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3. 复数的无限和和乘积
1. 复数的无限和
由于域C的加法群与加法群R2相同,因此无需专门研究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:
如果* (uλ)λ∈L 和 (vμ)μ∈M 是复数的两个可求和族,则族 (uλvμ)(λ,μ)∈L×M *可求和,我们有
(λ,μ)∈L×M∑uλvμ=(λ∈L∑uλ)μ∈M∑vμ.
我们让读者来陈述四元数的相应的结果。
2. C∗ 的多个家庭
在非零复数族(zi)i∈I不能乘法群C∗中,相对于I(章III, § 5, no. 2)有限子集的补集的过滤器可乘除非limzi=1, 命题1);此外,由于C∗的每个点都有邻域的可数基数系统,指标i的集合,因此如果族(zi)是可乘的(章),则zi=1是可数的III, § 5, no. 2,命题 1) 的推论。
鉴于群C∗(§1、no. 3、命题1)的结构,命题为章的命题4直接的推论 III、§5、no. 4。
如果我们映射每个角度 θ 到它的一个度量(对于任何给定的基 a),属于到间隔 ]−21a,21a],我们就有一个 A 的*局部同构* 和 R (§ 2, no. 2);由于limθi=0相对于I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应该可以通过条件在A中求和角度θi的*测量*族(ti),其中属于到]−21a,21a]应可在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),可与C∗相乘。 (它概括了章 IV、§ 7、no. 4 中的定理 4;另请参见章 IX、附录、no. 2、命题 1):
族* (1+ui)i∈I 可乘于 C∗ 当且仅当族 (∣ui∣) 可求和于 R。
被以下引用 1
被以下引用 引理 2
对于 I 中的每个有限子集 J,将
pJ=i∈J∏(1+ai),sJ=i∈J∑ai,σJ=i∈J∑∣ai∣.
对于每个有限子集* J of I,*令* φ(J)=supL⊂J(pL−1)。 然后对于每个子集 L of J *我们有
∣pL−1−sL∣≤φ(J)σL.
如果 L 为空,这一点就很清楚了。我们从(L)卡上的归纳出发。设L=K∪{λ},其中λ∈/K;然后pL=pK(1+aλ)和sL=sK+aλ,从而pL−1−sL=(pK−1−sK)+(pK−1)aλ;因此,通过φ(J)的归纳假设和定义,我们有
∣pL−1−sL∣≤φ(J)σK+φ(J)∣aλ∣=φ(J)σL,
这就证明了引理。
∣σJ∣≤4φ(J)/(1−4φ(J)).
因为从σL≤σJ开始,对于J的所有子集L,从(2)可以得出∣sL∣≤φ(J)σJ+∣pL−1∣≤(1+σJ)φ(J);但凭借章VII、§3、no. 1、命题2,我们有∣σJ∣≤4supL⊂J∣sL∣,因此σJ≤4φ(J)(1+σJ),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∣)在R中可求和意味着族(1+∣ui∣)在R+∗中可相乘(章IV, § 7, no. 4,定理4);因此,对于每个ε>0,I有有限子集J0,这样,对于不满足J0的I的每个有限子集L,我们有∏i∈L(1+∣ui∣)−1≤ε。但我们可以将形式∑M(∏i∈Mui)写成∏i∈L(1+ui)−1,其中M贯穿L的所有非空子集;从∏i∈Mui=∏i∈M∣ui∣开始,我们有
i∈L∏(1+ui)−1≤M∑(i∈M∏∣ui∣)=i∈L∏(1+∣ui∣)−1≤ε.
这根据柯西准则证明了我们的断言,因为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是C∗中的可乘族,则存在I的有限子集J,这样,对于I的每个不满足J的有限子集H,我们有∏i∈H(1+ui)−1≤1/8。到引理 2,∑i∈H∣ui∣≤1对于I的每个有限子集H不满足J,因此族(∣ui∣)可在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(cosθn+isinθn)收敛于C∗,从群C∗的结构,乘积与一般因子是必要且充分的rn收敛于R+∗和级数,一般项tn(θn的测度位于]−21a、21a])收敛于R。
复数的无限乘积,与一般因子* 1+un,*如果乘积与一般因子* 1+∣un∣ 收敛(或等价地,如果级数与一般项,则称其绝对收敛) ∣un∣ 收敛)。
习题
参见习题为 § 3。