Bourbaki

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1. G\mathscr{G}收敛的均匀性

记号。如果XX和YY是任意两个集合,我们记得XX到YY的所有映射中的集合用F(X;Y)\mathscr{F}(X; Y)表示,并且可以用乘积集合YXY^X来标识(集合理论,章II, § 5, no. 2)。对于F(X;Y)\mathscr{F}(X; Y)的每个子集HH和每个x∈Xx \in X,我们将用元素u(x)∈Yu(x) \in Y的H(x)H(x)集合表示,因为uu贯穿HH。如果Φ\Phi是F(X;Y)\mathscr{F}(X; Y)上的过滤器基,我们用Φ(x)\Phi(x)表示由集合H(x)H(x)形成的YY上的过滤器基,因为HH穿过Φ\Phi。最后,我们记得,对于XX的每个u∈F(X;Y)u \in \mathscr{F}(X; Y)和每个子集AA,u∣Au|A表示uu到AA的限制,即AA的映射到YY;如果HH是F(X;Y)\mathscr{F}(X; Y)的子集,H∣AH|A将表示函数u∈Hu \in H的限制u∣Au|A集合。

1. 均匀收敛的均匀性

令XX为集合,令YY为均匀空间。 For each entourage VV of YY, let W(V)W(V) denote the set of all pairs (u,v)(u, v) of mappings of XX into YY such that (u(x),v(x))∈V(u(x), v(x)) \in V for all x∈Xx \in X. 由于VV贯穿YY周边的集合,集合W(V)W(V)形式是F(X;Y)\mathscr{F}(X; Y)上均匀性的基本系统周边。 因为他们显然满足公理(U1′)(U'_1)(章II, § 1, no. 1);如果V,V′V, V'是YY的两个随从,使得V⊂V′V \subset V',我们有W(V)⊂W(V′)W(V) \subset W(V'),因此集合W(V)W(V)满足

(B1)(B_1)(章I, § 6, no. 3);我们有W(V)^=W(V‾)\widehat{W(V)} = W(\overline{V}),所以满足(UII′′)(U''_{II});最后,关系“(u(x),v(x))∈V(u(x), v(x)) \in V对于所有x∈Xx \in X”和“(v(x),w(x))∈V(v(x), w(x)) \in V对于所有x∈Xx \in X”意味着关系“(u(x),w(x))∈V‾2(u(x), w(x)) \in \overline{V}^2对于所有x∈Xx \in X”;在其他字中,我们有W(V)^⊂W(V‾2)\widehat{W(V)} \subset W(\overline{V}^2),这证明了(UIII′′′)(U'''_{III})。

定义 1 0CAR

uniformity on 集合 F(X;Y)\mathscr{F}(X; Y) which has as a fundamental 系统 of entourages 集合 of 子集 W(V)W(V), where VV runs through 集合 of entourages of YY, is called the uniformity of uniform convergence. 拓扑它诱导称为一致收敛的拓扑。如果F(X;Y)\mathscr{F}(X; Y)上的滤波器Φ\Phi相对于此拓扑收敛到元素u0u_0,则称Φ\Phi均匀收敛到u0u_0。

引用了 1

引用了 习题 4, § 1

注,F(X;Y)\mathscr{F}(X; Y)上一致收敛的*拓扑*取决于YY的一致结构,而不仅仅取决于YY(习题4)的拓扑。

赋予F(X;Y)\mathscr{F}(X; Y)一致收敛的一致性而得到的一致空间记为Fu(X;Y)\mathscr{F}_u(X; Y)。

2. S\mathfrak{S}-收敛

定义 2 0CAS

Let XX be a set, YY a uniform space, S\mathfrak{S} a set of subsets of XX. S\mathfrak{S}的集合均匀收敛的均匀性,或者简称为S\mathfrak{S}收敛的均匀性,是F(X;Y)\mathscr{F}(X; Y)上的最粗均匀性,它使得F(X,Y)\mathscr{F}(X, Y)的均匀连续限制映射u→u∣Au \to u|A变成均匀的空间 Fu(A;Y)\mathscr{F}_u(A; Y),其中AA穿过S\mathfrak{S}。 赋予F(X;Y)\mathscr{F}(X; Y)均匀性S\mathfrak{S}收敛性,得到均匀空间记为FS(X;Y)\mathscr{F}_{\mathfrak{S}}(X; Y)。

引用了 5

引用了 命题 4, II § 2, 命题 10, I § 7, 命题 4, II § 3, 命题 4, I § 2, 命题 3, II § 4

由S\mathfrak{S}收敛的均匀性引起的拓扑称为S\mathfrak{S}收敛*的*拓扑;它是最粗糙的,其中 F(X;Y)\mathscr{F}(X; Y) 到 Fu(A;Y)\mathscr{F}_u(A; Y) (A∈SA \in \mathfrak{S}) 的所有映射 u→u∣Au \to u|A 都是连续的(章 II, § 2, no. 3、命题 4,推论)。

