意味 スカラーの表記法
仮にX {\displaystyle X} は体 上のベクトル空間であるK {\displaystyle \mathbb {K} } 実数 R {\displaystyle \mathbb {R} } または複素数 C 、 {\displaystyle \mathbb {C} ,} そしてどんな− ∞ ≤ r ≤ ∞ 、 {\displaystyle -\infty \leq r\leq \infty ,} させて B r = { 1 ∈ K : | 1 | < r } そして B ≤ r = { 1 ∈ K : | 1 | ≤ r } {\displaystyle B_{r}=\{a\in \mathbb {K} :|a|<r\}\quad {\text{ および }}\quad B_{\leq r}=\{a\in \mathbb {K} :|a|\leq r\}} は、それぞれ半径 r の開球 (閉球 ) を表す。r {\displaystyle r} でK {\displaystyle \mathbb {K} } 中心は0. {\displaystyle 0.} 集合の積を定義するK ⊆ K {\displaystyle K\subseteq \mathbb {K} } スカラーのセットA {\displaystyle A} ベクトルとしてK A = { k 1 : k ∈ K 、 1 ∈ A } 、 {\displaystyle KA=\{ka:k\in K,a\in A\},} そして、K ⊆ K {\displaystyle K\subseteq \mathbb {K} } 単一のベクトルでx {\displaystyle x} としてK x = { k x : k ∈ K } 。 {\displaystyle Kx=\{kx:k\in K\}。}
予備 バランスの取れたコアとバランスの取れた船体
サブセットS {\displaystyle S} のX {\displaystyle X} と言われているバランスが取れている 場合1 s ∈ S {\displaystyle as\in S} すべての人々のためにs ∈ S {\displaystyle s\in S} そしてすべてのスカラー1 {\displaystyle a} 満足| 1 | ≤ 1 ; {\displaystyle |a|\leq 1;} この条件はより簡潔に次のように記述できます。B ≤ 1 S ⊆ S 、 {\displaystyle B_{\leq 1}S\subseteq S,} そしてそれは、B ≤ 1 S = S 。 {\displaystyle B_{\leq 1}S=S.}
集合が与えられたT 、 {\displaystyle T,} 最小のバランスのとれたセット T 、 {\displaystyle T,} で示されるボール T 、 {\displaystyle \operatorname {bal} T,} と呼ばれる バランスの取れた船体 T {\displaystyle T} 最大のバランスセットはT 、 {\displaystyle T,} で示されるバルコア T 、 {\displaystyle \operatorname {balcore} T,} と呼ばれる バランスの取れたコア T 。 {\displaystyle T.} これらの集合は、以下の式で与えられる。 ボール T = ⋃ | c | ≤ 1 c T = B ≤ 1 T {\displaystyle \operatorname {bal} T~=~{\textstyle \bigcup \limits _{|c|\leq 1}}c\,T=B_{\leq 1}T} そして バルコア T = { ⋂ | c | ≥ 1 c T もし 0 ∈ T ∅ もし 0 ∉ T 、 {\displaystyle \operatorname {balcore} T~=~{\begin{cases}{\textstyle \bigcap \limits _{|c|\geq 1}}c\,T&{\text{ if }}0\in T\\\varnothing &{\text{ if }}0\not \in T,\\\end{cases}}} (これらの式は、バランスの取れた船体とバランスの取れたコアが常に存在し、かつ一意であることを示している。)T {\displaystyle T} バランスが取れているのは、それがバランスの取れた船体と等しい場合のみである(T = ボール T {\displaystyle T=\operatorname {bal} T} )またはそのバランスの取れたコア(T = バルコア T {\displaystyle T=\operatorname {balcore} T} この場合、これら3つの集合はすべて等しい。T = ボール T = バルコア T 。 {\displaystyle T=\operatorname {bal} T=\operatorname {balcore} T.}
もしc {\displaystyle c} 任意のスカラーであれば ボール ( c T ) = c ボール T = | c | ボール T {\displaystyle \operatorname {bal} (c\,T)=c\,\operatorname {bal} T=|c|\,\operatorname {bal} T} もしc ≠ 0 {\displaystyle c\neq 0} ゼロでない場合、または0 ∈ T {\displaystyle 0\in T} そしてまた バルコア ( c T ) = c バルコア T = | c | バルコア T 。 {\displaystyle \operatorname {balcore} (c\,T)=c\,\operatorname {balcore} T=|c|\,\operatorname {balcore} T.}
