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。

2. 等连续集合

1. 定义和一般判据

定义 1 0CC0

设XX为拓扑空间,YY为均匀空间。 F(X;Y)\mathscr{F}(X; Y) 的子集 HH 被认为在点 x0∈Xx_0 \in X 处等连续,如果对于 YY 的每个随行人员 VV,XX 中存在 x0x_0 的邻域 UU,使得* (f(x0),f(x))∈V(f(x_0), f(x)) \in V 适用于所有 x∈Ux \in U 和所有 f∈Hf \in H。如果 H 在 XX 的每点等连续,则称 H 是等连续的。

定义 2 0CC1

令X和Y为两个一致的空间。 F(X;Y)\mathscr{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 和 f∈Hf \in H 时我们都有 (f(x),f(x′))∈V(f(x), f(x')) \in V。

引用了 2

引用了 习题 1, § 2, 推论 2

如果 fif_i 的集合在 x0x_0 等连续(分别等连续、一致等连续),则 X 的映射到 Y 的族 (fi)i∈I(f_i)_{i \in I} 被称为在点 x0x_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)在x0x_0等连续,则每个f∈Hf \in H在x0x_0连续;如果 H 等连续,则每个 f∈Hf \in H 在 X 上连续,即 H⊂C(X;Y)H \subset C(X; Y)。同样,如果 H 一致等连续(X 是一致的空间),则每个 f∈Hf \in 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)。

例 1 0CC2

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)。

例 2 0CC3

令 X、Y 为两个度量空间,d(分别为 d′d')为 X(分别为 Y)上的度量,并令 k、α\alpha 为两个实数 > 0。则所有映射 f:X→Yf : X \to 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
对于点 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⊂RI \subset \mathbf{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∈Ix \in I和所有f∈Hf \in H来说∣f′(x)∣≤k|f'(x)| \leq k。那么 H 是一致等连续的,因为如果 x1,x2x_1, x_2 是 I 中的任意两个点,我们对于每个 f∈Hf \in H 都有 ∣f(x1)−f(x2)∣≤k∣x1−x2∣|f(x_1) - f(x_2)| \leq 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

例 3 0CC4

设 G 为拓扑群,令 Y 为一致空间,并令 f:G→Yf : G \to 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∈Gs \in G,令fsf_s为G到Y的映射x→f(sx)x \to f(sx)。则映射fs(s∈G)f_s (s \in G)的集合一致等连续,因为关系x−1x′∈Vx^{-1}x' \in V等价于(sx)−1(sx′)∈V(sx)^{-1}(sx') \in V。

引用了 1

引用了 III § 3. 制服结构群

命题 1 0CC5

设T为集合,令S\mathscr{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×XT \times X的映射 YY。对于每个A∈SA \in \mathscr{S},令HA⊂F(X;Y)H_A \subset \mathscr{F}(X; Y)为所有映射x→f(t,x)x \to f(t, x)的集合,因为tt贯穿AA。那么 XX 到 FS(T;Y)\mathscr{F}_\mathscr{S}(T; Y) 的映射 x→f(.,x)x \to f(., x) 在点 x0∈Xx_0 \in X 连续(或一致连续)当且仅当集合 HAH_A 在 x0x_0 等连续(或一致等连续) 对于所有A∈SA \in \mathscr{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 \}的特殊情况,即FS(T;Y)=Fu(T;Y)\mathscr{F}_\mathscr{S}(T; Y) = \mathscr{F}_u(T; Y)。对于YY中的每个随行人员VV,条件(f(.,x),f(.,x′))∈W(V)(f(., x), f(., x')) \in W(V)表示所有t∈Tt \in T的(f(t,x),f(t,x′))∈V(f(t, x), f(t, x')) \in V。因此,说 x→f(.,x)x \to f(., x) 在 x0x_0 处连续(或一致连续)相当于说,对于 YY 的每个随行人员 VV,XX 中存在 x0x_0 的邻域 UU(或称说)。随行人员 MM XX) 使得关系 x∈Ux \in U [分别。 (x,x′)∈M(x, x') \in M] 意味着(f(t,x),f(t,x0))∈V(f(t, x), f(t, x_0)) \in V [分别。对于所有t∈Tt \in 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]。在一般情况下,我们必须表达,对于每个A∈SA \in \mathscr{S},XX的映射x→f(.,x)∣Ax \to f(., x)|A到Fu(A;Y)\mathscr{F}_u(A; Y)是连续的x0x_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∈SA \in \mathscr{S},HAH_A 在 x0x_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=HT = H 和 ff 是映射 (h,x)→h(x)(h, x) \to h(x) 的情况,将 H×XH \times X 翻译成YY;由于 f(.,x)f(., x) 是 HH 的映射 h→h(x)h \to h(x) 到 YY,我们看到:

推论 1 0CC6

令XX为拓扑(或均匀)空间,YY为均匀空间,HH子集为F(X;Y)\mathscr{F}(X; Y)。对于每个 x∈Xx \in X,令 x~\tilde{x} 表示 HH 中的映射 h→h(x)h \to h(x) 到YY。那么 HH 在 x0x_0 处等连续(或一致等连续)当且仅当 XX 的映射 x→x~x \to \tilde{x} 进入一致空间 Fu(H;Y)\mathscr{F}_u(H; Y) 在 x0x_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XX是紧的,则XX到Fu(H;Y)\mathscr{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:

推论 2 0CC7

令XX为紧凑空间,YY为均匀空间。那么 F(X;Y)\mathscr{F}(X; Y) 的每个等连续子集都是一致等连续的。

引用了 2 · 被以下引用 2

引用了 命题 9, X § 1, 命题 1

被以下引用 定义 2, 习题 18, § 2

现在假设我们有集合TT,拓扑空间XX,均匀空间YY和映射f:T×X→Yf : T \times X \to Y。让f~\tilde{f}表示XX的映射x→f(.,x)x \to f(., x)到Fu(T;Y)\mathscr{F}_u(T; Y),并让我们考虑T×Fu(T;Y)T \times \mathscr{F}_u(T; Y)的典范映射θ:(t,g)→g(t)\theta : (t, g) \to g(t)到YY。很明显图表

T×X→fY↓ιT×f~↑θT×Fu(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}

(其中 iTi_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∈Xx \in X,映射 f(.,x):t→f(t.,x)f(., x) : t \to f(t., x) 是连续的;然后我们可以在上面的图表中通过Cu(T;Y)\mathscr{C}_u(T; Y)来替换Fu(T;Y)\mathscr{F}_u(T; Y)。但我们知道θ\theta是从§ 1, no. 6、命题9连续而来;因此,如果 f~\tilde{f} 是连续的,则ff 是连续的。由于f~\tilde{f}的连续性可以借助命题1来表达,我们得到以下结果:

推论 3 0CC8

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∈Xx \in X,部分映射t→f(t,x)t \to 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) 形式 F(X;Y)\mathscr{F}(X; Y) 的等连续子集。

具体地,取T为F(X;Y)\mathscr{F}(X; Y)的子集H,f为H×XH \times X的典范映射(h,x)→h(x)(h, x) \to 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:

推论 4 0CC9

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×XH \times X 的 (h,x)→h(x)(h, x) \to 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∈Hh \in H*逐点*收敛到h0∈Hh_0 \in H,并且如果x∈Xx \in X收敛到x0x_0,那么h(x)h(x)收敛到h0(x0)h_0(x_0)。

推论 5 0CCA

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)和C(X;Z)\mathscr{C}(X; Z)被赋予逐点收敛的拓扑,则H×C(X;Y)H \times \mathscr{C}(X; Y)到C(X;Z)\mathscr{C}(X; Z)的映射(u,v)→u∘v(u, v) \to u \circ 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∈Xx \in X,H×C(X;Y)H \times \mathscr{C}(X; Y) 的映射 (u,v)→u(v(x))(u, v) \to u(v(x)) 是连续的。现在v→v(x)v \to 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)是H×YH \times Y到Z的连续映射;由于(u,v)→u(v(x))(u, v) \to u(v(x))是(u,y)→u(y)(u, y) \to u(y)和(u,v)→(u,v(x))(u, v) \to (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:

命题 2 0CCB

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) 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) 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 意味着,对于每个 x∈Xx \in X,

(f(t′,x),f(t′′,x))∈W. (f(t', x), f(t'', x)) \in W.