F(X;Y)\mathscr{F}(X; Y)上的滤波器Φ\Phi相对于S\mathfrak{S}的拓扑收敛到u0u_0,当且仅当u∣Au|A对于所有A∈SA \in \mathfrak{S}(章)相对于Φ\Phi一致收敛到u0∣Au_0|A I, § 7, no. 6、命题 10),因此Φ\Phi*一致收敛到u0u_0于S\mathfrak{S}的集合*。

FS(X;Y)\mathscr{F}_{\mathfrak{S}}(X; Y)上的滤波器基Φ\Phi是柯西滤波器基当且仅当对于映射u→u∣Au \to u|A下Φ\Phi的每个A∈SA \in \mathfrak{S}、像是Fu(A;Y)\mathscr{F}_u(A; Y)上的柯西滤波器基 (章II, § 3, no. 1、命题4)。

令 ff 为拓扑(或均匀)空间 ZZ 到 FS(X;Y)\mathscr{F}_{\mathfrak{S}}(X; Y) 的映射。那么 ff 是连续的(或一致连续的)当且仅当,对于 ZZ 到 Fu(A;Y)\mathscr{F}_u(A; Y) 的每个 A∈SA \in \mathfrak{S}、映射 z→f(z)∣Az \to f(z)|A 是连续的(或一致连续的)(章 I, § 2, no. 3、命题 4; 章II, § 2, no. 3、命题4)。

Finally, let MM be a subset of FS(X;Y)\mathscr{F}_{\mathfrak{S}}(X; Y); then MM is precompact if and only if, for each A∈SA \in \mathfrak{S}, the set of restrictions u∣Au|A for u∈Mu \in M is a precompact subset of Fu(A;Y)\mathscr{F}_u(A; Y) (Chapter II, § 4, no. 2, Proposition 3).

注 1 0CAT

初始均匀性(章 II, § 2, no. 3,命题 4)的一般定义表明,FS(X;Y)\mathscr{F}_\mathscr{S}(X; Y) 的基本系统可以如下获得: 对于基本的每个 A∈SA \in \mathscr{S} 和每个VV随行人员 YY B\mathscr{B} 系统,令 W(A,V)W(A, V) 为 XX 映射 (u,v)(u, v) 所有对到YY 的集合,使得每个(u(x),v(x))∈V(u(x), v(x)) \in V x∈Ax \in A;由于AA贯穿S\mathscr{S}且VV贯穿B\mathscr{B},集合* W(A,V)W(A, V)形式的*有限交是FS(X;Y)\mathscr{F}_\mathscr{S}(X; Y)随行人员的基本系统。

这个描述立即表明,如果S,S′\mathscr{S}, \mathscr{S}'是XX的子集的两个集合,使得S⊂S′\mathscr{S} \subset \mathscr{S}',那么S′\mathscr{S}'收敛的均匀性比S\mathscr{S}收敛的均匀性*更细*。

引用了 1 · 被以下引用 1

引用了 命题 4, II § 2

被以下引用 命题 4

注 2 0CAU

然而,S\mathscr{S}收敛的均匀性不会因XX*的所有子集*的替换S\mathscr{S}、集合S′\mathscr{S}'而改变,这些子集包含在*S\mathscr{S}的集合的有限并中。 因此,在研究S\mathscr{S}收敛性时,我们可能总是将自己限制在集合S\mathscr{S}满足以下两个条件的情况:

(F'1_1) **S\mathscr{S}*属于到*S\mathscr{S}的集合每子集。

(F'2_2) **S\mathscr{S}*属于到*S\mathscr{S}的集合的每个有限并。

如果满足(F'2_2),则通过取所有集合W(A,V)W(A, V),我们获得FS(X;Y)\mathscr{F}_\mathscr{S}(X; Y)的基本随从系统,其中AA穿过S\mathscr{S},VV穿过YY的基本随从系统。

被以下引用 1

被以下引用 § 1. $\mathscr{G}$收敛的均匀性

注 3 0CAV

S\mathscr{S}收敛的均匀度是逆像,在F(X;Y)\mathscr{F}(X; Y)的映射u→(u∣A)A∈Su \to (u|A)_{A \in \mathscr{S}}下进入∏A∈SFu(A;Y)\prod_{A \in \mathscr{S}} \mathscr{F}_u(A; Y),这个乘积空间的均匀度(章II, § 2, no. 6,命题) 8).如果S\mathscr{S}是XX的*覆盖*,则此映射是*内射*,因此FS(X;Y)\mathscr{F}_\mathscr{S}(X; Y)同构于∏A∈SFu(A;Y)\prod_{A \in \mathscr{S}} \mathscr{F}_u(A; Y)的一致子空间,即映射的像。

引用了 1 · 被以下引用 1

引用了 命题 8, II § 2

被以下引用 推论 1, X § 3

命题 1 0CAW

如果* YY 是Hausdorff,并且 S\mathscr{S} 是 XX的覆盖,*则空间* FS(X;Y)\mathscr{F}_\mathscr{S}(X; Y) 是Hausdorff。