あるセットが別のセットを吸収する もしS {\displaystyle S} そしてA {\displaystyle A} は、X 、 {\displaystyle X,} それからA {\displaystyle A} と言われている吸収する S {\displaystyle S} 以下のいずれかの同等の条件を満たす場合:
定義 :現実が存在するr > 0 {\displaystyle r>0} そのためS ⊆ c A {\displaystyle S\,\subseteq \,c\,A} すべてのスカラーに対してc {\displaystyle c} 満足| c | ≥ r 。 {\displaystyle |c|\geq r.} あるいはもっと簡潔に言うと、S ⊆ ⋂ | c | ≥ r c A {\displaystyle S\;\subseteq \;{\textstyle \bigcap \limits _{|c|\geq r}}c\,A} 一部の人にとってr > 0. {\displaystyle r>0.} スカラー場がR {\displaystyle \mathbb {R} } そして直感的に「A {\displaystyle A} 吸収するS {\displaystyle S} 「」は、もしA {\displaystyle A} 常に「スケールアップ」または「インフレーション」されている(t A {\displaystyle tA} としてt → ∞ {\displaystyle t\to \infty } )そして最終的には (すべての正の値に対して)t > 0 {\displaystyle t>0} 十分に大きい)、すべてt A {\displaystyle tA} 含まれるS ; {\displaystyle S;} 同様に、t A {\displaystyle tA} 最終的には、S {\displaystyle S} すべての否定的なt < 0 {\displaystyle t<0} 十分に大きい規模である。 この定義は、基礎となるスカラー場の正準ノルム(つまり、絶対値)に依存します。 | ⋅ | {\displaystyle |\cdot |} )したがって、この定義はスカラー体上の通常のユークリッド位相と結びついています。結果として、 吸収集合 の定義(下記参照)もこの位相と結びついています。 現実が存在するr > 0 {\displaystyle r>0} そのためc S ⊆ A {\displaystyle c\,S\,\subseteq \,A} すべての非ゼロのスカラーに対して[ 注1 ] c ≠ 0 {\displaystyle c\neq 0} 満足| c | ≤ r 。 {\displaystyle |c|\leq r.} あるいはもっと簡潔に言うと、⋃ 0 < | c | ≤ r c S ⊆ A {\displaystyle {\textstyle \bigcup \limits _{0<|c|\leq r}}c\,S\,\subseteq \,A} 一部の人にとってr > 0. {\displaystyle r>0.} この結合は等しいので( B ≤ r ∖ { 0 } ) S 、 {\displaystyle \left(B_{\leq r}\setminus \{0\}\right)S,} どこB ≤ r ∖ { 0 } = { c ∈ K : 0 < | c | ≤ r } {\displaystyle B_{\leq r}\setminus \{0\}=\{c\in \mathbb {K} :0<|c|\leq r\}} 原点を取り除いた閉じた球体である場合、この条件は次のように言い換えることができます。( B ≤ r ∖ { 0 } ) S ⊆ A {\displaystyle \left(B_{\leq r}\setminus \{0\}\right)S\,\subseteq \,A} 一部の人にとってr > 0. {\displaystyle r>0.} 非厳密な不等式≤ {\displaystyle \,\leq \,} 厳密な不等式に置き換えることができる< 、 {\displaystyle \,<\,,} これが次の特徴づけです。 現実が存在するr > 0 {\displaystyle r>0} そのためc S ⊆ A {\displaystyle c\,S\,\subseteq \,A} すべての非ゼロのスカラーに対して[ 注1 ] c ≠ 0 {\displaystyle c\neq 0} 満足| c | < r 。 {\displaystyle |c|<r.} あるいはもっと簡潔に言うと、( B r ∖ { 0 } ) S ⊆ A {\displaystyle \left(B_{r}\setminus \{0\}\right)S\subseteq \,A} 一部の人にとってr > 0. {\displaystyle r>0.} ここB r ∖ { 0 } = { c ∈ K : 0 < | c | < r } {\displaystyle B_{r}\setminus \{0\}=\{c\in \mathbb {K} :0<|c|<r\}} 原点を取り除いた開いた球で、( B r ∖ { 0 } ) S = ⋃ 0 < | c | < r c S 。 {\displaystyle \left(B_{r}\setminus \{0\}\right)S\,=\,{\textstyle \bigcup \limits _{0<|c|<r}}c\,S.} もしA {\displaystyle A} がバランスの取れたセット である場合、このリストは以下のように拡張できます。
