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2. 等连续集合
1. 定义和一般判据
设X X X 为拓扑空间,Y Y Y 为均匀空间。 F ( X ; Y ) \mathscr{F}(X; Y) F ( X ; Y ) 的子集 H H H 被认为在点 x 0 ∈ X x_0 \in X x 0 ∈ X 处等连续,如果对于 Y Y Y 的每个随行人员 V V V ,X X X 中存在 x 0 x_0 x 0 的邻域 U U U ,使得* ( f ( x 0 ) , f ( x ) ) ∈ V (f(x_0), f(x)) \in V ( f ( x 0 ) , f ( x )) ∈ V 适用于所有 x ∈ U x \in U x ∈ U 和所有 f ∈ H f \in H f ∈ H 。如果 H 在 X X X 的每点等连续,则称 H 是等连续的。
令X和Y为两个一致的空间。 F ( X ; Y ) \mathscr{F}(X; Y) F ( X ; Y ) 的子集 H 被认为是一致等连续的,如果对于 Y 的每个周边V,存在一个 X 的周边 U,使得每当 ( x , x ′ ) ∈ U (x, x') \in U ( x , x ′ ) ∈ U 和 f ∈ H f \in H f ∈ H 时我们都有 ( f ( x ) , f ( x ′ ) ) ∈ V (f(x), f(x')) \in V ( f ( x ) , f ( x ′ )) ∈ V 。
引用了 2 引用了 习题 1, § 2 , 推论 2
如果 f i f_i f i 的集合在 x 0 x_0 x 0 等连续(分别等连续、一致等连续),则 X 的映射到 Y 的族 ( f i ) i ∈ I (f_i)_{i \in I} ( f i ) i ∈ I 被称为在点 x 0 x_0 x 0 等连续(分别等连续、一致等连续)。
显然,如果H ⊂ F ( X ; Y ) H \subset \mathscr{F}(X; Y) H ⊂ F ( X ; Y ) 在x 0 x_0 x 0 等连续,则每个f ∈ H f \in H f ∈ H 在x 0 x_0 x 0 连续;如果 H 等连续,则每个 f ∈ H f \in H f ∈ H 在 X 上连续,即 H ⊂ C ( X ; Y ) H \subset C(X; Y) H ⊂ C ( X ; Y ) 。同样,如果 H 一致等连续(X 是一致的空间),则每个 f ∈ H f \in H f ∈ H 在 X 上一致连续。还清楚的是,映射的一致等连续集合是等连续的;但均匀连续映射的集合可以是等连续的,但不是均匀等连续的(参见习题 1;推论 2 至命题 1;以及 no. 2、命题 4)。
令X为拓扑空间(分别为均匀空间),Y为均匀空间。 X 到 Y 中的连续(或一致连续)映射的每个有限集合都是等连续的(或一致等连续)。
令 X、Y 为两个度量空间,d(分别为 d ′ d' d ′ )为 X(分别为 Y)上的度量,并令 k、α \alpha α 为两个实数 > 0。则所有映射 f : X → Y f : X \to Y f : X → Y 中的集合使得
d ′ ( f ( x ) , f ( x ′ ) ) ≤ k ( d ( x , x ′ ) ) α
d'(f(x), f(x')) \leq k(d(x, x'))^\alpha
d ′ ( f ( x ) , f ( x ′ )) ≤ k ( d ( x , x ′ ) ) α 对于点
x , x ′ x, x' x , x ′ X 中的每个对 ,是一致等连续的。对于例,X到Y的子集的所有等距(章IX, § 2, no. 2)的集合一致等连续。
\* 令 H 为在区间 I ⊂ R I \subset \mathbf{R} I ⊂ R 上定义的实值函数的集合,其在I上可微,并且对于所有x ∈ I x \in I x ∈ I 和所有f ∈ H f \in H f ∈ H 来说∣ f ′ ( x ) ∣ ≤ k |f'(x)| \leq k ∣ f ′ ( x ) ∣ ≤ k 。那么 H 是一致等连续的,因为如果 x 1 , x 2 x_1, x_2 x 1 , x 2 是 I 中的任意两个点,我们对于每个 f ∈ H f \in H f ∈ H 都有 ∣ f ( x 1 ) − f ( x 2 ) ∣ ≤ k ∣ x 1 − x 2 ∣ |f(x_1) - f(x_2)| \leq k|x_1 - x_2| ∣ f ( x 1 ) − f ( x 2 ) ∣ ≤ k ∣ x 1 − x 2 ∣ ,平均为值定理。 \
引用了 1 引用了 IX § 2. 公制空间和可计量空间
设 G 为拓扑群,令 Y 为一致空间,并令 f : G → Y f : G \to Y f : G → Y 为一致连续映射 [G 被赋予左一致性 (章 III, § 3, no. 1)]。对于每个s ∈ G s \in G s ∈ G ,令f s f_s f s 为G到Y的映射x → f ( s x ) x \to f(sx) x → f ( s x ) 。则映射f s ( s ∈ G ) f_s (s \in G) f s ( s ∈ G ) 的集合一致等连续,因为关系x − 1 x ′ ∈ V x^{-1}x' \in V x − 1 x ′ ∈ V 等价于( s x ) − 1 ( s x ′ ) ∈ V (sx)^{-1}(sx') \in V ( s x ) − 1 ( s x ′ ) ∈ V 。
引用了 1 引用了 III § 3. 制服结构群
设T为集合,令S \mathscr{S} S 为T的子集集合,令Y为均匀空间,X拓扑(或均匀)空间,并令f为T × X T \times X T × X 的映射 Y Y Y 。对于每个A ∈ S A \in \mathscr{S} A ∈ S ,令H A ⊂ F ( X ; Y ) H_A \subset \mathscr{F}(X; Y) H A ⊂ F ( X ; Y ) 为所有映射x → f ( t , x ) x \to f(t, x) x → f ( t , x ) 的集合,因为t t t 贯穿A A A 。那么 X X X 到 F S ( T ; Y ) \mathscr{F}_\mathscr{S}(T; Y) F S ( T ; Y ) 的映射 x → f ( . , x ) x \to f(., x) x → f ( . , x ) 在点 x 0 ∈ X x_0 \in X x 0 ∈ X 连续(或一致连续)当且仅当集合 H A H_A H A 在 x 0 x_0 x 0 等连续(或一致等连续) 对于所有A ∈ S A \in \mathscr{S} A ∈ S 。