被以下引用 3

被以下引用 注, X § 2, 推论 1, X § 2, 命题 1, X § 3

令u,vu, v为FS(X;Y)\mathscr{F}_\mathscr{S}(X; Y)的两个元素,使得(u,v)∈W(A,V)(u, v) \in W(A, V)对应于YY的每个随行人员VV以及每个A∈SA \in \mathscr{S}。由于YY是Hausdorff,因此在每个集合A∈SA \in \mathscr{S}上都有uu和vv重合,并且由于S\mathscr{S}涵盖XX,我们必须有u=vu = v。

注 4 0CAX

设HH为F(X;Y)\mathscr{F}(X; Y)的子集。通过滥用语言,由S\mathscr{S}在F(X;Y)\mathscr{F}(X; Y)上收敛的均匀性(分别拓扑)在HH上引起的均匀性(分别拓扑)被称为S\mathscr{S}在集合上收敛的均匀性(分别拓扑) HH。

注 5 0CAY

令LL经过滤器S\mathfrak{S}过滤为集合,并令λ→uλ\lambda \to u_\lambda为LL的映射进入FS(X;Y)\mathscr{F}_\mathscr{S}(X; Y),相对于S\mathfrak{S}有极限vv;那么我们说,*相对于过滤器* S\mathfrak{S},*映射* uλu_\lambda of XX 进入 YY 均匀收敛到 vv [或者族 (uλ)(u_\lambda) 均匀收敛到 vv] 在每个集合S\mathscr{S}。 如果L=NL = \mathbf{N}*和*S\mathfrak{S}*是Fréchet滤波器*,我们在这个叙述*中省略S\mathfrak{S}*的提及。

更具体地,假设在YY上定义了合成(加法写)的交换律和结合律律。如果(un)(u_n)是XX的映射到YY的任何序列,则令vnv_n为映射,定义如下

vn(x)=∑k=0nuk(x)(n∈N); v_n(x) = \sum_{k=0}^n u_k(x) \quad (n \in \mathbf{N});

我们说*级数,其一般项是* unu_n 在 G\mathscr{G}的每个集合一致收敛 如果序列 (vn)(v_n) 在 G\mathscr{G}的每个集合一致收敛。同样,我们通过考虑映射 x→∑λ∈Jnλ(x)x \to \sum_{\lambda \in J} n_\lambda(x) 对于 LL 的所有有限子集 JJ,将定义 XX 映射的(uλ)λ∈L(u_\lambda)_{\lambda \in L} 转化为 YY,并且FG(X;Y)\mathscr{F}_\mathscr{G}(X; Y)中的映射中的极限相对于LL的有限子集有向集合(章III, § 5, no. 1)。

引用了 1 · 被以下引用 1

引用了 III § 5. 可交换的无限和群

被以下引用 注 4

注 6 0CAZ

紧接着从定义 1 和 2 可以得出,对于x∈⋃A∈GAx \in \bigcup_{A \in \mathscr{G}} A,FG(X;Y)\mathscr{F}_\mathscr{G}(X; Y) 到YY 的映射 u→u(x)u \to u(x) 是*均匀连续*。因此,特别是,如果H‾\overline{H}表示子集HH对FG(X;Y)\mathscr{F}_\mathscr{G}(X; Y)的闭包,则对于所有x∈⋃A∈GAx \in \bigcup_{A \in \mathscr{G}} A我们有H‾(x)⊂H(x)‾\overline{H}(x) \subset \overline{H(x)}(章I, § 2, no. 1,定理1)。

引用了 1 · 被以下引用 8

引用了 定理 1, I § 2

被以下引用 命题 5, 推论 3, 推论 5, X § 2, 命题 6, X § 2, 定理 2(阿斯科利), X § 2, 推论 1, X § 2, 命题 11, X § 3, 命题 4, X § 3

3. 例 OF E\mathscr{E}-收敛

I。 在XX的子集均匀收敛。令AA为XX的子集并取G={A}\mathscr{G} = \{ A \}。 G\mathscr{G}收敛的均匀性(分别为拓扑)则称为*AA中一致收敛的*均匀性*(分别为*拓扑*);如果FG(X;Y)\mathscr{F}_\mathscr{G}(X; Y)上的过滤器Φ\Phi收敛到u0u_0,则据说在*AA*均匀地收敛到u0u_0。当A=XA = X时,我们恢复了no. 1中定义的一致收敛性结构。

II。 在XX的子集中逐点收敛。令AA为XX中的子集,并取G\mathscr{G}为XX中所有子集中的集合,其中子集由单个点属于到AA组成(通过注 2 of no. 2 如果我们将 G\mathscr{G} 视为集合中的有限子集 AA,则结果是一样的)。 G\mathscr{G}收敛的均匀性(分别为拓扑)被称为*AA中逐点收敛的*均匀性*(分别为*拓扑*);如果FG(X;Y)\mathscr{F}_\mathscr{G}(X; Y)上的过滤器Φ\Phi收敛到u0u_0,则据说在*AA*逐点收敛到u0u_0。当且仅当对于每个 x∈Ax \in A,u0(x)u_0(x) 相对于过滤器 Φ\Phi 是 u(x)u(x) 的极限时,才会出现这种情况。

