Linear operator related to topological vector spaces
数学において、 原子核演算子は アレクサンダー・グロタンディーク が博士論文で 導入した重要な線型演算子のクラスです。原子核演算子は、2つの 位相ベクトル空間 (TVS)の 射影テンソル積 と密接に結びついています。
準備と表記 全体を通して、 X 、 Y 、 Zを 位相ベクトル空間 (TVS)、 L : X → Y を線型演算子とします(特に断りのない限り、連続性の仮定は行いません)。
2つの局所凸 TVS X と Y の 射影 テンソル積 はで表され 、この空間の完備化はで表され ます X ⊗ π Y {\displaystyle X\otimes _{\pi }Y} X ⊗ ^ π Y {\displaystyle X{\widehat {\otimes }}_{\pi }Y} L : X → Y は 、線型かつ連続で、 開写像 であるとき、 位相準同型 写像または 準同型 写像 である。ここで、 L の像 は、 Y によって誘導される 部分空間位相 を持つ 。 L : X → Im L {\displaystyle L:X\to \operatorname {Im} L} Im L {\displaystyle \operatorname {Im} L} S が X の部分空間である 場合 、商写像 X → X / S と標準射影 S → X はどちらも準同型である。 連続線型写像X → Z (または連続双線型写像) の集合は、L( X , Z ) (または B( X , Y ; Z )) で表される。ここで、 Z が基礎スカラー体である場合は、代わりに L( X ) (または B( X , Y ))と書くことができる。 X × Y → Z {\displaystyle X\times Y\to Z} 任意の線型写像は 、次のように標準分解できる。 ここで、は L に関連付けられた 標準単射 と呼ばれる 全単射 を定義する 。 L : X → Y {\displaystyle L:X\to Y} X → X / ker L → L 0 Im L → Y {\displaystyle X\to X/\ker L\;\xrightarrow {L_{0}} \;\operatorname {Im} L\to Y} L 0 ( x + ker L ) := L ( x ) {\displaystyle L_{0}\left(x+\ker L\right):=L(x)} X * またはは、 X の 連続双対空間を表す X ′ {\displaystyle X'} 説明の明確さを高めるために、 記号の後にプライムを付けて の元を書くという一般的な慣例を使用します(例: は の元を表し 、導関数などではなく、変数 x と は 何らかの関連がある必要はありません)。 X ′ {\displaystyle X'} x ′ {\displaystyle x'} X ′ {\displaystyle X'} x ′ {\displaystyle x'} X # {\displaystyle X^{\#}} はX の 代数的双対空間 を表します(これは 、連続かどうかにかかわらず、 X 上のすべての線型関数のベクトル空間です)。 ヒルベルト空間からそれ自身への 線型写像 L : H → Hは 、任意のに対してとなる とき、 正と 呼ばれます。この場合、 L の 平方根 と呼ばれる唯一の正写像 r : H → H が存在し、となる 。 ⟨ L ( x ) , x ⟩ ≥ 0 {\displaystyle \langle L(x),x\rangle \geq 0} x ∈ H {\displaystyle x\in H} L = r ∘ r {\displaystyle L=r\circ r} がヒルベルト空間間の任意の連続線型写像である とき、 は常に正である。ここで、 R : H → H を その正の平方根、つまり L の 絶対値 を表すものとする。 まず、 を に 設定し、 連続的に まで 拡張することによって を定義し 、次に を に設定して を に設定し、この写像を のすべてまで線型的に拡張することによって U を定義 し 、 この 写像 は 射影 等長写像であり、 である 。 L : H 1 → H 2 {\displaystyle L:H_{1}\to H_{2}} L ∗ ∘ L {\displaystyle L^{*}\circ L} U : H 1 → H 2 {\displaystyle U:H_{1}\to H_{2}} Im R {\displaystyle \operatorname {Im} R} U ( x ) = L ( x ) {\displaystyle U(x)=L(x)} x = R ( x 1 ) ∈ Im R {\displaystyle x=R\left(x_{1}\right)\in \operatorname {Im} R} U {\displaystyle U} Im R ¯ {\displaystyle {\overline {\operatorname {Im} R}}} ker R {\displaystyle \ker R} U ( x ) = 0 {\displaystyle U(x)=0} x ∈ ker R {\displaystyle x\in \ker R} H 1 {\displaystyle H_{1}} U | Im R : Im R → Im L {\displaystyle U{\big \vert }_{\operatorname {Im} R}:\operatorname {Im} R\to \operatorname {Im} L} L = U ∘ R {\displaystyle L=U\circ R} 線型写像は、 X における原点の 近傍 Uが存在し、 Y において プレコンパクトで ある とき、 コンパクト または 完全連続と 呼ばれます 。 Λ : X → Y {\displaystyle \Lambda :X\to Y} Λ ( U ) {\displaystyle \Lambda (U)} ヒルベルト空間において、正のコンパクト線型作用素、例えば L : H → H は、20世紀初頭にフレドホルムと F. リースによって発見された単純なスペクトル分解を持ちます。