2) (x′,x′′)∈V(x', x'') \in V 意味着对于每个 t∈Tt \in T,

(f(t,x′),f(t,x′′))∈W. (f(t, x'), f(t, x'')) \in W.

现在很清楚,关系“(t′,t′′)∈U(t', t'') \in U和(x′,x′′)∈V(x', x'') \in V”暗示了(f(t′,x′),f(t′′,x′′))∈W^(f(t', x'), f(t'', x'')) \in \hat{W}、从而的结果。

特别地,取T为F(X;Y)\mathscr{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);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'') 的集合,使得所有 x∈Xx \in X 的 (h′(x),h′′(x))∈W(h'(x), h''(x)) \in 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:

推论 0CCC

令X,Y为两个一致的空间,并令H为F(X;Y)\mathscr{F}(X; Y)的子集。则 H 是一致等连续的,当且仅当 H×XH \times X 到 Y 中的映射 (h,x)→h(x)(h, x) \to 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) 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' 为连续(或一致连续)映射,令 g:Y→Y′g : Y \to Y' 为一致连续映射。

紧随定义,F(X;Y)\mathscr{F}(X; Y)的映射u→g∘u∘fu \to g \circ u \circ f进入F(X′;Y′)\mathscr{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。

命题 3 0CCD

令XX为拓扑(或制服)空间,令(Yi)i∈I(Y_i)_{i \in I}为制服空间的族,令YY为集合,对于每个i∈Ii \in I,令fif_i为映射 YY 变为YiY_i。令 YY 具有最粗糙的均匀性,使得所有 fif_i 均匀连续。为了使 F(X;Y)\mathscr{F}(X; Y) 的子集 HH 等连续(或一致等连续),对于每个 i∈Ii \in I,映射 u→fi∘uu \to f_i \circ u 下的 HH 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;Yi)\mathscr{F}(X; Y_i)。

被以下引用 1

被以下引用 命题 4

这是定义1和2的直接的推论和YY随从的定义。

命题 4 0CCE

令X,YX, Y为两个均匀的空间,并令HH为XX均匀连续的映射到YY的集合。令X^,Y^\hat{X}, \hat{Y}分别为X,YX, Y的Hausdorff完成,并让H~\tilde{H}表示映射u^:X^→Y^\hat{u} : \hat{X} \to \hat{Y}的集合,因为uu贯穿HH(章II, § 3, no. 7,命题) 15)。那么 HH 是一致等连续的当且仅当 H~\tilde{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→uYi↓j↓X^→u^Y^ \begin{array}{ccc} X & \xrightarrow{u} & Y \\ i \downarrow & & j \downarrow \\ \hat{X} & \xrightarrow{\hat{u}} & \hat{Y} \end{array}

是可交换的,其中 ii 和 jj 是典范映射;此外,XX(分别为YY)的均匀度在ii(分别为jj)和X^\hat{X}(分别为Y^\hat{Y})的均匀度下为逆像。因此,HH 是一致等连续的,当且仅当映射 u→j∘uu \to j \circ 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 YY 是 Hausdorff 且完备的情况;此外,如果H~\tilde{H}一致等连续,那么HH也是一致等连续的,因为它是映射u^→u^∘i\hat{u} \to \hat{u} \circ i下H~\tilde{H}的像;因此,当Y=Y^Y = \hat{Y}时,仍然需要证明逆命题。令VV为YY的封闭随从;到假设时,有XX的随从UU,这样关系(x,x′)∈U(x, x') \in U和u∈Hu \in H意味着(u(x),u(x′))∈V(u(x), u(x')) \in V。现在,如果U′U'是i×ii \times i下UU的像,则X^×X^\hat{X} \times \hat{X}中U′U'的闭包U′‾\overline{U'}是X^\hat{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'和u∈Hu \in H时,我们就有(u^(z),u^(z′))∈V(\hat{u}(z), \hat{u}(z')) \in V。由于 VV 是闭集且 u^\hat{u} 是连续的,因此对于所有 (t,t′)∈U′‾(t, t') \in \overline{U'} 和所有 u∈Hu \in H,我们也有 (u^(t),u^(t′))∈V(\hat{u}(t), \hat{u}(t')) \in V;这样就完成了证明。