特别是,当A=XA = X时,XX中逐点收敛的均匀性(相应于拓扑)简称为逐点收敛*的*均匀性*(相应于*拓扑*);将这个结构赋予F(X;Y)\mathscr{F}(X; Y)得到的均匀空间用Fs(X;Y)\mathscr{F}_s(X; Y)表示。 注,逐点收敛的拓扑只是YXY^X上的*乘积* 拓扑,因此仅取决于YY的拓扑,而不取决于其一致的结构。

III。紧凑收敛。假设XX是拓扑空间,并取S\mathscr{S}为XX的所有紧致子集的集合。 S\mathscr{S}收敛的均匀性(拓扑)则称为紧收敛的均匀性(拓扑),而通过赋予F(X;Y)\mathscr{F}(X; Y)这种均匀性而获得的均匀空间表示为Fc(X;Y)\mathscr{F}_c(X; Y)。紧致收敛的结构比一致收敛更粗,如果XX是紧致的,则两个重合;而且逐点收敛的更细比结构大,如果XX是离散的,这两个重合。

如果XX是一致的空间,我们可以通过将S\mathscr{S}取为XX的所有预紧式子集的集合来在F(X;Y)\mathscr{F}(X; Y)预紧式收敛的一致性上得到定义。同样,如果XX是一个度量空间,我们可以将S\mathscr{S}视为XX的所有有界子集中的集合; S\mathscr{S}-收敛的一致性称为有界收敛的一致性。

4. 空间 FS(X;Y)\mathscr{F}_\mathscr{S}(X; Y) 的特性

命题 2 0CB0

令X1,X2X_1, X_2为两个集合,令YY为统一的空间,令Si\mathscr{S}_i为XiX_i(i=1,2i = 1, 2)子集集合及S1×S2\mathscr{S}_1 \times \mathscr{S}_2集合形式 A1×A2A_1 \times A_2 X1×X2X_1 \times X_2 子集,其中 Ai∈Si,i=1,2A_i \in \mathscr{S}_i, i = 1, 2。然后是规范的双射

F(X1×X2;Y)→F(X1;F(X2;Y)) \mathscr{F}(X_1 \times X_2; Y) \to \mathscr{F}(X_1; \mathscr{F}(X_2; Y))
(集合理论,R,§ 4, no. 14)是均匀空间的同构
FS1×S2(X1×X2;Y) \mathscr{F}_{\mathscr{S}_1 \times \mathscr{S}_2}(X_1 \times X_2; Y)
到FS1(X1;FS2(X2;Y))\mathscr{F}_{\mathscr{S}_1}(X_1; \mathscr{F}_{\mathscr{S}_2}(X_2; Y))。

引用了 1 · 被以下引用 1

引用了 X § 4. 连续实值函数的近似值

被以下引用 推论 2, X § 3

令VV为YY的随从,令Ai∈Si(i=1,2)A_i \in \mathscr{S}_i (i = 1, 2);那么从定义紧接着,W(A1×A2,V)W(A_1 \times A_2, V) 通过规范的双射与 W(A1,W(A2,V))W(A_1, W(A_2, V)) 进行识别,结果是直接的。

命题 3 0CB1

a) 设XX为集合;设S\mathscr{S}为XX子集集合;令Y,Y′Y, Y'为两个统一的空间;令f:Y→Y′f : Y \to Y'为均匀连续的映射。那么FS(X;Y)\mathscr{F}_\mathscr{S}(X; Y)入FS(X;Y′)\mathscr{F}_\mathscr{S}(X; Y')的映射u→f∘uu \to f \circ u是均匀连续的。

b) 设X,X′X, X'为二集合;令S\mathscr{S}(或S′\mathscr{S}')为XX(或X′X')的子集集合;设YY为统一的空间;并令g:X′→Xg : X' \to X为映射,使得对于每个A′∈S′A' \in \mathscr{S}',g(A′)g(A')包含在S\mathscr{S}的集合的有限并中。那么FS(X,Y)\mathscr{F}_\mathscr{S}(X, Y)到FS′(X′;Y)\mathscr{F}_{\mathscr{S}'}(X'; Y)的映射u→u∘gu \to u \circ g是均匀连续的。