引用了 1 · 被以下引用 5 引用了 X § 1. $\mathscr{G}$收敛的均匀性
被以下引用 习题 18, § 2 , 习题 3, § 2 , 推论 2 , 推论 5 , 推论, X § 3
首先考虑S = { T } \mathscr{S} = \{ T \} S = { T } 的特殊情况,即F S ( T ; Y ) = F u ( T ; Y ) \mathscr{F}_\mathscr{S}(T; Y) = \mathscr{F}_u(T; Y) F S ( T ; Y ) = F u ( T ; Y ) 。对于Y Y Y 中的每个随行人员V V V ,条件( f ( . , x ) , f ( . , x ′ ) ) ∈ W ( V ) (f(., x), f(., x')) \in W(V) ( f ( . , x ) , f ( . , x ′ )) ∈ W ( V ) 表示所有t ∈ T t \in T t ∈ T 的( f ( t , x ) , f ( t , x ′ ) ) ∈ V (f(t, x), f(t, x')) \in V ( f ( t , x ) , f ( t , x ′ )) ∈ V 。因此,说 x → f ( . , x ) x \to f(., x) x → f ( . , x ) 在 x 0 x_0 x 0 处连续(或一致连续)相当于说,对于 Y Y Y 的每个随行人员 V V V ,X X X 中存在 x 0 x_0 x 0 的邻域 U U U (或称说)。随行人员 M M M X X X ) 使得关系 x ∈ U x \in U x ∈ U [分别。 ( x , x ′ ) ∈ M (x, x') \in M ( x , x ′ ) ∈ M ] 意味着( f ( t , x ) , f ( t , x 0 ) ) ∈ V (f(t, x), f(t, x_0)) \in V ( f ( t , x ) , f ( t , x 0 )) ∈ V [分别。对于所有t ∈ T t \in T t ∈ T ,命题是从定义1和2得出的( f ( t , x ) , f ( t , x ′ ) ) ∈ V (f(t, x), f(t, x')) \in V ( f ( t , x ) , f ( t , x ′ )) ∈ V ]。在一般情况下,我们必须表达,对于每个A ∈ S A \in \mathscr{S} A ∈ S ,X X X 的映射x → f ( . , x ) ∣ A x \to f(., x)|A x → f ( . , x ) ∣ A 到F u ( A ; Y ) \mathscr{F}_u(A; Y) F u ( A ; Y ) 是连续的x 0 x_0 x 0 (一致连续),凭借§ 1, no. 2;根据上文所述,这相当于说,对于每个 A ∈ S A \in \mathscr{S} A ∈ S ,H A H_A H A 在 x 0 x_0 x 0 处等连续(或一致等连续)。
命题 1 允许我们将定义 1 和 2 翻译成形式,有时有用,通过应用将其翻译成T = H T = H T = H 和 f f f 是映射 ( h , x ) → h ( x ) (h, x) \to h(x) ( h , x ) → h ( x ) 的情况,将 H × X H \times X H × X 翻译成Y Y Y ;由于 f ( . , x ) f(., x) f ( . , x ) 是 H H H 的映射 h → h ( x ) h \to h(x) h → h ( x ) 到 Y Y Y ,我们看到:
令X X X 为拓扑(或均匀)空间,Y Y Y 为均匀空间,H H H 子集为F ( X ; Y ) \mathscr{F}(X; Y) F ( X ; Y ) 。对于每个 x ∈ X x \in X x ∈ X ,令 x ~ \tilde{x} x ~ 表示 H H H 中的映射 h → h ( x ) h \to h(x) h → h ( x ) 到Y Y Y 。那么 H H H 在 x 0 x_0 x 0 处等连续(或一致等连续)当且仅当 X X X 的映射 x → x ~ x \to \tilde{x} x → x ~ 进入一致空间 F u ( H ; Y ) \mathscr{F}_u(H; Y) F u ( H ; Y ) 在 x 0 x_0 x 0 连续(或一致连续)。
引用了 1 · 被以下引用 1 引用了 定理 2, II § 4
被以下引用 习题 3, § 2
特别是,如果X X X 是紧的,则X X X 到F u ( H ; Y ) \mathscr{F}_u(H; Y) F u ( H ; Y ) 的每个连续映射都是一致连续的(章II, § 4, no. 1,定理2)。因此:
现在假设我们有集合T T T ,拓扑空间X X X ,均匀空间Y Y Y 和映射f : T × X → Y f : T \times X \to Y f : T × X → Y 。让f ~ \tilde{f} f ~ 表示X X X 的映射x → f ( . , x ) x \to f(., x) x → f ( . , x ) 到F u ( T ; Y ) \mathscr{F}_u(T; Y) F u ( T ; Y ) ,并让我们考虑T × F u ( T ; Y ) T \times \mathscr{F}_u(T; Y) T × F u ( T ; Y ) 的典范映射θ : ( t , g ) → g ( t ) \theta : (t, g) \to g(t) θ : ( t , g ) → g ( t ) 到Y Y Y 。很明显图表
T × X → f Y ↓ ι T × f ~ ↑ θ T × F u ( T ; Y )
\begin{array}{ccc}
