)=supx∈B∩A∥U(s)x∥,且各函数s↦∥U(s)x∥在G上连续,因此g为下半连续。另一方面,
g(st)=∥U(s)U(t)∥⩽∥U(s)∥⋅∥U(t)∥=g(s)g(t).
令 G 为 G 在赋范空间 E 中的局部紧致群,U 线性表示。令 A 为 E 的稠密子集。假设对于每个 s∈G,U(s) 是连续的,并且对于每个 x∈A,s↦U(s)x 是连续的将 G 映射化为 E。则 U 是连续的。
引用了 1 · 被以下引用 2
引用了 注 2
被以下引用 命题 5, 命题 9
因为,∥U(s)∥ 在 G 的每个紧凑子集上都以引理 1 和 2 为界,然后应用注 2。
2. 反对表示
令 U 为 G 在 E 中的单独连续线性表示。令 E' 为 E 的对偶。映射 s↦tU(s) 是群 G0 与 G 相对的 E' 中的线性表示;我们可以说,这个表示是U的转置。映射s↦tU(s−1)=tU(s)−1是E'中G的线性表示,称为U的反对。
令X为局部紧致空间,Y和Z拓扑为空间,φ为Z中X×Y的连续映射,以及Y为Z中的φx映射y↦φ(x,y)。 空间C(Y),C(Z)具备紧凑收敛的拓扑,X×C(Z)到C(Y)的映射(x,f)↦f∘φx是连续的。
被以下引用 2
被以下引用 命题 3, 命题 4
显然,考虑 X 是紧致的情况就足够了。设 (x0,f0)∈X×C(Z),K 是 Y 的紧凑子集,以及 ε>0。让K′=φ(X×K)。由于f0∘φ在X×K中一致连续,因此存在x0的邻域W,使得x∈W和y∈K有∣f0(φ(x,y))−f0(φ(x0,y))∣≤ε。另一方面,如果对于所有 z∈K′ 来说,f∈C(Z) 是∣f(z)−f0(z)∣≤ε,那么x∈X,y∈K 就会有 ∣f(φ(x,y))−f0(φ(x,y))∣≤ε,因此 x∈W,y∈K 就有∣f(φ(x,y))−f0(φ(x0,y))∣≤2ε。 从而引理。
现在让我们回到之前的记号。
(i) 如果 U 是单独连续的,则当 E' 配备弱拓扑 σ(E′,E) 时,tU 是单独连续的。 (ii) *如果 G 是局部紧致的且 U 是连续的,则当 E' 配备紧致收敛的拓扑时,tU 是连续的。
引用了 1 · 被以下引用 1
引用了 引理 3
被以下引用 命题 4
断言 (i) 是直接的。 断言 (ii) 是从引理 3 得出的,其中有人取了 X=G,Y=Z=E,φ(s,x)=U(s)x。
3. 例:连续函数中空间中的线性表示
设 G 是在集合 X 左侧运算的离散群。 G×X 上的复数函数 χ 称为 乘子 如果
(1) χ(e,x)=1 对于所有 x∈X; (2) χ(st,x)=χ(s,tx)χ(t,x) 对于 G 中的所有 s,t,x∈X。
由此可见
(3) χ(t−1,tx)χ(t,x)=1 全部t∈G,x∈X,
特别是 χ(t,x)=0 对于所有 t∈G,x∈X。
对于X上定义的每个复数函数f和每个s∈G,令γχ(s)f为X上定义的复数函数
(4)(γχ(s)f)(x)=χ(s−1,x)f(s−1x)。
然后 γχ(e)f=f 和
(γχ(s)γχ(s′)f)(x)=χ(s−1,x)(γχ(s′)f)(s−1x)=χ(s−1,x)χ(s′−1,s−1x)f(s′−1s−1x)=χ((ss′)−1,x))f((ss′)−1x)=(γχ(ss′)f)(x),
因此 γχ * 是 G 的线性表示*。对于 χ=1,可以恢复自同态 γ(s)(第 VII, §1, No. 1、公式 (3))。
现在假设G和X是局部紧致的,G在X上连续运行,并且χ在G×X上连续运行。那么C(X)和K(X)对于C(X)和K(X)中G的γχ(s)、从而线性表示是稳定的,我们将再次表示γχ。
G在C(X)和K(X)中的线性表示γχ是连续的。
引用了 3
引用了 引理 3, 命题 1, 命题 3
G×C(X)到G×C(X)的映射(s,f)↦(s,γ(s)f)是连续的(No. 2,引理3)。另一方面,G×C(X)到C(X)的映射(s,f)↦χ(s,⋅)f是连续的;因为,如果 G 中 s 趋向于 s0,则 χ(s,⋅) 在 X 的每个紧凑子集上一致趋于 χ(s0,⋅);此外,如果f在C(X)中趋向于f0,那么χ(s,⋅)f在X、从而我们的断言的每个紧凑子集上均匀地趋向于χ(s0,⋅)f0。因此G在C(X)中的表示γχ是连续的。