ゼロでないスカラーが存在するc ≠ 0 {\displaystyle c\neq 0} そのためS ⊆ c A 。 {\displaystyle S\;\subseteq \,c\,A.} もし0 ∈ A {\displaystyle 0\in A} すると要件c ≠ 0 {\displaystyle c\neq 0} 削除される可能性があります。 ゼロでないスカラーが存在する[ 注1 ] c ≠ 0 {\displaystyle c\neq 0} そのためc S ⊆ A 。 {\displaystyle c\,S\,\subseteq \,A.} もし0 ∈ A {\displaystyle 0\in A} (A {\displaystyle A} 吸収集合 である、または位相における原点の近傍である)場合、このリストは以下のように拡張できます。
存在するr > 0 {\displaystyle r>0} そのためc S ⊆ A {\displaystyle c\,S\;\subseteq \,A} すべてのスカラーに対してc {\displaystyle c} 満足| c | < r 。 {\displaystyle |c|<r.} あるいはもっと簡潔に言うと、B r S ⊆ A 。 {\displaystyle B_{r}\;S\,\subseteq \,A.} 存在するr > 0 {\displaystyle r>0} そのためc S ⊆ A {\displaystyle c\,S\;\subseteq \,A} すべてのスカラーに対してc {\displaystyle c} 満足| c | ≤ r 。 {\displaystyle |c|\leq r.} あるいはもっと簡潔に言うと、B ≤ r S ⊆ A 。 {\displaystyle B_{\leq r}S\,\subseteq \,A.} 包含B ≤ r S ⊆ A {\displaystyle B_{\leq r}S\,\subseteq \,A} と同等B ≤ 1 S ⊆ 1 r A {\displaystyle B_{\leq 1}S\,\subseteq \,{\tfrac {1}{r}}A} (以来B ≤ r = r B ≤ 1 {\displaystyle B_{\leq r}=r\,B_{\leq 1}} )。 なぜならB ≤ 1 S = ボール S 、 {\displaystyle B_{\leq 1}S\,=\,\operatorname {bal} \,S,} これは書き換えられる可能性がありますボール S ⊆ 1 r A 、 {\displaystyle \operatorname {bal} \,S\,\subseteq \,{\tfrac {1}{r}}A,} これにより、次の文が得られます。 存在するr > 0 {\displaystyle r>0} そのためボール S ⊆ r A 。 {\displaystyle \operatorname {bal} \,S\,\subseteq \,r\,A.} 存在するr > 0 {\displaystyle r>0} そのためボール S ⊆ バルコア ( r A ) 。 {\displaystyle \operatorname {bal} \,S\,\subseteq \,\operatorname {balcore} (r\,A).} 存在するr > 0 {\displaystyle r>0} そのためS ⊆ バルコア ( r A ) 。 {\displaystyle \;\;\;\;\;\;S\,\subseteq \,\operatorname {balcore} (r\,A).} 次の特徴付けは、上記の特徴付けと、すべてのスカラーに対してc 、 {\displaystyle c,} バランス の取れた船体A {\displaystyle A} 満たすボール ( c A ) = c ボール A = | c | ボール A {\displaystyle \,\operatorname {bal} (c\,A)=c\,\operatorname {bal} A=|c|\,\operatorname {bal} A\,} そして(0 ∈ A {\displaystyle 0\in A} )バランスの取れたコア が満足バルコア ( c A ) = c バルコア A = | c | バルコア A 。 {\displaystyle \,\operatorname {balcore} (c\,A)=c\,\operatorname {balcore} A=|c|\,\operatorname {balcore} A.} 存在するr > 0 {\displaystyle r>0} そのためS ⊆ r バルコア A 。 {\displaystyle \;\;\,S\,\subseteq \,r\,\operatorname {balcore} A.} 言葉で言えば、集合はA {\displaystyle A} それが、バランス のとれたコアの正のスカラー倍に含まれている場合A 。 {\displaystyle A.} 存在するr > 0 {\displaystyle r>0} そのためr S ⊆ バルコア A 。 {\displaystyle r\,S\subseteq \,\;\;\;\;\operatorname {balcore} A.} ゼロでないスカラーが存在する[ 注1 ] c ≠ 0 {\displaystyle c\neq 0} そのためc S ⊆ バルコア A 。 {\displaystyle c\,S\,\subseteq \,\operatorname {balcore} A.} 言葉で言えば、バランスの取れた核心は A {\displaystyle A} ゼロでないスカラー倍数を含むS 。 {\displaystyle S.} スカラーが存在するc {\displaystyle c} そのためボール S ⊆ c A 。 {\displaystyle \operatorname {bal} S\,\subseteq \,c\,A.