Толық метрикалық кеңістіктер


Пән: Математика, Геометрия
Жұмыс түрі:  Материал
Тегін:  Антиплагиат
Көлемі: 5 бет
Таңдаулыға:   

Толық метрикалық кеңістіктер

Анықтама. Егер Х метрикалық кеңістігінде оның элементтерінен тұратын кез келген іргелі тізбектің шегі болатын элемент бар болса, онда ол толық кеңістік деп аталады.

Яғни толық кеңістік - кез келген іргелі тізбек жинақты бола алатын кеңістік.

Бұл түсініктің маңызын түсіну үшін математикалық анализдегі R нақты сандар жиынының толықтығының күшін еске түсірейік. Мысалы, Коши критерийі бойынша сандар тізбегі { x n } R \left\{ x_{n} \right\} \subset R жинақты болуы үшін оның іргелі болуы ( x n x m 0 , n , m ) (\left x_{n} - x_{m} \right \rightarrow 0, \ \ n, m \rightarrow \infty) қажет және жеткілікті екені белгілі.

Толық метрикалық кеңістік ұғымының маңыздылығы бұл кеңістікте тізбектің жинақталатынын оның шегін таппай - ақ анықтауға болатынында.

Бұл бөлімде метрикалық кеңістікті толықтыру туралы теорема дәлелденеді.

Анықтама. Егер Х метрикалық кеңістігінде { x n } \left\{ x_{n} \right\} тізбегі үшін

lim n m ρ ( x n , x m ) = 0 \lim_{\begin{array}{r} n \rightarrow \infty \\ m \rightarrow \infty \end{array}}{\rho\left( x_{n}, x_{m} \right) = 0}

болса, онда оны іргелі немесе Коши тізбегі деп атайды. ε , N ( ε ) т і л і н д е е г е р ε > 0 ү ш і н N ( ε ) > 0 , ρ ( x n , x m ) > ε б о л с а , о н д а { x n } т і з б е г і і р г е л і д е й м і з ) . \varepsilon, \ N(\varepsilon) - тілінде\ егер\ \forall\varepsilon > 0\ үшін\ \exists N(\varepsilon) > 0, \rho\left( x_{n}, x_{m} \right) > \varepsilon\ болса, \ онда\ \left\{ x_{n} \right\}\ тізбегі\ іргелі\ дейміз) .

Анықтама. Егер Х метрикалық кеңістігінде кез келген іргелі тізбек жинақталатын болса, онда ол кеңістік толық деп аталады.

Мына қасиеттерді атап өтейік:

1) Кез келген жинақталатын тізбек іргелі тізбек. Шынында да, { x n } \left\{ x_{n} \right\} тізбегі х нүктесіне жинақталатын болса, онда үшбұрыш теңсіздігі бойынша ρ ( x n , x m ) ρ ( x n , x ) + ρ ( x , x m ) . \rho\left( x_{n}, x_{m} \right) \leq \rho\left( x_{n}, x \right) + \rho\left( x, x_{m} \right) . Бұдан іргелі тізбек ұғымы жинақталатын тізбек ұғымына қарағанда ауқымды түсінік болатынын байқаймыз.

2) Егер { x n } ρ 1 \left\{ x_{n} \right\}\ \ \rho_{1} метрикасы бойынша іргелі болса, онда ол эквивалентті ρ 1 \rho_{1} метрикасы бойынша да іргелі болады.

3) Метрикалық толық Х кеңістігінің тұйық ішкі X 0 X_{0} кеңістігінде де толықтық қасиет сақталады.

Шынында да, егер { x 0 } X 0 д е г і \left\{ x_{0} \right\}\ X_{0} - дегі іргелі тізбек болса, онда Х толық болуы себепті x 0 x_{0} табылып, n , x n x 0 . n \rightarrow \infty, \ x_{n} \rightarrow x_{0}. Ал X 0 X_{0} тұйық, олай болса x 0 X x_{0} \in X , яғни { x 0 } т і з б е г і X 0 \left\{ x_{0} \right\}\ тізбегі\ X_{0} жинақталады.

Егер X 0 X_{0} ішкі кеңістігінің тұйықтық қасиетін алып тастасақ, онда келтірілген тұжырым дұрыс емес. Мысалы, X = R 1 , а л X 0 X = R_{1}, \ ал\ X_{0} ретінде рационал сандар жиынын алсақ болғаны.