命题 5 0CCF

令G,G′G, G'为两个具有左均匀性的拓扑群,并令HH为GG的同态到G′G'的集合。那么下面的条件是等价的: a) HH 在 GG 的单位元素 ee 处等连续, b) HH 等连续, c) HH 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'为单位元素e′e'之G′G'之邻域;那么,到假设时,GG中有ee的邻域VV,使得u(V)⊂V′u(V) \subset V'适用于所有u∈Hu \in H;因为 HH 的元素是同态,关系 x−1y∈Vx^{-1} y \in V 意味着我们有

(u(x))−1u(y)=u(x−1y)∈V′. (u(x))^{-1} u(y) = u(x^{-1} y) \in V'.
鉴于GG和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

命题 6 0CCG

令XX为拓扑(或均匀)空间,令YY为均匀空间,并令HH为F(X;Y)\mathscr{F}(X; Y)的子集。那么 HH 在点 x0∈Xx_0 \in X 等连续(或一致等连续)当且仅当 Fs(X;Y)\mathscr{F}_s(X; Y) 中 HH 的闭包 H‾\overline{H} 在 x0x_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 YY 的随行人员 VV,它在 Y×YY \times Y 关闭;通过假设,XX中有x0x_0的邻域UU(分别是XX的随行人员MM),这样关系x∈Ux \in U(分别是(x′,x′′)∈M(x', x'') \in M)意味着(h(x0),h(x))∈V(h(x_0), h(x)) \in V [分别。 (h(x′),h(x′′))∈V(h(x'), h(x'')) \in V] 对于所有h∈Hh \in H。由于VV已关闭,映射h∈F(X;Y)h \in \mathscr{F}(X; Y),其中满足关系(h(x0),h(x))∈V(h(x_0), h(x)) \in V适用于所有x∈Ux \in U[分别。 关系 (h(x′),h(x′′))∈V(h(x'), h(x'')) \in V 对于所有 (x′,x′′)∈M(x', x'') \in M] 形式 Fs(X;Y)\mathscr{F}_s(X; Y) 的封闭子集(§ 1, no. 2,注 6);由于此关闭子集包含HH,它包含H‾\overline{H}。因此,结果是,由于 YY 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

定理 1 0CCH

令XX为拓扑(或均匀)空间,令YY为均匀空间,并令HH为C(X;Y)\mathscr{C}(X; Y)的等连续(或均匀等连续)子集。那么 HH 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 XX 密集子集 DD 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HH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 YY 的随行人员 VV 和 XX 的紧致(或预紧致)子集 AA,存在 YY 的随行人员 WW 和有限子集 FF DD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

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.

首先假设 AA 是紧致的且 HH 等连续。给定YY的对称随行WW,每个点x∈Xx \in X都有邻域U(x)U(x),这样关系x′∈U(x)x' \in U(x)意味着所有u∈Hu \in H的(u(x), u(x′))∈W(u(x),\ u(x')) \in W。因此,我们可以通过开集合UiU_i的有限数覆盖紧集AA,这样,对于相同集合UiU_i的点x′, x′′x',\ x''的每个对,我们有(u(x′), u(x′′))∈W^(u(x'),\ u(x'')) \in \hat{W} 对于所有 u∈Hu \in H。令aia_i为D∩UiD \cap U_i的点,令FF为aia_i的集合,并假设(2)为真;那么对于每个x∈Ax \in A,都存在指标 ii,使得aia_i和xx属于到相同的集合UiU_i,因此我们有(u(x), u(ai))∈W^(u(x),\ u(a_i)) \in \hat{W}和(v(a′), v(x))∈W^(v(a'),\ v(x)) \in \hat{W};因此,只要选择WW使得W^⊂V\hat{W} \subset V,(2)就意味着(3)。