} 言葉で言うと、A {\displaystyle A} バランスの取れた船体 を含むようにスケールできますS 。 {\displaystyle S.} スカラーが存在するc {\displaystyle c} そのためボール S ⊆ バルコア ( c A ) 。 {\displaystyle \operatorname {bal} S\,\subseteq \,\operatorname {balcore} (c\,A).} スカラーが存在するc {\displaystyle c} そのためS ⊆ バルコア ( c A ) 。 {\displaystyle \;\;\;\;\;\;S\,\subseteq \,\operatorname {balcore} (c\,A).} 言葉で言うと、A {\displaystyle A} バランスの取れたコア がS 。 {\displaystyle S.} スカラーが存在するc {\displaystyle c} そのためS ⊆ c バルコア A 。 {\displaystyle \;\;\;\;\;\;S\,\subseteq \,c\,\operatorname {balcore} A.} スカラーが存在するc {\displaystyle c} そのためボール S ⊆ c バルコア ( A ) 。 {\displaystyle \operatorname {bal} S\,\subseteq \,c\,\operatorname {balcore} (A).} 言葉で言えば、バランスの取れた核心は A {\displaystyle A} バランスの取れた船体 を含むようにスケールできますS 。 {\displaystyle S.} バランスの取れたコアA {\displaystyle A} バランスの取れた船体を吸収するS {\displaystyle S} (この定義条件以外の「吸収する」の定義条件による)。 もし0 ∉ S {\displaystyle 0\not \in S} または0 ∈ A {\displaystyle 0\in A} そして、このリストには以下を含めることができます。
A ∪ { 0 } {\displaystyle A\cup \{0\}} 吸収するS {\displaystyle S} (この定義条件以外の「吸収する」の定義条件による)。 言い換えると、A {\displaystyle A} に置き換えられる可能性があるA ∪ { 0 } {\displaystyle A\cup \{0\}} 上記の特徴付けにおいて、0 ∉ S {\displaystyle 0\not \in S} (あるいは、もし0 ∈ A {\displaystyle 0\in A} ) 点を吸収する集合
セットはポイントを吸収する x {\displaystyle x} シングルトンセット を吸収する場合{ x } 。 {\displaystyle \{x\}.} セットA {\displaystyle A} 原点を吸収するのは、それが原点を含んでいる場合に限る。つまり、0 ∈ A 。 {\displaystyle 0\in A.} 以下に詳述するように、セットは吸収性があると言われています。X {\displaystyle X} もしそれがすべてのポイントを吸収するならばX 。 {\displaystyle X.}
ある集合が別の集合を吸収するというこの概念は、他の定義でも用いられています。位相ベクトル空間 の部分集合X {\displaystyle X} 集合が原点のすべての近傍に吸収される場合、その集合は有界である と呼ばれる。集合がすべての有界部分集合を吸収する場合、その集合は吸収性であると呼ばれる。
最初の例
すべての集合は空集合を吸収するが、空集合は空でない集合を吸収しない。単一要素集合{ 0 } {\displaystyle \{\mathbf {0} \}} 原点を含む唯一の単一部分集合は、自身を吸収する。
仮にX {\displaystyle X} 等しくR 2 {\displaystyle \mathbb {R} ^{2}} またはC 。 {\displaystyle \mathbb {C} .} もしA := S 1 ∪ { 0 } {\displaystyle A:=S^{1}\cup \{\mathbf {0} \}} は単位円 (原点を中心とする)です0 {\displaystyle \mathbf {0} } )原点と合わせて、{ 0 } {\displaystyle \{\mathbf {0} \}} は、唯一の空でない集合です。A {\displaystyle A} 吸収する。さらに、空でない部分集合は存在 しない。 X {\displaystyle X} それは単位円に吸収されるS 1 。 {\displaystyle S^{1}.} 対照的に、原点のすべての近傍 は 、X {\displaystyle X} (したがって、特に、すべての単一要素部分集合/点を吸収します。)
吸収セット サブセットA {\displaystyle A} ベクトル空間のX {\displaystyle X} 野原を越えてK {\displaystyle \mathbb {K} } と呼ばれる吸収性 (または 吸収性 ) サブセット X {\displaystyle X} そして、吸収する X {\displaystyle X} 以下のいずれかの同等の条件を満たす場合(定義から始めて、各条件が前の条件から容易に導かれるように順序付けされている):