T \times X & \xrightarrow{f} & Y \\
\downarrow_{\iota_T \times \tilde{f}} & & \uparrow \theta \\
T \times \mathscr{F}_u(T; Y)
\end{array}
T × X ↓ ι T × f ~ T × F u ( T ; Y ) f Y ↑ θ
(其中 i T i_T i T 是 T 的恒等映射)是可交换的。现在假设 T 被赋予拓扑,并且对于每个 x ∈ X x \in X x ∈ X ,映射 f ( . , x ) : t → f ( t . , x ) f(., x) : t \to f(t., x) f ( . , x ) : t → f ( t . , x ) 是连续的;然后我们可以在上面的图表中通过C u ( T ; Y ) \mathscr{C}_u(T; Y) C u ( T ; Y ) 来替换F u ( T ; Y ) \mathscr{F}_u(T; Y) F u ( T ; Y ) 。但我们知道θ \theta θ 是从§ 1, no. 6、命题9连续而来;因此,如果 f ~ \tilde{f} f ~ 是连续的,则f f f 是连续的。由于f ~ \tilde{f} f ~ 的连续性可以借助命题1来表达,我们得到以下结果:
设T,X为拓扑空间,设Y为均匀空间,设f为T × X到Y的映射。则f是连续的,前提是满足以下条件:
1) 对于每个x ∈ X x \in X x ∈ X ,部分映射t → f ( t , x ) t \to f(t, x) t → f ( t , x ) 是连续的。
2) 当 t 贯穿 T 时,映射 x → f ( t , x ) x \to f(t, x) x → f ( t , x ) 形式 F ( X ; Y ) \mathscr{F}(X; Y) F ( X ; Y ) 的等连续子集。
具体地,取T为F ( X ; Y ) \mathscr{F}(X; Y) F ( X ; Y ) 的子集H,f为H × X H \times X H × X 的典范映射( h , x ) → h ( x ) (h, x) \to h(x) ( h , x ) → h ( x ) 代入Y;推论3的条件1)意味着H比逐点收敛具有拓扑更细,条件2)意味着H是等连续的。因此:
设X为拓扑空间,Y为均匀空间,H为X的映射到Y的等连续集合。若H赋予点向收敛的拓扑,则映射 Y 中的 H × X H \times X H × X 的 ( h , x ) → h ( x ) (h, x) \to h(x) ( h , x ) → h ( x ) 是连续的。
被以下引用 1 被以下引用 推论 5
更直观地,这表达了这样一个事实:如果h ∈ H h \in H h ∈ H *逐点*收敛到h 0 ∈ H h_0 \in H h 0 ∈ H ,并且如果x ∈ X x \in X x ∈ X 收敛到x 0 x_0 x 0 ,那么h ( x ) h(x) h ( x ) 收敛到h 0 ( x 0 ) h_0(x_0) h 0 ( x 0 ) 。
设X为拓扑空间,设Y、Z为两个一致空间,设H为Y的映射到Z的等连续集合。如果H、C ( X ; Y ) \mathscr{C}(X; Y) C ( X ; Y ) 和C ( X ; Z ) \mathscr{C}(X; Z) C ( X ; Z ) 被赋予逐点收敛的拓扑,则H × C ( X ; Y ) H \times \mathscr{C}(X; Y) H × C ( X ; Y ) 到C ( X ; Z ) \mathscr{C}(X; Z) C ( X ; Z ) 的映射( u , v ) → u ∘ v (u, v) \to u \circ v ( u , v ) → u ∘ v 是连续的。
引用了 3 · 被以下引用 1 引用了 注 6, X § 1 , 推论 4 , 命题 1
被以下引用 推论, X § 3
我们必须证明,对于 Z 中的每个 x ∈ X x \in X x ∈ X ,H × C ( X ; Y ) H \times \mathscr{C}(X; Y) H × C ( X ; Y ) 的映射 ( u , v ) → u ( v ( x ) ) (u, v) \to u(v(x)) ( u , v ) → u ( v ( x )) 是连续的。现在v → v ( x ) v \to v(x) v → v ( x ) 在H(§ 1, no. 2,注6)上连续,由推论4可知( u , y ) → u ( y ) (u, y) \to u(y) ( u , y ) → u ( y ) 是H × Y H \times Y H × Y 到Z的连续映射;由于( u , v ) → u ( v ( x ) ) (u, v) \to u(v(x)) ( u , v ) → u ( v ( x )) 是( u , y ) → u ( y ) (u, y) \to u(y) ( u , y ) → u ( y ) 和( u , v ) → ( u , v ( x ) ) (u, v) \to (u, v(x)) ( u , v ) → ( u , v ( x )) 的合成,所以结果得证。
以下命题及其推论是命题1的推论3和4的类似物,对于映射的一致等连续集合:
令 T、X、Y 一致空间,令 f 为 T × X 到 Y 的映射。则 f 一致连续当且仅当满足以下两个条件:
1) 映射 x → f(t, x) (t ∈ T) 形式 F ( X ; Y ) \mathscr{F}(X; Y) F ( X ; Y ) 的一致等连续子集。
2) 映射 t → f(t, x) (x ∈ X) 形式 F ( T ; Y ) \mathscr{F}(T; Y) F ( T ; Y ) 的一致等连续子集。
很容易看出条件是必要的。相反,假设他们感到满意。设W为Y的随从;则存在 T 的随行人员 U 和 X 的随行人员 V,使得:
1) ( t ′ , t ′ ′ ) ∈ U (t', t'') \in U ( t ′ , t ′′ ) ∈ U 意味着,对于每个 x ∈ X x \in X x ∈ X ,
( f ( t ′ , x ) , f ( t ′ ′ , x ) ) ∈ W .