命题 4 0CB2

令X,YX, Y为两个集合,令(Xλ)λ∈L(X_\lambda)_{\lambda \in L}为集合的家族,并令(Yμ)μ∈M(Y_\mu)_{\mu \in M}为制服空间的家族。对于每个λ∈L\lambda \in L,令Sλ\mathscr{S}_\lambda为XλX_\lambda的子集集合,令gλg_\lambda为XλX_\lambda的映射到XX,并令S\mathscr{S}为集合 XX 中的子集,即集合 gλ(Sλ)g_\lambda(\mathscr{S}_\lambda) 中的并。对于每个μ∈M\mu \in M,令fμf_\mu是YY到YμY_\mu的映射,并赋予YY最粗糙的均匀性,使得fμf_\mu均匀连续。那么S\mathscr{S}-收敛于F(X;Y)\mathscr{F}(X; Y)的均匀度就是使F(X;Y)\mathscr{F}(X; Y)的映射u→fμ∘u∘gλu \to f_\mu \circ u \circ g_\lambda均匀连续到FSλ(Xλ,Yμ)\mathscr{F}_{\mathscr{S}_\lambda}(X_\lambda, Y_\mu)的最粗均匀度。

引用了 1 · 被以下引用 1

引用了 注 1

被以下引用 注, X § 2

这些命题是描述的直接的推论,是no. 2、注1中给出的S\mathscr{S}收敛的均匀性的基本系统; 证明的细节留给读者去了解。 命题 4 特别意味着:

推论 0CB3

令XX为集合,令(Yi)i∈I(Y_i)_{i \in I}为制服空间家族,令S\mathscr{S}为XX子集集合。如果我们赋予 ∏i∈IYi\prod_{i \in I} Y_i 乘积均匀性,则均匀空间 FS(X,∏i∈IYi)\mathscr{F}_\mathscr{S}(X, \prod_{i \in I} Y_i) 到乘积均匀空间 ∏i∈IFS(X;Yi)\prod_{i \in I} \mathscr{F}_\mathscr{S}(X; Y_i) 的规范双射 (集合理论,R,§ 4, no. 13)为同构。

引用了 1

引用了 X § 4. 连续实值函数的近似值

5. 完成子集 / FS(X;Y)\mathscr{F}_\mathscr{S}(X; Y)

命题 5 0CB4

令Φ\Phi为集合,YY统一为空间,以及XX的子集为S\mathscr{S}集合。然后,FS(X;Y)\mathscr{F}_\mathscr{S}(X; Y)上的滤波器Φ\Phi收敛到u0u_0当且仅当Φ\Phi关于S\mathscr{S}收敛的均匀性是柯西滤波器,并且逐点收敛到B=⋃A∈SAB = \bigcup_{A \in \mathscr{S}} A中的u0u_0。

引用了 2 · 被以下引用 3

引用了 命题 7, II § 3, 注 6

被以下引用 推论 1, 推论 3, 推论 1, X § 2

由于BB中的逐点收敛的结构比S\mathscr{S}收敛更粗糙,因此足以表明对于每个A∈SA \in \mathscr{S}和YY的每个封闭周边VV,W(A,V)W(A, V)在BB中相对于点式收敛的拓扑是封闭的(章II, § 3, no. 3、命题7)。现在W(A,V)W(A, V)随着xx贯穿AA而在映射(u,v)→(u(x),v(x))(u, v) \to (u(x), v(x))下为VV逆像交;这些映射相对于逐点收敛的拓扑是连续的(no. 2,注6),结果如下。

推论 1 0CB5

FS(X;Y)\mathscr{F}_\mathscr{S}(X; Y)的子空间HH是完备的,当且仅当对于HH上的每个柯西滤波器Φ\Phi,存在u0∈Hu_0 \in H使得Φ\Phi逐点收敛到B=⋃A∈SAB = \bigcup_{A \in \mathscr{S}} A中的u0u_0。

引用了 1 · 被以下引用 1

引用了 命题 5

被以下引用 推论 2

这紧接着命题 5。

推论 2 0CB6

令S1,S2\mathscr{S}_1, \mathscr{S}_2为XX的子集中的两个集合,其并相同且满足S1⊂S2\mathscr{S}_1 \subset \mathscr{S}_2,并令HH为F(X;Y)\mathscr{F}(X; Y)的子集。那么如果HH对于S1\mathscr{S}_1收敛是完备的,那么它对于S2\mathscr{S}_2收敛也是完备的。

引用了 1 · 被以下引用 1

引用了 推论 1

被以下引用 推论 1, X § 2

对于每个关于G2\mathscr{G}_2收敛的柯西滤波器也是关于G1\mathscr{G}_1收敛的柯西滤波器,我们可以应用推论1。

推论 3 0CB7

令 HH 为 F(X;Y)\mathscr{F}(X; Y) 的子集,这样对于每个*

x∉B=⋃A∈GA, x \notin B = \bigcup_{A \in \mathscr{G}} A,
*YY中H(x)H(x)的闭包是YY的完整子空间。那么FG(X;Y)\mathscr{F}_{\mathscr{G}}(X; Y)中HH的闭包H‾\overline{H}就是一个完整的子空间。

