Bourbaki

Google 翻译生成的粗略草稿,质量较低。术语依照术语表,但句子可能有误;之后会由仔细的译文取代。

3. 复数的无限和和乘积

1. 复数的无限和

由于域C\mathbf{C}的加法群与加法群R2\mathbf{R}^2相同,因此无需专门研究C\mathbf{C}中的可和族和级数,因为这已包含在章VII, § 3的一般理论中;我们留给读者习题将该理论的结果翻译成复数理论的语言。我们仅陈述以下命题,它是章VII, § 3, no. 1 命题 3 的推论:

命题 1 0C0I

如果* (uλ)λ∈L(u_\lambda)_{\lambda \in L} 和 (vμ)μ∈M(v_\mu)_{\mu \in M} 是复数的两个可求和族,则族 (uλvμ)(λ,μ)∈L×M(u_\lambda v_\mu)_{(\lambda, \mu) \in L \times M} *可求和,我们有

∑(λ,μ)∈L×Muλvμ=(∑λ∈Luλ)(∑μ∈Mvμ). \sum_{(\lambda, \mu) \in L \times M} u_\lambda v_\mu = \left( \sum_{\lambda \in L} u_\lambda \right) \left( \sum_{\mu \in M} v_\mu \right).

我们让读者来陈述四元数的相应的结果。

2. C∗\mathbf{C}^* 的多个家庭

在非零复数族(zi)i∈I(z_i)_{i \in I}不能乘法群C∗\mathbf{C}^*中,相对于II(章III, § 5, no. 2)有限子集的补集的过滤器可乘除非lim⁡zi=1\lim z_i = 1, 命题1);此外,由于C∗\mathbf{C}^*的每个点都有邻域的可数基数系统,指标ii的集合,因此如果族(zi)(z_i)是可乘的(章),则zi≠1z_i \neq 1是可数的III, § 5, no. 2,命题 1) 的推论。

命题 2 0C0J

复数* zi=ri(cos⁡θi+isin⁡θi)z_i = r_i (\cos \theta_i + i \sin \theta_i) 的族 (zi)(z_i) 可乘当且仅当 ziz_i 的绝对值的族 (ri)(r_i) 可乘于 R+∗\mathbf{R}_+^* 且 ziz_i 的振幅族 (θi)(\theta_i) 是可按群角度 A\mathfrak{A} 求和。

引用了 4

引用了 命题 1, VIII § 1, VIII § 2. 角度测量,三角测量函数, 定理 4, IV § 7, 命题 1, IX Appendix 0

鉴于群C∗\mathbf{C}^*(§\S1、no. 3、命题1)的结构,命题为章的命题4直接的推论 III、§\S5、no. 4。

如果我们映射每个角度 θ\theta 到它的一个度量(对于任何给定的基 aa),属于到间隔 ]−12a,12a]] - \frac{1}{2} a, \frac{1}{2} a ],我们就有一个 A\mathfrak{A} 的*局部同构* 和 R\mathbf{R} (§\S 2, no. 2);由于lim⁡θi=0\lim \theta_i = 0相对于II的有限子集的补集过滤器,我们可以替换条件(在命题2的叙述中)θi\theta_i应该可以通过条件在A\mathfrak{A}中求和角度θi\theta_i的*测量*族(ti)(t_i),其中属于到]−12a,12a]] - \frac{1}{2} a, \frac{1}{2} a ]应可在R\mathbf{R}中求和。

下面的定理给出了复数族的另一个标准,放入形式(1+ui)(1 + u_i),可与C∗\mathbf{C}^*相乘。 (它概括了章 IV、§\S 7、no. 4 中的定理 4;另请参见章 IX、附录、no. 2、命题 1):

定理 1 0C0K

族* (1+ui)i∈I(1 + u_i)_{i \in I} 可乘于 C∗\mathbf{C}^* 当且仅当族 (∣ui∣)(|u_i|) 可求和于 R\mathbf{R}。

被以下引用 1

被以下引用 引理 2

对于 II 中的每个有限子集 JJ,将

pJ=∏i∈J(1+ai),sJ=∑i∈Jai,σJ=∑i∈J∣ai∣. p_J = \prod_{i \in J} (1 + a_i), \quad s_J = \sum_{i \in J} a_i, \quad \sigma_J = \sum_{i \in J} |a_i|.

引理 1 0C0L

对于每个有限子集* JJ of II,*令* φ(J)=sup⁡L⊂J(pL−1)\varphi(J) = \sup_{L \subset J} (p_L - 1)。 然后对于每个子集 LL of JJ *我们有

∣pL−1−sL∣≤φ(J)σL. |p_L - 1 - s_L| \leq \varphi(J) \sigma_L.