(f(t', x), f(t'', x)) \in W.
( f ( t ′ , x ) , f ( t ′′ , x )) ∈ W .
2) ( x ′ , x ′ ′ ) ∈ V (x', x'') \in V ( x ′ , x ′′ ) ∈ V 意味着对于每个 t ∈ T t \in T t ∈ T ,
( f ( t , x ′ ) , f ( t , x ′ ′ ) ) ∈ W .
(f(t, x'), f(t, x'')) \in W.
( f ( t , x ′ ) , f ( t , x ′′ )) ∈ W .
现在很清楚,关系“( t ′ , t ′ ′ ) ∈ U (t', t'') \in U ( t ′ , t ′′ ) ∈ U 和( x ′ , x ′ ′ ) ∈ V (x', x'') \in V ( x ′ , x ′′ ) ∈ V ”暗示了( f ( t ′ , x ′ ) , f ( t ′ ′ , x ′ ′ ) ) ∈ W ^ (f(t', x'), f(t'', x'')) \in \hat{W} ( f ( t ′ , x ′ ) , f ( t ′′ , x ′′ )) ∈ W ^ 、从而的结果。
特别地,取T为F ( X ; Y ) \mathscr{F}(X; Y) F ( X ; Y ) 的子集H,具有一致收敛的一致性,取f为典范映射( h , x ) → h ( x ) (h, x) \to h(x) ( h , x ) → h ( x ) ;那么命题 2 的条件 2) 就自动满足,因为对于 Y 的每个随行人员 W,对 ( h ′ , h ′ ′ ) (h', h'') ( h ′ , h ′′ ) 的集合,使得所有 x ∈ X x \in X x ∈ X 的 ( h ′ ( x ) , h ′ ′ ( x ) ) ∈ W (h'(x), h''(x)) \in W ( h ′ ( x ) , h ′′ ( x )) ∈ W 都是由定义制服的随行人员H 的结构。因此只需表达条件 1);其他字:
令X,Y为两个一致的空间,并令H为F ( X ; Y ) \mathscr{F}(X; Y) F ( X ; Y ) 的子集。则 H 是一致等连续的,当且仅当 H × X H \times X H × X 到 Y 中的映射 ( h , x ) → h ( x ) (h, x) \to h(x) ( h , x ) → h ( x ) 是一致连续的,H 具有一致收敛的一致性。
2. 等连续性专用判据
显然,等连续(或一致等连续)集合的每个子集都是等连续(或一致等连续)的。同样,如果 X 是拓扑(或一致)空间并且 Y 是一致空间,则 F ( X ; Y ) \mathscr{F}(X; Y) F ( X ; Y ) 的等连续(或一致等连续)子集的每个有限并都是等连续(或一致等连续)。
令 X, X' 为两个拓扑(或一致)空间,令 Y, Y' 为两个一致空间,令 f : X → X ′ f : X \to X' f : X → X ′ 为连续(或一致连续)映射,令 g : Y → Y ′ g : Y \to Y' g : Y → Y ′ 为一致连续映射。
紧随定义,F ( X ; Y ) \mathscr{F}(X; Y) F ( X ; Y ) 的映射u → g ∘ u ∘ f u \to g \circ u \circ f u → g ∘ u ∘ f 进入F ( X ′ ; Y ′ ) \mathscr{F}(X'; Y') F ( X ′ ; Y ′ ) 变换等连续(或一致等连续)集合进入等连续(或一致等连续)集合。
令X X X 为拓扑(或制服)空间,令( Y i ) i ∈ I (Y_i)_{i \in I} ( Y i ) i ∈ I 为制服空间的族,令Y Y Y 为集合,对于每个i ∈ I i \in I i ∈ I ,令f i f_i f i 为映射 Y Y Y 变为Y i Y_i Y i 。令 Y Y Y 具有最粗糙的均匀性,使得所有 f i f_i f i 均匀连续。为了使 F ( X ; Y ) \mathscr{F}(X; Y) F ( X ; Y ) 的子集 H H H 等连续(或一致等连续),对于每个 i ∈ I i \in I i ∈ I ,映射 u → f i ∘ u u \to f_i \circ u u → f i ∘ u 下的 H H H 的像是等连续(或一致等连续)是必要且充分的等连续)子集 / F ( X ; Y i ) \mathscr{F}(X; Y_i) F ( X ; Y i ) 。
被以下引用 1 被以下引用 命题 4
令X , Y X, Y X , Y 为两个均匀的空间,并令H H H 为X X X 均匀连续的映射到Y Y Y 的集合。令X ^ , Y ^ \hat{X}, \hat{Y} X ^ , Y ^ 分别为X , Y X, Y X , Y 的Hausdorff完成,并让H ~ \tilde{H} H ~ 表示映射u ^ : X ^ → Y ^ \hat{u} : \hat{X} \to \hat{Y} u ^ : X ^ → Y ^ 的集合,因为u u u 贯穿H H H (章II, § 3, no. 7,命题) 15)。那么 H H H 是一致等连续的当且仅当 H ~ \tilde{H} H ~ 是一致等连续的。
引用了 3 · 被以下引用 1 引用了 命题 15, II § 3 , 命题 12, II § 3 , 命题 3
被以下引用 定理 1