意味 :A {\displaystyle A} あらゆる点を吸収する X ; {\displaystyle X;} つまり、すべてのx ∈ X 、 {\displaystyle x\in X,} A {\displaystyle A} 吸収する { x } 。 {\displaystyle \{x\}.} 特に、A {\displaystyle A} 吸収できない0 ∉ A 。 {\displaystyle 0\not \in A.} すべての吸収集合は原点を含まなければならない。 A {\displaystyle A} すべての有限部分集合を吸収するX 。 {\displaystyle X.} すべてのx ∈ X 、 {\displaystyle x\in X,} 現実が存在するr > 0 {\displaystyle r>0} そのためx ∈ c A {\displaystyle x\in cA} 任意のスカラーに対してc ∈ K {\displaystyle c\in \mathbb {K} } 満足| c | ≥ r 。 {\displaystyle |c|\geq r.} すべてのx ∈ X 、 {\displaystyle x\in X,} 現実が存在するr > 0 {\displaystyle r>0} そのためc x ∈ A {\displaystyle cx\in A} 任意のスカラーに対してc ∈ K {\displaystyle c\in \mathbb {K} } 満足| c | ≤ r 。 {\displaystyle |c|\leq r.} すべてのx ∈ X 、 {\displaystyle x\in X,} 現実が存在するr > 0 {\displaystyle r>0} そのためB r x ⊆ A 。 {\displaystyle B_{r}x\subseteq A.} ここB r = { c ∈ K : | c | < r } {\displaystyle B_{r}=\{c\in \mathbb {K} :|c|<r\}} は半径の開いた球ですr {\displaystyle r} 原点を中心とするスカラー場において、B r x = { c x : c ∈ B r } = { c x : c ∈ K そして | c | < r } 。 {\displaystyle B_{r}x=\left\{cx:c\in B_{r}\right\}=\{cx:c\in \mathbb {K} {\text{ and }}|c|<r\}.} 閉じたボールは、開いたボールの代わりに使用できます。 なぜならB r x ⊆ K x = スパン { x } 、 {\displaystyle B_{r}x\subseteq \mathbb {K} x=\operatorname {span} \{x\},} 包含B r x ⊆ A {\displaystyle B_{r}x\subseteq A} 成り立つのは、B r x ⊆ A ∩ K x 。 {\displaystyle B_{r}x\subseteq A\cap \mathbb {K} x.} これは次の主張を証明する。 すべてのx ∈ X 、 {\displaystyle x\in X,} 現実が存在するr > 0 {\displaystyle r>0} そのためB r x ⊆ A ∩ K x 、 {\displaystyle B_{r}x\subseteq A\cap \mathbb {K} x,} どこK x = スパン { x } 。 {\displaystyle \mathbb {K} x=\operatorname {span} \{x\}.} トポロジーへの接続 : もしK x {\displaystyle \mathbb {K} x} に通常のハウスドルフユークリッド位相 を与えると、集合はB r x {\displaystyle B_{r}x} は、 K x ; {\displaystyle \mathbb {K} x;} したがって、現実が存在するr > 0 {\displaystyle r>0} そのためB r x ⊆ A ∩ K x {\displaystyle B_{r}x\subseteq A\cap \mathbb {K} x} かつその場合に限りA ∩ K x {\displaystyle A\cap \mathbb {K} x} は、K x 。 {\displaystyle \mathbb {K} x.} その結果、A {\displaystyle A} この条件を満たすのは、すべてのx ∈ X 、 {\displaystyle x\in X,} A ∩ スパン { x } {\displaystyle A\cap \operatorname {span} \{x\}} 近隣地域0 {\displaystyle 0} で スパン { x } = K x {\displaystyle \operatorname {span} \{x\}=\mathbb {K} x} いつスパン { x } {\displaystyle \operatorname {span} \{x\}} ユークリッド位相が与えられる。これにより、次の特徴付けが得られる。1次元ベクトル空間上の唯一のTVS位相[ 注2 ] は、(非ハウスドルフ)自明位相 とハウスドルフユークリッド位相である。X {\displaystyle X} 形式はK x = スパン { x } {\displaystyle \mathbb {K} x=\operatorname {span} \{x\}} ゼロでない いくつかのx ∈ X {\displaystyle x\in X} そしてこの1次元空間K x {\displaystyle \mathbb {K} x} (ユニークな)ハウスドルフベクトル位相 、そしてマップK → K x {\displaystyle \mathbb {K} \to \mathbb {K} x} 定義されるc ↦ c x {\displaystyle c\mapsto cx} は必然的にTVS 同型写像 である(通常、K {\displaystyle \mathbb {K} } は、ユークリッド計量 によって誘導される標準的なユークリッド位相 を備えている。 