引用了 2

引用了 注 6, 命题 5

令Φ\Phi为H‾\overline{H}和定义映射v:X→Yv : X \to Y的柯西滤波器,如下所示。如果x∈Bx \in B,Φ(x)\Phi(x)是H(x)‾\overline{H(x)}(no. 2,注 6)上的柯西滤波器,因此到假设它至少有一个极限点;取 v(x)v(x) 为其中极限之一。如果x∉Bx \notin B,取v(x)v(x)为YY中的任意点。通过vv的定义,很明显Φ\Phi在BB中逐点收敛到vv,因此vv是FG(X;Y)\mathscr{F}_{\mathscr{G}}(X; Y)中Φ\Phi的极限乘命题5。

特别地,如果YY完整,则对于每个H⊂F(X;Y)H \subset \mathscr{F}(X; Y),满足命题5的推论3中的假设;因此:

定理 1 0CB8

令XX为集合,令G\mathscr{G}为XX的子集集合,令YY为完整的制服空间。这样制服空间FG(X;Y)\mathscr{F}_{\mathscr{G}}(X; Y)就完成了

被以下引用 2

被以下引用 推论 1, 推论 1, X § 3

6. E\mathscr{E}-连续映射的空间收敛

令X,YX, Y为两个拓扑空间,并令C(X;Y)\mathscr{C}(X; Y)表示XX的所有*连续映射到YY*的集合。如果G\mathscr{G}是XX的子集的集合,并且如果YY是一致的空间,我们用CG(X;Y)\mathscr{C}_{\mathscr{G}}(X; Y)集合C(X;Y)\mathscr{C}(X; Y)表示赋予G\mathscr{G}收敛的一致性。其中Cs(X;Y),Cc(X;Y)\mathscr{C}_s(X; Y), \mathscr{C}_c(X; Y)和Cu(X;Y)\mathscr{C}_u(X; Y)分别表示集合和C(X;Y)\mathscr{C}(X; Y),分别具有逐点收敛、紧致收敛和一致收敛的一致性。

命题 6 0CB9

令XX为拓扑空间,YY为均匀的空间,以及XX的子集的G\mathscr{G}集合。对于A∈GA \in \mathscr{G}和YY的每个封闭随行人员VV,W(A,V)W(A, V)和W(A‾,V)W(\overline{A}, V)在C(X;Y)×C(X;Y)\mathscr{C}(X; Y) \times \mathscr{C}(X; Y)上的痕迹是相同的。

引用了 1 · 被以下引用 2

引用了 定理 1, I § 2

被以下引用 推论, X § 3, 命题 11, X § 3

因为如果u,vu, v是连续的XX到YY的映射,XX到Y×YY \times Y的映射x↦(u(x),v(x))x \mapsto (u(x), v(x))是连续的,因此对于所有x∈Ax \in A来说(u(x),v(x))∈V(u(x), v(x)) \in V意味着假设对于所有 x∈A‾x \in \overline{A}(章 I, § 2, no. 1,定理 1),(u(x),v(x))∈V‾=V(u(x), v(x)) \in \overline{V} = V。

如果Gˉ\bar{\mathscr{G}}表示G\mathscr{G}的集合XX的闭包集合,命题6表明,G\mathscr{G}的*在*C(X;Y)\mathscr{C}(X; Y)、结构收敛,并且Gˉ\bar{\mathscr{G}}-收敛性相同。

连续映射空间的 G 收敛

推论 0CBA

设 B 为 X 的稠密子集。在C(X;Y)C(X; Y)上,一致收敛的结构与B中一致收敛的结构相同。

被以下引用 1

被以下引用 推论 2

命题 7 0CBB

令X为拓扑空间,令S\mathfrak{S}为X的子集的集合,并令Y为均匀空间。如果 Y 是 Hausdorff,并且如果 S\mathfrak{S} 的集合的并 B 在 X 中稠密,则 CS(X;Y)C_{\mathfrak{S}}(X; Y) 是 Hausdorff。

引用了 2

引用了 命题 2, I § 8, 推论 1(原理 / 扩张恒等式), I § 8

因为如果(u,v)(u, v)属于对所有集合W(A,V)W(A, V),其中A∈SA \in \mathfrak{S}和V是Y的随从,假设Y是Hausdorff告诉我们u(x)=v(x)u(x) = v(x)对所有x∈Bx \in B;如果uu和vv连续,则u=vu = v乘以扩张的原理恒等式(章I, § 8, no. 1,命题2,推论1)。

特别是,在 C(X;Y)C(X; Y) 上,X 的*密集* 子集中的点向收敛拓扑是 Hausdorff。

命题 8 0CBC

令X为集合,T\mathfrak{T}为X的过滤器,并令Y为统一的空间。然后映射u:X→Yu : X \to Y的集合H使得u(T)u(\mathfrak{T})是Y上的柯西滤波器基在Fu(X;Y)F_u(X; Y)中闭合。