我们记得图表
X → u Y i ↓ j ↓ X ^ → u ^ Y ^
\begin{array}{ccc}
X & \xrightarrow{u} & Y \\
i \downarrow & & j \downarrow \\
\hat{X} & \xrightarrow{\hat{u}} & \hat{Y}
\end{array}
X i ↓ X ^ u u ^ Y j ↓ Y ^
是可交换的,其中 i i i 和 j j j 是典范映射;此外,X X X (分别为Y Y Y )的均匀度在i i i (分别为j j j )和X ^ \hat{X} X ^ (分别为Y ^ \hat{Y} Y ^ )的均匀度下为逆像。因此,H H H 是一致等连续的,当且仅当映射 u → j ∘ u u \to j \circ u u → j ∘ u 下的像一致等连续(命题 3),并且我们可能已经将自己限制在 Y Y Y 是 Hausdorff 且完备的情况;此外,如果H ~ \tilde{H} H ~ 一致等连续,那么H H H 也是一致等连续的,因为它是映射u ^ → u ^ ∘ i \hat{u} \to \hat{u} \circ i u ^ → u ^ ∘ i 下H ~ \tilde{H} H ~ 的像;因此,当Y = Y ^ Y = \hat{Y} Y = Y ^ 时,仍然需要证明逆命题。令V V V 为Y Y Y 的封闭随从;到假设时,有X X X 的随从U U U ,这样关系( x , x ′ ) ∈ U (x, x') \in U ( x , x ′ ) ∈ U 和u ∈ H u \in H u ∈ H 意味着( u ( x ) , u ( x ′ ) ) ∈ V (u(x), u(x')) \in V ( u ( x ) , u ( x ′ )) ∈ V 。现在,如果U ′ U' U ′ 是i × i i \times i i × i 下U U U 的像,则X ^ × X ^ \hat{X} \times \hat{X} X ^ × X ^ 中U ′ U' U ′ 的闭包U ′ ‾ \overline{U'} U ′ 是X ^ \hat{X} X ^ 的随从(章II, § 3, no. 7,命题) 12); 假设意味着,每当( z , z ′ ) ∈ U ′ (z, z') \in U' ( z , z ′ ) ∈ U ′ 和u ∈ H u \in H u ∈ H 时,我们就有( u ^ ( z ) , u ^ ( z ′ ) ) ∈ V (\hat{u}(z), \hat{u}(z')) \in V ( u ^ ( z ) , u ^ ( z ′ )) ∈ V 。由于 V V V 是闭集且 u ^ \hat{u} u ^ 是连续的,因此对于所有 ( t , t ′ ) ∈ U ′ ‾ (t, t') \in \overline{U'} ( t , t ′ ) ∈ U ′ 和所有 u ∈ H u \in H u ∈ H ,我们也有 ( u ^ ( t ) , u ^ ( t ′ ) ) ∈ V (\hat{u}(t), \hat{u}(t')) \in V ( u ^ ( t ) , u ^ ( t ′ )) ∈ V ;这样就完成了证明。
令G , G ′ G, G' G , G ′ 为两个具有左均匀性的拓扑群,并令H H H 为G G G 的同态到G ′ G' G ′ 的集合。那么下面的条件是等价的: a) H H H 在 G G G 的单位元素 e e e 处等连续, b) H H H 等连续, c) H H H 一致等连续。
引用了 1 引用了 III § 3. 制服结构群
只要证明 a) 蕴涵 c) 就足够了。设V ′ V' V ′ 为单位元素e ′ e' e ′ 之G ′ G' G ′ 之邻域;那么,到假设时,G G G 中有e e e 的邻域V V V ,使得u ( V ) ⊂ V ′ u(V) \subset V' u ( V ) ⊂ V ′ 适用于所有u ∈ H u \in H u ∈ H ;因为 H H H 的元素是同态,关系 x − 1 y ∈ V x^{-1} y \in V x − 1 y ∈ V 意味着我们有
( u ( x ) ) − 1 u ( y ) = u ( x − 1 y ) ∈ V ′ .
(u(x))^{-1} u(y) = u(x^{-1} y) \in V'.
( u ( x ) ) − 1 u ( y ) = u ( x − 1 y ) ∈ V ′ . 鉴于
G G G 和
G ′ G' G ′ (章III, § 3, no. 1)左侧均匀性的随行人员定义,结果如下。
3. 等连续集合的闭合
令X X X 为拓扑(或均匀)空间,令Y Y Y 为均匀空间,并令H H H 为F ( X ; Y ) \mathscr{F}(X; Y) F ( X ; Y ) 的子集。那么 H H H 在点 x 0 ∈ X x_0 \in X x 0 ∈ X 等连续(或一致等连续)当且仅当 F s ( X ; Y ) \mathscr{F}_s(X; Y) F s ( X ; Y ) 中 H H H 的闭包 H ‾ \overline{H} H 在 x 0 x_0 x 0 等连续(或一致等连续)。
引用了 3 · 被以下引用 2 引用了 命题 2, II § 1 , 推论 2, II § 1 , 注 6, X § 1
被以下引用 推论 , 推论 1