A {\displaystyle A} 原点を含み、すべての 1 次元ベクトル部分空間に対してY {\displaystyle Y} のX 、 {\displaystyle X,} A ∩ Y {\displaystyle A\cap Y} は、Y {\displaystyle Y} いつY {\displaystyle Y} には独自のハウスドルフベクトル位相 (つまりユークリッド位相 )が与えられます。 この特徴付けにおいてユークリッド位相が区別される理由は、最終的にはTVS位相の定義要件[ 注2 ] であるスカラー乗算に由来する。K × X → X {\displaystyle \mathbb {K} \times X\to X} スカラー場が連続である場合K {\displaystyle \mathbb {K} } この(ユークリッド)位相が与えられます。 0 {\displaystyle 0} -近傍は吸収的である: この条件は、すべての位相ベクトル空間 (TVS)の原点のすべての近傍が必然的に吸収的である理由についての洞察を与えます。U {\displaystyle U} TVSの起源の近隣X {\displaystyle X} すると、すべての 1 次元ベクトル部分空間に対してY 、 {\displaystyle Y,} U ∩ Y {\displaystyle U\cap Y} は、Y {\displaystyle Y} いつY {\displaystyle Y} によって誘導される部分空間トポロジー が備わっている。X 。 {\displaystyle X.} この部分空間トポロジーは常にベクトルトポロジーであり[ 注2 ] 、Y {\displaystyle Y} は 1 次元であり、その上のベクトル位相はハウスドルフ ユークリッド位相 と自明な位相のみであり、自明な位相 はユークリッド位相の部分集合です。したがって、これらのベクトル位相のどれが 上にあるかに関わらず、Y 、 {\displaystyle Y,} セットU ∩ Y {\displaystyle U\cap Y} 起源の近隣になりますY {\displaystyle Y} その固有のハウスドルフベクトル位相(ユークリッド位相)に関して。[ 注3 ] したがってU {\displaystyle U} 夢中になれる。A {\displaystyle A} 原点を含み、すべての 1 次元ベクトル部分空間に対してY {\displaystyle Y} のX 、 {\displaystyle X,} A ∩ Y {\displaystyle A\cap Y} 夢中になっているY {\displaystyle Y} (これ以外の「吸収する」という定義条件による)。 この特徴付けは、X {\displaystyle X} どのよう にA {\displaystyle A} 1 次元 (または 0 次元) ベクトル部分空間に関して、X 。 {\displaystyle X.} 対照的に、有限次元ベクトル部分空間の場合Z {\displaystyle Z} のX {\displaystyle X} 寸法があるn > 1 {\displaystyle n>1} そして独自のハウスドルフTVSトポロジーを備えているので、A ∩ Z {\displaystyle A\cap Z} 夢中になることZ {\displaystyle Z} もはや保証するには不十分であるA ∩ Z {\displaystyle A\cap Z} は、Z {\displaystyle Z} (ただし、これは依然として必要条件となる)。これが起こるためには、A ∩ Z {\displaystyle A\cap Z} 凸でバランスが取れていて閉じている 吸収集合であることZ {\displaystyle Z} (このような集合はバレル と呼ばれ、原点の近傍になります。Z {\displaystyle Z} なぜなら、すべての有限次元ユークリッド空間はZ 、 {\displaystyle Z,} 樽型の空間 です。 もしK = R {\displaystyle \mathbb {K} =\mathbb {R} } そして、このリストに以下を追加できます。
代数的内部 A {\displaystyle A} 起源(つまり、0 ∈ 私 A {\displaystyle 0\in {}^{i}A} ) もしA {\displaystyle A} バランス が取れている場合は、このリストに以下を追加できます。
すべてのx ∈ X 、 {\displaystyle x\in X,} スカラーが存在するc ≠ 0 {\displaystyle c\neq 0} そのためx ∈ c A {\displaystyle x\in cA} (または同等に、c x ∈ A {\displaystyle cx\in A} ) すべてのx ∈ X 、 {\displaystyle x\in X,} スカラーが存在するc {\displaystyle c} そのためx ∈ c A 。 {\displaystyle x\in cA.} もしA {\displaystyle A} 凸型 または バランス型 である場合、このリストに以下を追加できます。