让我们证明 G 在 K(X) 中的表示 γχ 是连续的。由于K(X)是Banach空间的直极限,它是桶状的(TVS,III, §4, No. 1,命题3的Cor.3),因此只需证明γχ是单独连续的(No. 1,命题1)。现在,令 H 为 X 的紧凑子集,并令 s0∈G。令V为G中s0的紧邻域,并令L = VH,其在X中是紧邻。对于每个f∈K(X,H),γχ(s0)f的支持度都包含在L中,并且
x∈Xsup∣(γχ(s0)f)(x)∣≤x∈Lsup∣χ(s0−1,x)∣⋅x∈Xsup∣f(x)∣, 因此
f↦γχ(s0)f是
K(X,H)到
K(X,L)的连续线性映射;由此可见,
f↦γχ(s0)f 是
K(X) 自身的连续线性映射(TVS,II, §4, No. 4,命题 5)。另一方面,
K(X,L)的拓扑是由
C(X)的拓扑诱发的。已经证明,V到
K(X,L)的映射
s↦γχ(s)f是连续的。这样就完成了证明,
γχ是单独连续的。
假设每个函数χ(s,⋅)都是有界的。那么γχ离开K(X)稳定,并且K(X)中G的线性表示γχ是连续的。
引用了 1
引用了 命题 2
很明显,γχ使K(X)稳定,并且每个γχ(s)在K(X)中都是连续的。另一方面,对于每个f∈K(X),s↦γχ(s)f是G到K(X)的连续映射和到K(X)的*更不必说*。因此K(X)中的表示γχ是连续的(No. 1,命题2)。
4. 例:空间措施中的线性表示
再次令 G 为局部紧致群,在局部紧致空间 X 中在左侧连续运行,并令 χ 为G×X 上的*连续* 乘子。 K(X)中的G的线性表示γχ在M(X)中承认一个对立表示,我们将再次用γχ表示,并由以下公式定义(其中μ∈M(X),f∈K(X)):
⟨γχ(s)μ,f⟩=⟨μ,γχ(s−1)f⟩=⟨χ(s,⋅)⋅μ,γ(s−1)f⟩=⟨γ(s)(χ(s,⋅)⋅μ),f⟩,
从而
γχ(s)μ=γ(s)(χ(s,⋅)⋅μ)=(γ(s)χ(s,⋅))⋅(γ(s)μ).
我们注
(γ(s)χ(s,⋅))(x)=χ(s,s−1x).
C(X)中G的线性表示γχ在X上的测度的空间C′(X)中承认具有紧支持的表示相矛盾,表示我们再次用γχ表示; C′(X)自同态γχ(s)是M(X)自同态γχ(s)限制。
如果在K(X)(或C(X))的紧凑子集中为M(X)(或C′(X))配备均匀收敛的拓扑,则M(X)中的G的线性表示γχ (分别C′(X))是连续的。
被以下引用 1
被以下引用 命题 10, VIII § 3
假设每个函数χ(s,⋅)都是有界的。那么γχ离开稳定的M1(X),并且,如果M1(X)在K(X)的紧子集中具备一致收敛的拓扑,则G的线性表示γχ在M1(X)中是连续的。* 这些命题来自 Props。 3、4、5。
5. 例:线性表示在空间Lp
再次令 G 为局部紧致群,在局部紧致空间 X 的左侧连续操作。令 β 成为X 的积极测度,并有支持X。让我们假设 G×X 上存在一个*连续* 函数 χ>0,这样,对于每个 s∈G,
γ(s)β=χ(s−1,⋅)⋅β
(这特别意味着β在G下是准不变的)。 然后,χ 是乘子。 因为,给定 G 中的 s,t,有
γ(s)γ(t)β=γ(s)(χ(t−1,⋅)⋅β)=(γ(s)χ(t−1,⋅))⋅(γ(s)β)=(γ(s)χ(t−1,⋅))⋅χ(s−1,⋅)⋅β,
γ(st)β=χ(t−1s−1,⋅)⋅β,
因而
χ(t−1,s−1x)χ(s−1,x)=χ(t−1s−1,x) 局部β-几乎无处不在,因此无处不在,因为χ是连续的并且β有支持X。
让p∈[1,+∞[。对于每个f∈LCp(X,β)和每个s∈G,令γχ,p(s)f在X上为函数,定义为
(γχ,p(s)f)(x)=χ(s−1,x)1/pf(s−1x). 一个有 ∫∗∣χ(s−1,x)1/pf(s−1x)∣pdβ(x)=∫∗∣f(s−1x)∣pχ(s−1,x)dβ(x) =∫∣f(x)∣pdβ(x), 因此γχ,p(s)f∈LCp(X,β)。我们可以看到,γχ,p(s)是LCp(X,β)和定义的*等距*自同态,通过商,LCp(X,β)的等距自同态,也表示为γχ,p(s)。另一方面,χ1/p显然是乘子,因此根据我们在No. 3中看到的,γχ,p是LCp(X,β)中G的线性表示。
让f∈K(X)。当s在G中趋向于s0时,γχ,p(s)f在K(X)中趋于γχ,p(s0)f,因此在LCp(X,β)中。由于γχ,p(s)是等距的,因此命题8是由No. 1的应用 注 2得到的。
对于χ不假设连续的情况,cf.§4,Exer。 13.