条件就足够了,微不足道。为了表明这是必要的,考虑 Y Y Y 的随行人员 V V V ,它在 Y × Y Y \times Y Y × Y 关闭;通过假设,X X X 中有x 0 x_0 x 0 的邻域U U U (分别是X X X 的随行人员M M M ),这样关系x ∈ U x \in U x ∈ U (分别是( x ′ , x ′ ′ ) ∈ M (x', x'') \in M ( x ′ , x ′′ ) ∈ M )意味着( h ( x 0 ) , h ( x ) ) ∈ V (h(x_0), h(x)) \in V ( h ( x 0 ) , h ( x )) ∈ V [分别。 ( h ( x ′ ) , h ( x ′ ′ ) ) ∈ V (h(x'), h(x'')) \in V ( h ( x ′ ) , h ( x ′′ )) ∈ V ] 对于所有h ∈ H h \in H h ∈ H 。由于V V V 已关闭,映射h ∈ F ( X ; Y ) h \in \mathscr{F}(X; Y) h ∈ F ( X ; Y ) ,其中满足关系( h ( x 0 ) , h ( x ) ) ∈ V (h(x_0), h(x)) \in V ( h ( x 0 ) , h ( x )) ∈ V 适用于所有x ∈ U x \in U x ∈ U [分别。 关系 ( h ( x ′ ) , h ( x ′ ′ ) ) ∈ V (h(x'), h(x'')) \in V ( h ( x ′ ) , h ( x ′′ )) ∈ V 对于所有 ( x ′ , x ′ ′ ) ∈ M (x', x'') \in M ( x ′ , x ′′ ) ∈ M ] 形式 F s ( X ; Y ) \mathscr{F}_s(X; Y) F s ( X ; Y ) 的封闭子集(§ 1, no. 2,注 6);由于此关闭子集包含H H H ,它包含H ‾ \overline{H} H 。因此,结果是,由于 Y Y Y 形式的封闭随从成为基本的系统随从(章 II, § 1, no. 2、命题 2,推论 2)。
4. 等连续集合上的点收敛和紧收敛
令X X X 为拓扑(或均匀)空间,令Y Y Y 为均匀空间,并令H H H 为C ( X ; Y ) \mathscr{C}(X; Y) C ( X ; Y ) 的等连续(或均匀等连续)子集。那么 H H H 上的以下均匀性是相同的:紧致(或预紧致)收敛的均匀性、点状收敛的均匀性以及 X X X 密集子集 D D D 中的点状收敛的均匀性。
引用了 1 · 被以下引用 2 引用了 命题 4
被以下引用 推论 , 定理 2(阿斯科利)
足以证明H H H 上的最后一个均匀度比第一个均匀度更细;在其他字中,给定 Y Y Y 的随行人员 V V V 和 X X X 的紧致(或预紧致)子集 A A A ,存在 Y Y Y 的随行人员 W W W 和有限子集 F F F D D D 使得关系
( 2 ) u ∈ H , v ∈ H and ( u ( x ) , v ( x ) ) ∈ W for all x ∈ F
(2)\quad u \in H,\ v \in H\ \text{and}\ (u(x), v(x)) \in W\ \text{for all}\ x \in F
( 2 ) u ∈ H , v ∈ H and ( u ( x ) , v ( x )) ∈ W for all x ∈ F
意味着
( 3 ) ( u ( x ) , v ( x ) ) ∈ V for all x ∈ A .
(3)\quad (u(x),\ v(x)) \in V\ \text{for all}\ x \in A.
( 3 ) ( u ( x ) , v ( x )) ∈ V for all x ∈ A .
首先假设 A A A 是紧致的且 H H H 等连续。给定Y Y Y 的对称随行W W W ,每个点x ∈ X x \in X x ∈ X 都有邻域U ( x ) U(x) U ( x ) ,这样关系x ′ ∈ U ( x ) x' \in U(x) x ′ ∈ U ( x ) 意味着所有u ∈ H u \in H u ∈ H 的( u ( x ) , u ( x ′ ) ) ∈ W (u(x),\ u(x')) \in W ( u ( x ) , u ( x ′ )) ∈ W 。因此,我们可以通过开集合U i U_i U i 的有限数覆盖紧集A A A ,这样,对于相同集合U i U_i U i 的点x ′ , x ′ ′ x',\ x'' x ′ , x ′′ 的每个对,我们有( u ( x ′ ) , u ( x ′ ′ ) ) ∈ W ^ (u(x'),\ u(x'')) \in \hat{W} ( u ( x ′ ) , u ( x ′′ )) ∈ W ^ 对于所有 u ∈ H u \in H u ∈ H 。令a i a_i a i 为D ∩ U i D \cap U_i D ∩ U i 的点,令F F F 为a i a_i a i 的集合,并假设(2)为真;那么对于每个x ∈ A x \in A x ∈ A ,都存在指标 i i i ,使得a i a_i a i 和x x x 属于到相同的集合U i U_i U i ,因此我们有( u ( x ) , u ( a i ) ) ∈ W ^ (u(x),\ u(a_i)) \in \hat{W} ( u ( x ) , u ( a i )) ∈ W ^ 和( v ( a ′ ) , v ( x ) ) ∈ W ^ (v(a'),\ v(x)) \in \hat{W} ( v ( a ′ ) , v ( x )) ∈ W ^ ;因此,只要选择W W W 使得W ^ ⊂ V \hat{W} \subset V W ^ ⊂ V ,(2)就意味着(3)。