すべてのx ∈ X 、 {\displaystyle x\in X,} 正の実在が存在するr > 0 {\displaystyle r>0} そのためr x ∈ A 。 {\displaystyle rx\in A.} バランスの取れた セットの証明A {\displaystyle A} この条件を満たすことは必然的にX {\displaystyle X} 上記の条件(10)と事実から、c A = | c | A {\displaystyle cA=|c|A} すべてのスカラーに対してc ≠ 0 {\displaystyle c\neq 0} (どこr := | c | > 0 {\displaystyle r:=|c|>0} (実在する)。凸 集合の証明A {\displaystyle A} この条件を満たすことは必然的にX {\displaystyle X} それほど自明ではない(しかし難しくはない)。詳細な証明はこの脚注[ 証明1 ] に記載されており、以下に概要を示す。 証明の要約 : 仮定により、任意 の非ゼロに対して0 ≠ y ∈ X 、 {\displaystyle 0\neq y\in X,} 正の実数を選ぶことは可能ですr > 0 {\displaystyle r>0} そしてR > 0 {\displaystyle R>0} そのためR y ∈ A {\displaystyle Ry\in A} そしてr ( − y ) ∈ A {\displaystyle r(-y)\in A} 凸集合A ∩ R y {\displaystyle A\cap \mathbb {R} y} 開区間を含む( − r 、 R ) y = 定義 { t y : − r < t < R 、 t ∈ R } 、 {\displaystyle (-r,R)y\,{\stackrel {\scriptscriptstyle {\text{def}}}{=}}\,\{ty:-r<t<R,t\in \mathbb {R} \},} 起源を含む(A ∩ R y {\displaystyle A\cap \mathbb {R} y} は、私たちが識別するため、区間 と呼ばれます。R y {\displaystyle \mathbb {R} y} とR {\displaystyle \mathbb {R} } 空でない凸部分集合R {\displaystyle \mathbb {R} } (区間)K y {\displaystyle \mathbb {K} y} その独自のハウスドルフベクトル位相構造 を示す必要がある。A ∩ K y {\displaystyle A\cap \mathbb {K} y} は、K y 。 {\displaystyle \mathbb {K} y.} もしK = R {\displaystyle \mathbb {K} =\mathbb {R} } これで終わりなので、K = C 。 {\displaystyle \mathbb {K} =\mathbb {C} .} セットS = 定義 ( A ∩ R y ) ∪ ( A ∩ R ( 私 y ) ) ⊆ A ∩ ( C y ) {\displaystyle S\,{\stackrel {\scriptscriptstyle {\text{def}}}{=}}\,(A\cap \mathbb {R} y)\,\cup \,(A\cap \mathbb {R} (iy))\,\subseteq \,A\cap (\mathbb {C} y)} は、それぞれが原点を含む開部分区間を含む2つの区間の和集合であり、さらに、これら2つの区間の交点はまさに原点である。したがって、の四角形 凸包はS 、 {\displaystyle S,} これは凸集合に含まれるA ∩ C y 、 {\displaystyle A\cap \mathbb {C} y,} 原点の周りに明らかに開いた球体が含まれている。◼ {\displaystyle \blacksquare } すべてのx ∈ X 、 {\displaystyle x\in X,} 正の実在が存在するr > 0 {\displaystyle r>0} そのためx ∈ r A 。 {\displaystyle x\in rA.} この条件は以下と同等です: すべてのx ∈ X {\displaystyle x\in X} セットに属する⋃ 0 < r < ∞ r A = { r 1 : 0 < r < ∞ 、 1 ∈ A } = ( 0 、 ∞ ) A 。 {\displaystyle {\textstyle \bigcup \limits _{0<r<\infty }}rA=\{ra:0<r<\infty ,a\in A\}=(0,\infty )A.} これは、以下の場合に限り発生します。X = ( 0 、 ∞ ) A 、 {\displaystyle X=(0,\infty )A,} これにより、次の特徴が明らかになる。 ( 0 、 ∞ ) A = X 。 {\displaystyle (0,\infty )A=X.} 任意の部分集合に対して、T {\displaystyle T} のX 、 {\displaystyle X,} ( 0 、 ∞ ) T = X {\displaystyle (0,\infty )T=X} かつその場合に限りT ∩ ( 0 、 ∞ ) x ≠ ∅ {\displaystyle T\cap (0,\infty )x\neq \varnothing } すべてのx ∈ X 、 {\displaystyle x\in X,} どこ( 0 、 ∞ ) x = 定義 { r x : 0 < r < ∞ } 。 {\displaystyle (0,\infty )x\,{\stackrel {\scriptscriptstyle {\text{def}}}{=}}\,\{rx:0<r<\infty \}.} すべてのx ∈ X 、 {\displaystyle x\in X,} A ∩ ( 0 、 ∞ ) x ≠ ∅ 。 {\displaystyle A\cap (0,\infty )x\neq \varnothing .} もし0 ∈ A {\displaystyle 0\in A} (A {\displaystyle A} 吸収性を持つ) ならば、すべての非ゼロに対して上記の条件のいずれかをチェックすれば十分である。x ∈ X 、 {\displaystyle x\in X,} すべてではなくx ∈ X 。 {\displaystyle x\in X.}
例と十分条件