Толық метрикалық кеңістіктерге мысалдар

1 0 1^{0} . n өлшемді R n R_{n} векторлық кеңістігінде ρ ( x , y ) = k = 1 n x k y k \rho(x, y) = \sum_{k = 1}^{n}\left x_{k} - y_{k} \right өрнегімен алынған метриканы қарастырайық, мұнда x = ( x 1 , , x n ) , y = ( y 1 , , y n ) . R n x = \left( x_{1}, \ldots, x_{n} \right), \ \ y = \left( y_{1}, \ldots, y_{n} \right) . \ R_{n} кеңістігінің толықтығы R 1 R_{1} нақты сандар кеңістігінің толықтығынан шығады. Алдымен { x ( p ) } R n д а ғ ы \left\{ x^{(p) } \right\} \subset R_{n} - дағы\

{ x ( p ) } R n д а ғ ы ( x ( p ) = ( x ( p ) 1 , x ( p ) 2 , , x ( p ) n ) ) \left\{ x^{(p) } \right\} \subset R_{n} - дағы\ (x^{(p) } = ({x^{(p) }}_{1}, {x^{(p) }}_{2}, \ldots, {x^{(p) }}_{n}) )

іргелі тізбек болсын, яғни кез келген ε > 0 ү ш і н N ( ε ) > 0 \varepsilon > 0\ үшін\ N(\varepsilon) > 0 саны табылып, барлық р, q N ( ε ) б о л ғ а н д а k = 1 n x ( p ) k x ( q ) k < ε . q \geq N(\varepsilon) \ болғанда\ \sum_{k = 1}^{n}{\left {x^{(p) }}_{k} - {x^{(q) }}_{k} \right < \varepsilon}\ . Бұдан k = 1 , 2 , , n ү ш і н p , q N ( ε ) x ( p ) k x ( q ) k < ε , я ғ н и { x ( p ) k } R 1 д е k = 1, \ 2, \ \ldots, \ n\ \ үшін\ \forall p, \ q \geq N(\varepsilon) \ \ \left {x^{(p) }}_{k} - {x^{(q) }}_{k} \right < \varepsilon, \ \ яғни\ \left\{ {x^{(p) }}_{k} \right\}\ R_{1} - де іргелі тізбек. Ал R 1 R_{1} толық болуы себепті x k x_{k} саны табылады,

x k = lim p x ( p ) k ( k = 1 , 2 , , n ) x_{k} = \lim_{p \rightarrow \infty}{x^{(p) }}_{k}\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ (k = 1, 2, \ldots, n)

Сонымен x = ( x 1 , , x n ) R n x = (x_{1}, \ldots, x_{n}) \in R_{n} нүктесі табылды, олай болса R n R_{n} - толық кеңістік.

2 0 2^{0} . C [ a , b ] C\lbrack a, b\rbrack үзіліссіз функциялар жиыны толық. Егер { x n ( t ) } \left\{ x_{n}(t) \right\} арқылы осы кеңістіктегі іргелі тізбекті белгілесек, онда кез келген ε > 0 \varepsilon > 0 санына сәйкес N ( ε ) N(\varepsilon) табылып, n , m N ( ε ) \forall n, \ m \geq N(\varepsilon) үшін

max a 1 b x n ( t ) x m ( t ) < ε \max_{a \leq 1 \leq b}\left x_{n}(t) - x_{m}(t) \right < \varepsilon

Дербес жағдайда, тиянақты t = t 0 t = t_{0} - ді алсақ, онда { x n ( t ) } \left\{ x_{n}(t) \right\} сандар тізбегі іргелі болады. R 1 R_{1} нақты сандар кеңістігі толық болуы себепті бұл { x n ( t 0 ) } \left\{ x_{n}(t_{0}) \right\} тізбегі жинақты, онда x ( t 0 ) x(t_{0}) саны табылып, n n \rightarrow \infty x n ( t 0 ) x ( t 0 ) 0 . \left x_{n}(t_{0}) - x(t_{0}) \right \rightarrow 0. Дәл осылай әрбір t [ a , b ] t \in \lbrack a, b\rbrack үшін қайсыбір x = x ( t ) x = x(t) сандық функциясын құруға болады. Енді x ( t ) x(t) функциясының үзіліссіздігін және C [ a , b ] C\lbrack a, b\rbrack кеңістігінде n n \rightarrow \infty x n ( t ) x ( t ) x_{n}(t) \rightarrow x(t) дәлелдеу ғана қалды.