如果 A A A 是预紧的且 H H H 一致等连续,则我们应用命题 4 of no. 2; i ( A ) i(A) i ( A ) 在X ^ \hat{X} X ^ 中紧凑,i ( D ) i(D) i ( D ) 在X ^ \hat{X} X ^ 中密集,并且Y Y Y 的随从在映射j × j j \times j j × j 下是Y ^ \hat{Y} Y ^ 的逆像就足够了注。
在定理 1 的假设下,F ( X ; Y ) \mathscr{F}(X; Y) F ( X ; Y ) 中H H H 相对于拓扑逐点收敛的闭包H ‾ \overline{H} H 与C ( X ; Y ) \mathscr{C}(X; Y) C ( X ; Y ) 中H H H 相对于紧致(或预紧致)拓扑的闭包相同收敛。
引用了 2 引用了 定理 1 , 命题 6
因为集合 H ‾ \overline{H} H 与 no. 3 的命题 6 等连续(或一致等连续),因此包含在 C ( X ; Y ) \mathscr{C}(X; Y) C ( X ; Y ) 中;结果直接来自以下事实:在 H ‾ \overline{H} H 上,由于定理 1,所考虑的两种拓扑是相同的。
5. 紧集连续映射
定理 2(阿斯科利) 0CCJ
令X X X 为拓扑(或均匀)空间,令S \mathscr{S} S 为X X X 的覆盖,令Y Y Y 为均匀空间和X X X 的映射的H H H 集合 Y Y Y 使得对于每个A ∈ S A \in \mathscr{S} A ∈ S 和每个u ∈ H u \in H u ∈ H ,u u u 到A A A 的限制是连续的(分别是均匀连续的)。然后,为了使H H H 相对于S \mathscr{S} S 收敛的均匀性是预紧的,在所有情况下都是必要的,并且如果集合A ∈ S A \in \mathscr{S} A ∈ S 是紧的(分别是预紧的),则满足以下条件也是充分的*:
引用了 5 · 被以下引用 4 引用了 命题 2, II § 4 , 注 6, X § 1 , 命题 3, II § 4 , X § 1. $\mathscr{G}$收敛的均匀性 , 定理 1
被以下引用 习题 9, § 2 , 推论 1 , 推论 3 , 注 3, X § 3
a) 对于每个A ∈ S A \in \mathscr{S} A ∈ S ,限制的集合H ∣ A ⊂ F ( A ; Y ) H|A \subset \mathscr{F}(A; Y) H ∣ A ⊂ F ( A ; Y ) 到H H H 的函数的A A A 是等连续的(或者一致等连续的)。
b) 对于每个 x ∈ X x \in X x ∈ X ,点 u ( x ) u(x) u ( x ) (u ∈ H u \in H u ∈ H ) 中的集合 H ( x ) ⊂ Y H(x) \subset Y H ( x ) ⊂ Y 是预紧的。
1) 让我们首先证明条件 a) 和 b) 是必要的。我们知道(§ 1, no. 2, 注 6),F S ( X ; Y ) \mathscr{F}_{\mathscr{S}}(X; Y) F S ( X ; Y ) 到Y Y Y 的映射u → u ( x ) u \to u(x) u → u ( x ) 是一致连续的;因此,如果 H H H 是预紧的,H ( x ) H(x) H ( x ) 也是预紧的(章 II, § 4, no. 2, 命题 2),这就证明了 b)。为了证明a),考虑集合A ∈ S A \in \mathscr{S} A ∈ S 、点x 0 ∈ A x_0 \in A x 0 ∈ A 以及Y Y Y 的随行人员V V V ;由于H H H 是预紧的,它可以被W ( A , V ) W(A, V) W ( A , V ) -小集合的有限数覆盖;在其他字中,有有限序列( u i ) (u_i) ( u i ) / 元素 / H H H ,这样,对于每个u ∈ H u \in H u ∈ H ,我们有
( u ( x ) , u i ( x ) ) ∈ V for all x ∈ A
(u(x),\ u_i(x)) \in V \quad \text{for all } x \in A
( u ( x ) , u i ( x )) ∈ V for all x ∈ A
至少一个指标 i i i 。
由于每个u i ∣ A u_i|A u i ∣ A 在x 0 x_0 x 0 处连续(或均匀连续),因此A A A 中有x 0 x_0 x 0 的邻域U i U_i U i (或A A A 的随行人员M i M_i M i ),使得
x ∈ U i ⟹ ( u i ( x ) , u i ( x 0 ) ) ∈ V ,
x \in U_i \implies (u_i(x), u_i(x_0)) \in V,
x ∈ U i ⟹ ( u i ( x ) , u i ( x 0 )) ∈ V ,
(分别这样
( x ′ , x ′ ′ ) ∈ M i ⟹ ( u i ( x ′ ) , u i ( x ′ ′ ) ) ∈ V . )
(x', x'') \in M_i \implies (u_i(x'), u_i(x'')) \in V.)