被以下引用 3

被以下引用 注 3, 推论 2, 定理 2

令u0:X→Yu_0 : X \to Y位于Fu(X;Y)F_u(X; Y)中H的闭包中。 对于 Y 的每个对称周边V,存在映射u∈Hu \in H,使得(u0(x),u(x))∈V(u_0(x), u(x)) \in V对于所有x∈Xx \in X;另一方面,到假设时,存在集合 M∈TM \in \mathfrak{T},使得只要 xx 和 x′x' 在 M 中,就有 (u(x),u(x′))∈V(u(x), u(x')) \in V。 由于(u0(x),u(x))∈V(u_0(x), u(x)) \in V和(u0(x′),u(x′))∈V(u_0(x'), u(x')) \in V,只要xx和x′x'在M中,就可以得出(u0(x),u0(x′))∈V(u_0(x), u_0(x')) \in V,因此u0(T)u_0(\mathfrak{T})是Y上的柯西滤波器基。

推论 1 0CBD

设X为拓扑空间,Y为均匀空间。 X的映射到Y的集合在点连续x0∈Xx_0 \in X在Fu(X;U)F_u(X; U)封闭。

引用了 2 · 被以下引用 1

引用了 命题 5, II § 3, 推论 2, II § 3

被以下引用 定理 2

如果V是X中x0x_0的邻域过滤器,则u(x0)u(x_0)是u(V)u(V)的集群点;因此,当且仅当u(V)u(V)是Y上的柯西滤波器基时,uu在x0x_0连续(章II, § 3, no. 2,命题5,推论2)。

推论 2 0CBE

设X、L分别为经过过滤器T,G\mathfrak{T}, \mathfrak{G}过滤后的两个集合,并令Y为完整的均匀空间。对于每个λ∈L\lambda \in L,令uλu_\lambda为Y中X的映射。假设(i)族(uλ)λ∈L(u_\lambda)_{\lambda \in L}在X(相对于滤波器G\mathfrak{G})均匀收敛到映射v:X→Yv : X \to Y; (ii) 对于每个 λ∈L\lambda \in L,uλu_\lambda 相对于过滤器 T\mathfrak{T} 具有极限 yλy_\lambda。在这些条件下,v相对于T\mathfrak{T}有极限,并且v相对于T\mathfrak{T}的每个极限是家族(yλ)λ∈L(y_\lambda)_{\lambda \in L}相对于G\mathfrak{G}的极限。

引用了 3

引用了 命题 8, I § 6. 过滤器, 推论

因为 v 位于 Fu(X;Y)F_u(X; Y) 中 uλu_\lambda 的集合的闭包中,因此凭借命题 8,v(T)v(\mathfrak{T}) 是 Y 上的柯西滤波器基;这表明 v 对于 T\mathfrak{T} 有极限 y,因为 Y 是完整的。让

X' = X \cup \{ \omega \} be the topological space associated with the filter F\mathscr{F} (Chapter I, § 6, no. 5), and extend uλu_\lambda (resp. vv) to a mapping uˉλ\bar{u}_\lambda (resp. vˉ\bar{v}) of X′X' into YY by putting uˉλ(ω)=yλ\bar{u}_\lambda(\omega) = y_\lambda [resp. vˉ(ω)=y\bar{v}(\omega) = y]. 则映射uˉλ,vˉ\bar{u}_\lambda, \bar{v}在X′X'上连续,uˉλ\bar{u}_\lambda相对于G\mathscr{G}在XX均匀收敛到vˉ\bar{v};由于 XX 在 X′X' 中稠密,命题 6 的推论表明 uˉλ\bar{u}_\lambda 在 X′X' 到 vˉ\bar{v} 中均匀收敛,特别是 y=lim⁡Gyλy = \lim_{\mathscr{G}} y_\lambda。

定理 2 0CBF

令XX为拓扑空间,YY为均匀空间。那么XX的连续映射到YY的集合C(X;Y)C(X; Y)就是空间F(X;Y)F(X; Y)的闭子集,且拓扑具有一致收敛性。

引用了 2 · 被以下引用 4

引用了 命题 8, 推论 1

被以下引用 习题 5, § 1, 推论 1, 推论 2, 习题 9, § 3

对于每个x∈Xx \in X,XX的映射到YY的集合在xx连续,在Fu(X;Y)F_u(X; Y)中闭合(命题8,推论1);因此,这些集合中的交 C(X;Y)C(X; Y) 也被关闭。

这个结果可以用形式来表示,即*连续函数的均匀极限是连续的*。

推论 1 0CBG

如果YY是完整的制服空间,则Cu(X;Y)C_u(X; Y)是完整的。

引用了 2

引用了 定理 1, 定理 2

因为,通过定理 2,Cu(X;Y)C_u(X; Y)是均匀空间Fu(X;Y)F_u(X; Y)的封闭均匀子空间,它由no. 5的定理1完成。

推论 2 0CBH

令XX为拓扑空间,S\mathscr{S}集合为XX的子集,YY为均匀空间。 令C~S(X;Y)\tilde{C}_\mathscr{S}(X; Y)表示XX的所有映射到YY的集合,其中限制到S\mathscr{S}的每个集合是连续的。 Then C~S(X;Y)\tilde{C}_\mathscr{S}(X; Y) is a closed subspace of the uniform space FS(X;Y)F_\mathscr{S}(X; Y) and is complete if YY is complete.