Есептің шартынан ε > 0 , N ( ε ) , n , m N ( ε ) \forall\varepsilon > 0, \ \exists N(\varepsilon), \ \forall n, \ m \geq N(\varepsilon) үшін x n ( t ) x m ( t ) < ε \left x_{n}(t) - x_{m}(t) \right < \varepsilon теңсіздігі барлық t [ a , b ] t \in \lbrack a, b\rbrack үшін орындалады. Егер n тиянақты және m m \rightarrow \infty болса, онда бұл теңсіздіктен әрбір t [ a , b ] t \in \lbrack a, b\rbrack үшін x n ( t ) x ( t ) < ε \left x_{n}(t) - x(t) \right < \varepsilon , сондықтан барлық n N ( ε ) n \geq N(\varepsilon) үшін max x n ( t ) x ( t ) ε . \max\left x_{n}(t) - x(t) \right \leq \varepsilon. Сонымен әрбір ε > 0 \varepsilon > 0 санына сәйкес бүтін N ( ε ) N(\varepsilon) саны табылып, барлық n N ( ε ) n \geq N(\varepsilon) үшін ρ ( x n , x ) ε \rho(x_{n}, x) \leq \varepsilon теңсіздігі орындалатындығы көрсетілді, яғни { x n } т і з б е г і C [ a , b ] \left\{ x_{n} \right\}\ тізбегі\ C\lbrack a, b\rbrack - да метрика бойынша x(t) функциясына жинақталады. Табылған x(t) функциясы үзіліссіз. Шынында да, кез келген t , t 0 [ a , b ] t, \ t_{0} \in \lbrack a, b\rbrack және еркін n үшін x ( t ) x ( t 0 ) x ( t ) x n ( t 0 ) + x n ( t 0 ) x n ( t ) + x 0 ( t ) x ( t 0 ) . \left x(t) - {x(t}_{0}) \right \leq \left x(t) - x_{n}\left( t_{0} \right) \right + \left x_{n}\left( t_{0} \right) - x_{n}(t) \right + \left x_{0}(t) - x\left( t_{0} \right) \right. Бұл теңсіздіктің оң жағындағы бірінші және үшінші қосылғыштары бірқалыпты жинақтылық бойынша жеткілікті үлкен n санын алу есебінен ε \varepsilon - нен кіші деп айтуға болады. Сондықтан жеткілікті үлкен және тиянақты n үшін x ( t ) x ( t 0 ) 2 ε + x n ( t ) x n ( t 0 ) . \left x(t) - x(t_{0}) \right \leq 2\varepsilon + \left x_{n}(t) - x_{n}\left( t_{0} \right) \right. x n ( t ) x_{n}(t) функциясының үзіліссіздігінен алынған ε > 0 ү ш і н δ > 0 т а б ы л ы п , t t 0 < δ \varepsilon > 0\ үшін\ \delta > 0\ табылып, \ \left t - t_{0} \right < \delta болғанда x n ( t ) x n ( t 0 ) > ε . \left x_{n}(t) - x_{n}\left( t_{0} \right) \right > \varepsilon. Олай болса, ε > 0 ү ш і н δ > 0 \varepsilon > 0\ үшін\ \delta > 0 саны табылып, t t 0 < δ б о л ғ а н д а x ( t ) x ( t 0 ) < 3 ε . \left t - t_{0} \right < \delta\ болғанда\ \left x(t) - {x(t}_{0}) \right < 3\varepsilon. Ал бұл x ( t ) x(t) функциясының t = t 0 t = t_{0} нүктесінде үзіліссіздігін көрсетеді. Мұндағы t 0 [ a , b ] t_{0} \in \lbrack a, b\rbrack аралығындағы еркін тиянықты сан болуынан x ( t ) x(t) функциясы осы аралықтың кез келген нүктесінде, демек, бүкіл [ a , b ] \lbrack a, b\rbrack - да үзіліссіз. Сонымен x ( t ) C [

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Жойылмалы эллиптік түрдегі оператордың бір класының оң анықталғандығы туралы
Топологиялық кеңістік, анықтамасы, мысалдар
Үшінші ретті дифференциалды операторлардың бір класының ядролығы
Гиперболалық түрдегі оператордың бір класының симметриялы болатындығы туралы мәселені зерттеу
МЕТРИКАЛЫҚ КЕҢІСТІКТЕ ЖИНАҚТАЛАТЫН ТІЗБЕКТЕР
Интегралдық кластарды кластарға бөлу
Рисс теоремасын Штурм-Ливилль есебі үшін пайдалану
КОМПАКТЫ ЖИЫНДАР ҰҒЫМЫ
Жойылмалы эллиптік түрдегі оператордың бір класының өз-өзіне түйіндестігі
Жинақтылық. Ашық және тұйық жиындар
Пәндер



Реферат Курстық жұмыс Диплом Материал Диссертация Практика Презентация Сабақ жоспары Мақал-мәтелдер 1‑10 бет 11‑20 бет 21‑30 бет 31‑60 бет 61+ бет Негізгі Бет саны Қосымша Іздеу Ештеңе табылмады :( Соңғы қаралған жұмыстар Қаралған жұмыстар табылмады Тапсырыс Антиплагиат Қаралған жұмыстар kz