如果 LL 为空,这一点就很清楚了。我们从(L)(L)卡上的归纳出发。设L=K∪{λ}L = K \cup \{ \lambda \},其中λ∉K\lambda \notin K;然后pL=pK(1+aλ)p_L = p_K (1 + a_\lambda)和sL=sK+aλs_L = s_K + a_\lambda,从而pL−1−sL=(pK−1−sK)+(pK−1)aλp_L - 1 - s_L = (p_K - 1 - s_K) + (p_K - 1)a_\lambda;因此,通过φ(J)\varphi(J)的归纳假设和定义,我们有

∣pL−1−sL∣≤φ(J)σK+φ(J)∣aλ∣=φ(J)σL, |p_L - 1 - s_L| \leq \varphi(J) \sigma_K + \varphi(J)|a_\lambda| = \varphi(J) \sigma_L,

这就证明了引理。

引理 2 0C0M

如果*JJ*是*II的有限子集*使得*φ(J)<1/4\varphi(J) < 1/4,*那么

引用了 5

引用了 命题 2, VII § 3, 定理 4, IV § 7, 定理 1, 定理 1, IV § 7, IX App. 0. 附录

∣σJ∣≤4φ(J)/(1−4φ(J)). |\sigma_J| \leq 4 \varphi(J)/(1 - 4 \varphi(J)).

因为从σL≤σJ\sigma_L \leq \sigma_J开始,对于JJ的所有子集LL,从(2)可以得出∣sL∣≤φ(J)σJ+∣pL−1∣≤(1+σJ)φ(J)|s_L| \leq \varphi(J) \sigma_J + |p_L - 1| \leq (1 + \sigma_J)\varphi(J);但凭借章VII、§\S3、no. 1、命题2,我们有∣σJ∣≤4sup⁡L⊂J∣sL∣|\sigma_J| \leq 4 \sup_{L \subset J} |s_L|,因此σJ≤4φ(J)(1+σJ)\sigma_J \leq 4 \varphi(J)(1 + \sigma_J),结果如下。

现在让我们证明定理 1 中的条件就足够了。 假设族(∣ui∣)(|u_i|)在R\mathbf{R}中可求和意味着族(1+∣ui∣)(1 + |u_i|)在R+∗\mathbf{R}_+^*中可相乘(章IV, § 7, no. 4,定理4);因此,对于每个ε>0\varepsilon > 0,II有有限子集J0J_0,这样,对于不满足J0J_0的II的每个有限子集LL,我们有∏i∈L(1+∣ui∣)−1≤ε\prod_{i \in L} (1 + |u_i|) - 1 \leq \varepsilon。但我们可以将形式∑M(∏i∈Mui)\sum_M \left( \prod_{i \in M} u_i \right)写成∏i∈L(1+ui)−1\prod_{i \in L} (1 + u_i) - 1,其中MM贯穿LL的所有非空子集;从∣∏i∈Mui∣=∏i∈M∣ui∣\left| \prod_{i \in M} u_i \right| = \prod_{i \in M} |u_i|开始,我们有

∣∏i∈L(1+ui)−1∣≤∑M(∏i∈M∣ui∣)=∏i∈L(1+∣ui∣)−1≤ε. \left| \prod_{i \in L} (1 + u_i) - 1 \right| \leq \sum_M \left( \prod_{i \in M} |u_i| \right) = \prod_{i \in L} (1 + |u_i|) - 1 \leq \varepsilon.

这根据柯西准则证明了我们的断言,因为C∗\mathbf{C}^*是完整的群。

我们仍然需要证明定理 1 中的条件是必要的。如果(1+ui)i∈I(1 + u_i)_{i \in I}是C∗\mathbf{C}^*中的可乘族,则存在II的有限子集JJ,这样,对于II的每个不满足JJ的有限子集HH,我们有∣∏i∈H(1+ui)−1∣≤1/8\left| \prod_{i \in H} (1 + u_i) - 1 \right| \leq 1/8。到引理 2,∑i∈H∣ui∣≤1\sum_{i \in H} |u_i| \leq 1对于II的每个有限子集HH不满足JJ,因此族(∣ui∣)(|u_i|)可在R\mathbf{R}中求和(章IV, § 7, no. 1, 定理1)。

上面的证明也比照适用于某些非交换除法环和代数中的(有序)无限乘积(参见习题6和章IX、附录)。

3. 复数的无限乘积

对于非零复数的无限乘积与一般因子zn=rn(cos⁡θn+isin⁡θn)z_n = r_n (\cos \theta_n + i \sin \theta_n)收敛于C∗\mathbf{C}^*,从群C∗\mathbf{C}^*的结构,乘积与一般因子是必要且充分的rnr_n收敛于R+∗\mathbf{R}_+^*和级数,一般项tnt_n(θn\theta_n的测度位于]−12a-\frac{1}{2}a、12a\frac{1}{2}a])收敛于R\mathbf{R}。

定义 1 0C0N

复数的无限乘积,与一般因子* 1+un1 + u_n,*如果乘积与一般因子* 1+∣un∣1 + |u_n| 收敛(或等价地,如果级数与一般项,则称其绝对收敛) ∣un∣|u_n| 收敛)。

命题 3 0C0O

复数的无穷大乘积可交换收敛当且仅当它绝对收敛。

被以下引用 1

被以下引用 § 3. 复数的无限和和乘积

注 1 0C0P

乘积与一般因子∣1+un∣|1 + u_n|可以收敛,并且确实在Ri∗\mathbf{R}_i^*绝对收敛,而乘积不与一般因子1+∣un∣1 + |u_n|收敛(见习题4);当然,如果所有unu_n都是真实的并且从某个指标开始>0> 0,就会发生这种不能。

引用了 1

引用了 习题 4, § 3

注 2 0C0Q

正如已经针对因子>0> 0的乘积所述,级数与一般项unu_n的收敛对于乘积与一般因子1+un1 + u_n的收敛既不是必要的也不是充分的。

习题

参见习题为 § 3。

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