セットが魅力的であるためには 任意のノルムベクトル空間 (または半ノルムベクトル空間 )の単位球 は吸収性を持つ。より一般的には、X {\displaystyle X} が位相ベクトル空間 (TVS) である場合、原点の任意の近傍はX {\displaystyle X} 夢中になっているX 。 {\displaystyle X.} この事実は、「吸収する」という性質を定義する主な動機の1つである。X 。 {\displaystyle X.} 「
吸収集合のすべてのスーパーセットは吸収集合です。したがって、(1 つ以上の)吸収集合の任意の族の和集合は吸収集合です。有限個の吸収部分集合の共通部分は、再び吸収部分集合になります。ただし、開球は( − r n 、 − r n ) {\displaystyle (-r_{n},-r_{n})} 半径r n = 1 、 1 / 2 、 1 / 3 、 … {\displaystyle r_{n}=1,1/2,1/3,\ldots } すべてはX := R {\displaystyle X:=\mathbb {R} } それらの交点⋂ n ∈ N ( − 1 / n 、 1 / n ) = { 0 } {\displaystyle \bigcap _{n\in \mathbb {N} }(-1/n,1/n)=\{0\}} 吸収しない。
もしD ≠ ∅ {\displaystyle D\neq \varnothing } が円盤 (凸でバランスの取れた部分集合)である場合スパン D = ⋃ n = 1 ∞ n D ; {\displaystyle \operatorname {span} D={\textstyle \bigcup \limits _{n=1}^{\infty }}nD;} したがって特に、ディスクD ≠ ∅ {\displaystyle D\neq \varnothing } は常に吸収部分集合であるスパン D 。 {\displaystyle \operatorname {span} D.} したがって、D {\displaystyle D} ディスクはX 、 {\displaystyle X,} それからD {\displaystyle D} 夢中になっているX {\displaystyle X} かつその場合に限りスパン D = X 。 {\displaystyle \operatorname {span} D=X.} この結論は、セットがD ≠ ∅ {\displaystyle D\neq \varnothing } バランスが取れているが凸ではない。例えば、和集合D {\displaystyle D} のx {\displaystyle x} そしてy {\displaystyle y} 軸X = R 2 {\displaystyle X=\mathbb {R} ^{2}} は、吸収しない非凸平衡集合です。スパン D = R 2 。 {\displaystyle \operatorname {span} D=\mathbb {R} ^{2}.}
全射線形作用素による吸収集合の像は再び吸収集合となる。線形作用素による吸収部分集合(終域)の逆像は再び吸収集合となる(終域において)。A {\displaystyle A} 吸収すると、対称セット についても同じことが言える⋂ | u | = 1 u A ⊆ A 。 {\displaystyle {\textstyle \bigcap \limits _{|u|=1}}uA\subseteq A.}
補助的な基準空間
もしW {\displaystyle W} 凸型 で吸収型X {\displaystyle X} 次に、対称セット D := ⋂ | u | = 1 u W {\displaystyle D:={\textstyle \bigcap \limits _{|u|=1}}uW} 凸でバランスが取れている( 絶対凸集合 またはディスク とも呼ばれる)ことに加えて、X 。 {\displaystyle X.} これはミンコフスキー関数が p D : X → R {\displaystyle p_{D}:X\to \mathbb {R} } のD {\displaystyle D} セミノーマル になるX 、 {\displaystyle X,} それによって( X 、 p D ) {\displaystyle \left(X,p_{D}\right)} 正準擬似計量 位相を持つ半ノルム空間 へ。スカラー倍の集合r D {\displaystyle rD} としてr {\displaystyle r} 範囲は{ 1 2 、 1 3 、 1 4 、 … } {\displaystyle \left\{{\tfrac {1}{2}},{\tfrac {1}{3}},{\tfrac {1}{4}},\ldots \right\}} (または、ゼロでないスカラーの任意の集合に対して)0 {\displaystyle 0} (極限点として)は、この局所凸 トポロジーの原点における吸収ディスクの 近傍基底 を形成します。X {\displaystyle X} は位相ベクトル空間 であり、この凸吸収部分集合がW {\displaystyle W} は、の有界部分集合 でもある。X 、 {\displaystyle X,} そうすれば、吸収ディスクについても同様のことが言えるだろう。D := ⋂ | u | = 1 u W ; {\displaystyle D:={\textstyle \bigcap \limits _{|u|=1}}uW;} さらにD {\displaystyle D} 非自明なベクトル部分空間を含まない場合p D {\displaystyle p_{D}} 標準 となり、( X 、 p D ) {\displaystyle \left(X,p_{D}\right)} 補助ノルム空間 と呼ばれるものを形成する。 このノルム空間がバナッハ空間 である場合、D {\displaystyle D} これはバナッハ円盤 と呼ばれます。