如果 AA 是预紧的且 HH 一致等连续,则我们应用命题 4 of no. 2; i(A)i(A)在X^\hat{X}中紧凑,i(D)i(D)在X^\hat{X}中密集,并且YY的随从在映射j×jj \times j下是Y^\hat{Y}的逆像就足够了注。

推论 0CCI

在定理 1 的假设下,F(X;Y)\mathscr{F}(X; Y)中HH相对于拓扑逐点收敛的闭包H‾\overline{H}与C(X;Y)\mathscr{C}(X; Y)中HH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} 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) 中;结果直接来自以下事实:在 H‾\overline{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XX为拓扑(或均匀)空间,令S\mathscr{S}为XX的覆盖,令YY为均匀空间和XX的映射的HH集合 YY使得对于每个A∈SA \in \mathscr{S}和每个u∈Hu \in H,uu到AA的限制是连续的(分别是均匀连续的)。然后,为了使HH相对于S\mathscr{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∈SA \in \mathscr{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∈SA \in \mathscr{S},限制的集合H∣A⊂F(A;Y)H|A \subset \mathscr{F}(A; Y)到HH的函数的AA是等连续的(或者一致等连续的)。

b) 对于每个 x∈Xx \in X,点 u(x)u(x) (u∈Hu \in H) 中的集合 H(x)⊂YH(x) \subset 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),FS(X;Y)\mathscr{F}_{\mathscr{S}}(X; Y)到YY的映射u→u(x)u \to u(x)是一致连续的;因此,如果 HH 是预紧的,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∈SA \in \mathscr{S}、点x0∈Ax_0 \in A以及YY的随行人员VV;由于HH是预紧的,它可以被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(ui)(u_i) / 元素 / HH,这样,对于每个u∈Hu \in H,我们有

(u(x), ui(x))∈Vfor all x∈A (u(x),\ u_i(x)) \in V \quad \text{for all } x \in A

至少一个指标 ii。

由于每个ui∣Au_i|A在x0x_0处连续(或均匀连续),因此AA中有x0x_0的邻域UiU_i(或AA的随行人员MiM_i),使得

x∈Ui  ⟹  (ui(x),ui(x0))∈V, x \in U_i \implies (u_i(x), u_i(x_0)) \in V,

(分别这样

(x′,x′′)∈Mi  ⟹  (ui(x′),ui(x′′))∈V.) (x', x'') \in M_i \implies (u_i(x'), u_i(x'')) \in V.)

令UU(或MM)为UiU_i(或MiM_i)的交;它是AA中x0x_0的邻域(分别是AA的随行人员)。对于每个u∈Hu \in H,有指标ii,其中(4)成立;为x0x_0和xx(分别为x′x'和x′′x'')写出条件(4),并考虑(5)[分别。 (6)],我们立即看到关系 x∈Ux \in U [分别。 (x′,x′′)∈M(x', x'') \in M] 意味着(u(x), u(x0))∈V∘(u(x),\ u(x_0)) \in \overset{\circ}{V} [分别。 (u(x′), u(x′′))∈V∘(u(x'),\ u(x'')) \in \overset{\circ}{V}],每个u∈Hu \in H;这就建立了a)。

2) 现在让我们证明,如果集合 A∈SA \in \mathscr{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 HH 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∣AH|A上,AA重合中点向收敛的一致性与AA中一致收敛的一致性;因此H∣AH|A在Fu(A;Y)\mathscr{F}_u(A; Y)中是预紧的,这意味着HH相对于S\mathscr{S}收敛的均匀性(§ 1, no. 2)是预紧的。

如果YY是预紧空间,则注自动满足定理2的条件b)。

推论 1 0CCK

令XX为拓扑(或一致)空间,令YY为豪斯多夫一致空间,并令HH为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∈Xx \in X,H(x)H(x) 在YY 中相对紧凑。那么 HH 相对于拓扑的紧凑(或预紧致)收敛而言,在 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}为Fs(X;Y)\mathscr{F}_s(X; Y)中HH的闭包。 H‾\overline{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)}(§ 1, no. 2,注6),因此H‾(x)\overline{H}(x)也相对紧凑;因此定理 2表明H‾\overline{H}相对于S\mathscr{S}收敛是预紧的,其中S\mathscr{S}表示XX的所有紧(或预紧)子集的集合。此外,由于 H(x)‾\overline{H(x)} 是紧致的,因此是完备的,H‾\overline{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} 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} 是紧致的,因为它是预紧致的、完备的和 Hausdorff (§ 1, no. 2, 命题 1)。