假设每个函数 χ(s,⋅) 都是有界的。那么γχ离开LCp(X,β)稳定,LCp(X,β)中G的线性表示γχ是连续的。
引用了 1 · 被以下引用 3
引用了 命题 2
被以下引用 习题 2, § 2, 习题 13, § 4, 命题 6, VIII § 4
让f∈LCp(X,β)。然后
∫∗∣χ(s−1,x)f(s−1x)∣pdβ(x) ≤x∈Xsupχ(s−1,x)p−1∫∗∣f(s−1x)∣pχ(s−1,x)dβ(x) =x∈Xsupχ(s−1,x)p−1∫∣f(x)∣pdβ(x), 因此
γχ(s)f∈LCp(X,β),并且
∥γχ(s)∥≤x∈Xsupχ(s−1,x)1/q, (5) 其中
q表示指数共轭至
p。如果
f∈K(X),则
γχ(s)f在
K(X)中趋向于
γχ(s0)f,因此在
LCp(X,β)中,因为
s趋于
s0。因此
LCp(X,β)中
G的表示
γχ是连续的(No. 1,命题2)。
如果G在X的右边运算,则与第3、4、5项类似的性质成立。
特别地,如果将G视为通过左或右平移对自身进行操作,并且如果取χ=1,则获得C(G)、K(G)、K(G)、C′(G)、M(G)中G的*左*和*右正则表示*, M1(G)。如果将β作为G的左(或右)Haar测度,并且如果将χ=1取,则获得LCp(G,β)中G的*左*(或*右*)*正则表示*。
6. G线性表示扩张至G措施
令G是群的局部紧致群,E是E中G的局部凸空间,U线性表示。假设U是连续的并且E是准完备的。然后,对于每一个度量 μ∈C′(G),都有
∫GU(s)dμ(s)∈L(E;E)
(第VI, §1, No. 7章)。我们写U(μ)=∫GU(s)dμ(s)。我们在C(G)中为C′(G)配备了紧凑收敛的拓扑。 C′(G)×E到E的映射(μ,x)↦U(μ)x相对于C′(G)的等连续子集和E的紧致子集来说是*次连续的;特别是,C′(G)到L(E;E)的映射μ↦U(μ)(配备紧凑收敛的拓扑)是连续的(*loc.cit.*,Prop.16)。
在阶中,为了稍后能够应用这些结果,我们注认为,如果X是局部紧致空间,则C(X)配备紧致收敛的拓扑,是完整的(GT,X, §1, No. 6,Th.2的Cor.3)。另一方面,K(X)是桶状的,因此它的对偶M(X),配备了K(X)中紧凑收敛的拓扑,是准完备的(TVS,III, §4, No. 2,Th.1的Cor.4)。当然,K(X)对于从范数推导出来的拓扑来说是完备的,因此它的*对偶*M1(X)对于K(X)中紧致收敛的拓扑来说是准完备的(*loc.cit.*)。
现在让我们假设 U 是 Banach 空间 E 上局部紧凑群 G 的连续线性表示。 集合 g(s)=∥U(s)∥ 对于所有 s∈G。然后,如果 μ 是 G 的测度,使得 g 是 μ 可积,则有 ∫GU(s)dμ(s)∈L(E;E) 和 ∥∫GU(s)dμ(s)∥≤∫g(s)d∣μ∣(s)(第 VI, §1, No. 7,*注* 1)。我们再次写U(μ)=∫GU(s)dμ(s)。
7. 关系自同态 U(μ) 和自同态 U(s) 之间
令T为T的局部紧凑空间、a点、M(T)的M子集以及FM上的过滤器。假设: (i) 对于T、数∣μ∣(K)、对于μ∈M的每个紧凑子集K,都在上面有界; (ii) limμ,F∣μ∣(K)=0 对于子集 K 或 T−{a}。 (iii) 在T中存在a的紧邻域V,使得limμ,Fμ(V)=1。
引用了 1 · 被以下引用 2