引用了 1 · 被以下引用 2

引用了 定理 2

被以下引用 习题 5, § 1, 推论 3

假设uu位于FS(X;Y)F_\mathscr{S}(X; Y)中C~S(X;Y)\tilde{C}_\mathscr{S}(X; Y)的闭包内;那么(no. 2),对于每个A∈SA \in \mathscr{S},u∣Au|A位于Fu(A;Y)F_u(A; Y)中C(A;Y)C(A; Y)的闭包中,因此连续定理2。

推论 3 0CBI

令XX为拓扑空间,其可度量或局部紧凑,并令YY为均匀空间。那么C(X;Y)C(X; Y)在均匀空间Fc(X;Y)F_c(X; Y)中闭合;如果加法 YY 已完成,则制服空间 Cc(X;Y)C_c(X; Y) 已完成。

引用了 2 · 被以下引用 1

引用了 命题 10, IX § 2, 推论 2

被以下引用 习题 9, § 3

根据推论 2,足以证明,如果我们将 S\mathscr{S} 视为 XX 的紧凑子集的集合,则在考虑的两种情况下我们都有 C~S(X;Y)=C(X;Y)\tilde{C}_\mathscr{S}(X; Y) = C(X; Y)。如果 XX 是局部紧致的,这一点是很清楚的。如果XX是可度量的,并且u:X→Yu : X \to Y是映射,其限制对于XX的每个紧凑子集是连续的,那么对于x∈Xx \in X和XX的点的每个序列(zn)(z_n),收敛到xx,我们有u(x)=lim⁡n→∞u(zn)u(x) = \lim_{n \to \infty} u(z_n),因此uu在xx连续(章IX, § 2, no. 6,命题10)。

注只要xx的每个点都有一个邻域的“可数”基数系统,上述论点就适用。

注 1 0CBJ

一般来说,集合C(X;Y)\mathscr{C}(X; Y)在F(X;Y)\mathscr{F}(X; Y)相对于拓扑的*逐点*收敛并不封闭:在其他字中,连续函数的逐点极限不一定是连续的[习题 5 a)]。

引用了 1

引用了 习题 5, § 1

注 2 0CBK

C(X;Y)\mathscr{C}(X; Y) 上的滤波器可以*逐点*收敛到*连续*函数,而不均匀收敛到这个函数。

对于例,在区间I=[0,1]I = [0, 1]上,令unu_n为实值函数,对于x=0x = 0和2/n≤x≤12/n \leq x \leq 1等于0,对于x=1/nx = 1/n等于1,并且在每个区间[0,1/n][0, 1/n]和[1/n,2/n][1/n, 2/n]中都是线性的。 序列(un)(u_n)逐点收敛于0,但在II(cf.习题6)中不均匀收敛于0。

引用了 1 · 被以下引用 1

引用了 习题 6, § 1

被以下引用 Exercise 10, § 2

注 3 0CBL

如果XX是均匀的空间,则证明类似于命题8,表明XX的“均匀连续”映射到YY的集合在Fu(X;Y)\mathscr{F}_u(X; Y)中是“闭集”。

引用了 1

引用了 命题 8

注 4 0CBM

假设一致的空间 YY 带有合成的交换律和结合律律(加法书写),使得映射 (y,y′)→y+y′(y, y') \to y + y' 在 Y×YY \times Y 上连续。那么,如果(un)(u_n)是XX的连续映射到YY的序列,那么级数其一般项是unu_n*一致收敛*在XX,和级数在 XX 上连续。

我们让读者来陈述连续映射的*一致可求*族(no. 1,注 5)的相应的结果。

引用了 1

引用了 注 5

命题 9 0CBN

令XX为拓扑空间,YY为均匀空间。那么Cu(X;Y)×X\mathscr{C}_u(X; Y) \times X到YY的映射(f,x)→f(x)(f, x) \to f(x)是连续的。

被以下引用 1

被以下引用 推论 2, X § 2

令f0:X→Yf_0 : X \to Y为连续映射,令x0x_0为XX的点,令VV为YY的随从。连续映射f:X→Yf : X \to Y的集合TT,使得所有x∈Xx \in X的(f(x),f(x0))∈V(f(x), f(x_0)) \in V是Cu(X;Y)\mathscr{C}_u(X; Y)中f0f_0的邻域。另一方面,由于f0f_0是连续的,XX中存在x0x_0的邻域UU,使得所有x∈Ux \in U都有(f0(x),f0(x0))∈V(f_0(x), f_0(x_0)) \in V。因此,每当(f,x)∈T×U(f, x) \in T \times U时,我们就有(f(x),f(x0))∈V(f(x), f(x_0)) \in V,结果得证。

习题

参见习题为 § 1。

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