( x ′ , x ′′ ) ∈ M i ⟹ ( u i ( x ′ ) , u i ( x ′′ )) ∈ V . )
令U U U (或M M M )为U i U_i U i (或M i M_i M i )的交;它是A A A 中x 0 x_0 x 0 的邻域(分别是A A A 的随行人员)。对于每个u ∈ H u \in H u ∈ H ,有指标i i i ,其中(4)成立;为x 0 x_0 x 0 和x x x (分别为x ′ x' x ′ 和x ′ ′ x'' x ′′ )写出条件(4),并考虑(5)[分别。 (6)],我们立即看到关系 x ∈ U x \in U x ∈ U [分别。 ( x ′ , x ′ ′ ) ∈ M (x', x'') \in M ( x ′ , x ′′ ) ∈ M ] 意味着( u ( x ) , u ( x 0 ) ) ∈ V ∘ (u(x),\ u(x_0)) \in \overset{\circ}{V} ( u ( x ) , u ( x 0 )) ∈ V ∘ [分别。 ( u ( x ′ ) , u ( x ′ ′ ) ) ∈ V ∘ (u(x'),\ u(x'')) \in \overset{\circ}{V} ( u ( x ′ ) , u ( x ′′ )) ∈ V ∘ ],每个u ∈ H u \in H u ∈ H ;这就建立了a)。
2) 现在让我们证明,如果集合 A ∈ S A \in \mathscr{S} A ∈ S 是紧致的(分别是预紧致的),则条件 a) 和 b) 是充分的。 条件 b) 意味着 H H H 相对于逐点收敛的均匀性是预紧的 (章 II, § 4, no. 2, 命题 3)。但从条件a)和no. 4的定理1可以得出,在H ∣ A H|A H ∣ A 上,A A A 重合中点向收敛的一致性与A A A 中一致收敛的一致性;因此H ∣ A H|A H ∣ A 在F u ( A ; Y ) \mathscr{F}_u(A; Y) F u ( A ; Y ) 中是预紧的,这意味着H H H 相对于S \mathscr{S} S 收敛的均匀性(§ 1, no. 2)是预紧的。
如果Y Y Y 是预紧空间,则注自动满足定理2的条件b)。
令X X X 为拓扑(或一致)空间,令Y Y Y 为豪斯多夫一致空间,并令H H H 为C ( X ; Y ) C(X; Y) C ( X ; Y ) 的等连续(或一致等连续)子集。假设对于每个x ∈ X x \in X x ∈ X ,H ( x ) H(x) H ( x ) 在Y Y Y 中相对紧凑。那么 H H H 相对于拓扑的紧凑(或预紧致)收敛而言,在 C ( X ; Y ) C(X; Y) C ( X ; Y ) 中是相对紧凑的。
引用了 8 · 被以下引用 2 引用了 命题 10, II § 3 , 命题 8, II § 3 , 注 6, X § 1 , 命题 1, X § 1 , 命题 5, X § 1 , 推论 2, X § 1 , 命题 6 , 定理 2(阿斯科利)
被以下引用 推论 2 , 推论 3
设H ‾ \overline{H} H 为F s ( X ; Y ) \mathscr{F}_s(X; Y) F s ( X ; Y ) 中H H H 的闭包。 H ‾ \overline{H} H 等连续(或一致等连续)(no. 3、命题 6)。此外,我们有H ‾ ( x ) ⊂ H ( x ) ‾ \overline{H}(x) \subset \overline{H(x)} H ( x ) ⊂ H ( x ) (§ 1, no. 2,注6),因此H ‾ ( x ) \overline{H}(x) H ( x ) 也相对紧凑;因此定理 2表明H ‾ \overline{H} H 相对于S \mathscr{S} S 收敛是预紧的,其中S \mathscr{S} S 表示X X X 的所有紧(或预紧)子集的集合。此外,由于 H ( x ) ‾ \overline{H(x)} H ( x ) 是紧致的,因此是完备的,H ‾ \overline{H} H 对于逐点收敛的均匀性(章 II, § 3, no. 5、命题 10 和 no. 4、命题 8)是完备的,因此对于 S \mathscr{S} S 收敛的均匀性也是完备的(§ 1, no. 5,命题5,推论2);因此 H ‾ \overline{H} H 是紧致的,因为它是预紧致的、完备的和 Hausdorff (§ 1, no. 2, 命题 1)。
令X X X 为拓扑(或均匀)空间,令Y Y Y 为完整的豪斯多夫均匀空间,并令H H H 为C ( X ; Y ) C(X; Y) C ( X ; Y ) 的等连续(或均匀等连续)子集。假设对于所有x ∈ D x \in D x ∈ D ,H ( x ) H(x) H ( x ) 在Y Y Y 中相对紧凑,其中D D D 是X X X 的稠密子集。那么 H H H 在 C ( X ; Y ) C(X; Y) C ( X ; Y ) 中相对于拓扑的紧致(或预紧致)收敛是相对紧致的。
引用了 1 引用了 推论 1
足以证明H ( x ) H(x) H ( x ) 对于所有x ∈ X x \in X x ∈ X 来说是相对紧的,因为我们可以应用推论1。由于Y Y Y 是完整的,因此足以证明H ( x ) H(x) H ( x ) 对于所有x ∈ X x \in X x ∈ X 来说是预紧的。现在,如果V V V 是Y Y Y 的任何对称周边,则存在x x x 的邻域U U U ,使得( u ( x ) , u ( x ′ ) ) ∈ V (u(x), u(x')) \in V ( u ( x ) , u ( x ′ )) ∈ V 对于所有x ′ ∈ U x' \in U x ′ ∈ U 和所有u ∈ H u \in H u ∈ H 。到假设时,存在x ′ ∈ U ∩ D x' \in U \cap D x ′ ∈ U ∩ D ,并且由于H ( x ′ ) H(x') H ( x ′ ) 在Y Y Y 中相对紧凑,因此存在点y k ∈ Y y_k \in Y y k ∈ Y 的有限数,使得H ( x ′ ) H(x') H ( x ′ ) 包含在集合的并中V ( y k ) V(y_k) V ( y k ) ;因此H ( x ) H(x) H ( x ) 包含在集合V ( y k ) V(y_k) V ( y k ) 的并中,证明是完整的。
令 X X X 为局部紧致空间,Y Y Y 为 C ( X ; Y ) C(X; Y) C ( X ; Y ) 的 Hausdorff 均匀空间,H H H 子集。那么 H H H 在 C c ( X ; Y ) C_c(X; Y) C c ( X ; Y ) 中相对紧,当且仅当 H H H 等连续,并且对于所有 x ∈ X x \in X x ∈ X ,H ( x ) H(x) H ( x ) 在 Y Y Y 中相对紧。
引用了 2 · 被以下引用 1 引用了 定理 2(阿斯科利) , 推论 1
被以下引用 注 3, X § 3
鉴于推论1,足以证明,如果H H H 在C c ( X ; Y ) C_c(X; Y) C c ( X ; Y ) 中相对紧,则H H H 是等连续的。现在每个点x ∈ X x \in X x ∈ X 都有一个紧邻域A A A ,并且从定理2可以得出H / A H/A H / A 是等连续的;这意味着H H H 在x x x 等连续,结果得到证明。
习题
参见习题为 § 2 。