推论 2 0CCL

令XX为拓扑(或均匀)空间,令YY为完整的豪斯多夫均匀空间,并令HH为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∈Dx \in D,H(x)H(x) 在YY 中相对紧凑,其中DD 是XX 的稠密子集。那么 HH 在 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)对于所有x∈Xx \in X来说是相对紧的,因为我们可以应用推论1。由于YY是完整的,因此足以证明H(x)H(x)对于所有x∈Xx \in X来说是预紧的。现在,如果VV是YY的任何对称周边,则存在xx的邻域UU,使得(u(x),u(x′))∈V(u(x), u(x')) \in V对于所有x′∈Ux' \in U和所有u∈Hu \in H。到假设时,存在x′∈U∩Dx' \in U \cap D,并且由于H(x′)H(x')在YY中相对紧凑,因此存在点yk∈Yy_k \in Y的有限数,使得H(x′)H(x')包含在集合的并中V(yk)V(y_k);因此H(x)H(x)包含在集合V(yk)V(y_k)的并中,证明是完整的。

推论 3 0CCM

令 XX 为局部紧致空间,YY 为 C(X;Y)C(X; Y) 的 Hausdorff 均匀空间,HH 子集。那么 HH 在 Cc(X;Y)C_c(X; Y) 中相对紧,当且仅当 HH 等连续,并且对于所有 x∈Xx \in X,H(x)H(x) 在 YY 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HH在Cc(X;Y)C_c(X; Y)中相对紧,则HH是等连续的。现在每个点x∈Xx \in X都有一个紧邻域AA,并且从定理2可以得出H/AH/A是等连续的;这意味着HH在xx等连续,结果得到证明。

注 0CCN

令XX为拓扑空间,YY为均匀空间,S\mathscr{S}为XX的子集集合。 然后,在 FS(X;Y)\mathscr{F}_{\mathscr{S}}(X; Y) 的每个 预紧 子集 HH 上,S\mathscr{S} 收敛的均匀性与 B=⋃A∈SAB = \bigcup_{A \in \mathscr{S}} A 中逐点收敛的均匀性相同。 我们可以将约化转化为B=XB = X和YY是Hausdorff且完备的情况;因为如果jj为典范嵌入B→XB \to X且ii典范映射Y→Y^Y \to \hat{Y},则S\mathscr{S}在F(X;Y)\mathscr{F}(X; Y)上收敛的均匀性是S\mathscr{S}在F(B;Y^)\mathscr{F}(B; \hat{Y})上收敛的均匀性的逆像映射 θ:u→i∘u∘j\theta : u \to i \circ u \circ j (§ 1, no. 4, 命题 4),并且 HH 是预紧的当且仅当 θ(H)\theta(H) 是 (章 II, § 4, no. 2, 命题 3)。 既然如此,如果B=XB = X和YY是Hausdorff且完备,FS(X;Y)\mathscr{F}_{\mathscr{S}}(X; Y)是Hausdorff且完备(§ 1, no. 2,命题1和no. 5,定理1);因而,这个空间中HH的闭包H‾\overline{H}是*紧凑的*。 在H‾\overline{H}、拓扑逐点收敛是Hausdorff(§ 1, no. 2、命题1)并且比S\mathscr{S}收敛更粗糙;因而,这两个拓扑重合(章I, § 9, no. 4,定理2,推论3),因而S\mathscr{S}收敛和逐点收敛的一致性(章II, § 4, no. 1,定理1)。

引用了 6

引用了 定理 2, I § 9, 推论 3, I § 9, 命题 3, II § 4, 定理 1, II § 4, 命题 1, X § 1, 命题 4, X § 1

习题

参见习题为 § 2。

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