引用了 定理 1, III § 4
被以下引用 推论 1, 习题 12, § 4
然后,滤波器F在M(T)中收敛到εa,并在H(T)中配备紧凑收敛的拓扑。
通过假设 (i),M 是 M(T) 的等连续子集,因为它有模糊边界,并且 H(T) 是桶状的(TVS,III, §4, No. 2,Th.1)。因此,只要(GT,X, §2, No. 4,Th.1)证明如果f∈H(T),则limμ,Fμ(f)=f(a)。设K为V的并和f的支持度;如果K′是K−V的闭包,则有
∣μ(K)−μ(V)∣=∣μ(K−V)∣≤∣μ∣(K′);
因为 K′ 是紧致的,并且没有包含 a,因此结论就是 limμ,Fμ(K)=1。令ε>0,并让W是a在K中的开邻域,使得∣f(t)−f(a)∣≤ε对于t∈W;一个人可以写
μ(f)−f(a)=f(a)(μ(K)−1)+∫K(f(t)−f(a))dμ(t);
K上的积分可以写成W和K−W上的类似积分的和;如果 C=sup∣f∣,则有
∣μ(f)−f(a)∣≤C∣μ(K)−1∣+ε⋅∣μ∣(K)+2C⋅∣μ∣(K−W).
由于右侧的第一个和第三个项相对于 F 趋于 0,因此可以看到确实是 limμ,Fμ(f)=f(a)。
根据引理 4 中的假设,假设在加法中存在一个由 T 包含组成的紧凑子集 K0,它是所有测度μ∈M 的支持。然后F也在C′(T)中收敛到εa,并在C(T)中配备了拓扑的紧凑收敛。
引用了 1 · 被以下引用 3
引用了 引理 4
被以下引用 推论 2, 例, VIII § 4, 命题 19, VIII § 4
因为,C(T)到C(K0)的限制映射是连续的;因此,如果H是C(T)的紧致子集,则H形式中函数的限制到K0是C(K0)的紧致子集。然后,只需在 K0 之前在替换 T 上应用引理 4 即可。
μ,Tlim∫f(t)dμ(t)=f(a).
这是从 Cor 得出的。 1 和第 14 章提案。 VI, §1, No. 6。
令G为局部紧致群,E为准完全局部凸空间,U为E中G的连续线性表示。令 β 为G、a 元素 G 和B 基的正测度,用于过滤a 的邻域,由紧凑邻域组成。对于每个V∈B,令fV是G上的连续函数⩾0,并包含V中的支持,从而∫fVdβ=1。然后,对于每 x∈E,
U(a)x=VlimU(fV⋅β)x,
极限是相对于B的截面过滤器而取的。
引用了 1 · 被以下引用 4
引用了 推论 2
被以下引用 习题 3, § 2, 命题 10, 例, VIII § 4, 命题 20, VIII § 4
G到E的映射s↦U(s)x是连续的。由科. 2、U(a)x=limV∫(U(s)x)⋅fV(s)dβ(s)相对于B的截面滤波器,即U(a)x=limVU(fV⋅β)x。
设G为局部紧致群,E为准完全局部凸空间,U为E中G的连续线性表示,β为G上有支持的正测度G。
(i) 向量 U(f⋅β)x,其中f超过K(G),x超过E,在E中是稠密的。
(ii) *令F为E的闭线性子空间。如果 F 对于 U 是稳定的,那么 U(μ)(F)⊂F 对于每个 μ∈C′(G) 都是稳定的。相反,如果 U(f⋅β)⊂F 对于每个 f∈K(G),则 F 对于 U 是稳定的。
引用了 1
引用了 推论 3
(ii) 的第一个部分是直接的,因为U(s)到F (s∈G) 定义的限制是准完全局部凸空间中G的连续线性表示 F。 (ii) 和 (i) 的第二个部分源自 Cor。 引理 4 中的 3 个。
习题
参见习题为 § 2。