正の数の減少する列があり、有限であるか0に収束するかのいずれかであり、 H (i = 1, 2, ) の 非ゼロの有限次元部分空間の列が あり、次の性質を持ちます。(1) 部分空間 は互いに直交する。(2) すべての i とすべての に対して 、 である。(3) によって張られる部分空間の直交は L の核に等しい 。 r 1 > r 2 > ⋯ > r k > ⋯ {\displaystyle r_{1}>r_{2}>\cdots >r_{k}>\cdots } V i {\displaystyle V_{i}} … {\displaystyle \ldots } V i {\displaystyle V_{i}} x ∈ V i {\displaystyle x\in V_{i}} L ( x ) = r i x {\displaystyle L(x)=r_{i}x} ⋃ i V i {\textstyle \bigcup _{i}V_{i}}
位相の表記法 σ ( X , X ′ )は、 X ′ のすべての写像を連続に する X 上の 最も粗い位相 を表し またはは この位相を持つ X を表す 。 X σ ( X , X ′ ) {\displaystyle X_{\sigma \left(X,X'\right)}} X σ {\displaystyle X_{\sigma }} σ ( X ′, X ) は、X* 上の 弱*位相 を表し またはは この位相を持つX ′ を 表す X σ ( X ′ , X ) {\displaystyle X_{\sigma \left(X',X\right)}} X σ ′ {\displaystyle X'_{\sigma }} 任意の写像はによって定義される 写像を誘導する ことに注意してください 。σ (X′, X) は X′ 上の最も粗い位相であり、そのような写像はすべて連続になります x 0 ∈ X {\displaystyle x_{0}\in X} X ′ → R {\displaystyle X'\to \mathbb {R} } λ ↦ λ ( x 0 ) {\displaystyle \lambda \mapsto \lambda (x_{0})} b(X, X′)は X 上の有界収束の位相を 表し 、 または この位相を与えられた X を表します 。 X b ( X , X ′ ) {\displaystyle X_{b\left(X,X'\right)}} X b {\displaystyle X_{b}} b(X′, X)は X′ 上の有界収束の位相 、または X′ 上の強双対位相を 表し 、または この 位相を与えられた X ′ を表します 。 X b ( X ′ , X ) {\displaystyle X_{b\left(X',X\right)}} X b ′ {\displaystyle X'_{b}} 通常どおり、 X * が位相ベクトル空間とみなされるが、それがどのような位相を与えられたかが明らかにされていない場合、その位相は b( X ′, X ) と仮定されます。
Bi( X , Y )の双対部分空間としての標準テンソル積 X と Y をベクトル空間とし (位相はまだ必要ない)、Bi( X , Y ) を基礎となるスカラー体上で定義され 、そのスカラー体に入る
すべての 双線型写像 の空間とします X × Y {\displaystyle X\times Y}
任意の に対して 、 任意の u ∈ Bi( X , Y )に対して で定義されるBi( X , Y )上の 標準 線型形式 とします。これはで定義される 標準写像を誘導します 。ここで はBi( X , Y )の 代数的双対 を表します。𝜒 の 値域のスパンを X ⊗ Y で表すと、 X ⊗ Yは 𝜒 と共に X と Y の テンソル積 を形成すること が示されます (ただし x ⊗ y := 𝜒 ( x , y ))。これにより、 X と Y の標準テンソル積が得られます ( x , y ) ∈ X × Y {\displaystyle (x,y)\in X\times Y} χ ( x , y ) {\displaystyle \chi _{(x,y)}} χ ( x , y ) ( u ) := u ( x , y ) {\displaystyle \chi _{(x,y)}(u):=u(x,y)} χ : X × Y → B i ( X , Y ) # {\displaystyle \chi :X\times Y\to \mathrm {Bi} (X,Y)^{\#}} χ ( x , y ) := χ ( x , y ) {\displaystyle \chi (x,y):=\chi _{(x,y)}} B i ( X , Y ) # {\displaystyle \mathrm {Bi} (X,Y)^{\#}}
Z が他の任意のベクトル空間である場合、 u ↦ u ∘ 𝜒 によって与えられる 写像 Li( X ⊗ Y ; Z ) → Bi( X , Y ; Z )はベクトル空間の同型です特に、これにより、 X ⊗ Y の 代数的双対を X × Y 上の双線型形式の空間と同一視することができる 。
さらに、 X と Y が局所凸位相 ベクトル空間 (TVS)であり、 X ⊗ Yに π 位相が与えられている場合 、すべての局所凸TVS Zに対して、この写像は 連続 線型写像の空間から 連続 双線型写像の空間への ベクトル空間同型に制限される 。
特に、 X ⊗ Yの連続双対は、 X × Y 上の連続双線型形式の 空間 B( X , Y ) と標準的に同一視することができる。さらに、この同一視の下では、 B( X , Y )の 同連続 部分集合はの同連続部分集合と同じである 。 L ( X ⊗ π Y ; Z ) → B ( X , Y ; Z ) {\displaystyle L(X\otimes _{\pi }Y;Z)\to B(X,Y;Z)} ( X ⊗ π Y ) ′ {\displaystyle (X\otimes _{\pi }Y)'}
バナッハ空間間の核作用素 写像に 送ることで定義される 標準的なベクトル空間埋め込みが存在する I : X ′ ⊗ Y → L ( X ; Y ) {\displaystyle I:X'\otimes Y\to L(X;Y)} z := ∑ i n x i ′ ⊗ y i {\textstyle z:=\sum _{i}^{n}x_{i}'\otimes y_{i}}
x ↦ ∑ i n x i ′ ( x ) y i . {\displaystyle x\mapsto \sum _{i}^{n}x_{i}'(x)y_{i}.} X と Y がバナッハ空間であると仮定すると 、写像 は ノルムを持ちます (ノルムが であることを確認するには 、 となることに注意してください )。したがって、写像 への連続拡張を持ちますが 、この写像は必ずしも単射ではないことが知られています。 この写像の値域は で表され、その元は 核作用素 と呼ばれます 。 は とTVS同型であり、 この商空間上のノルムは、 誘導写像 を介しての元に転写されると、 トレースノルム と呼ばれ 、 で表されます 。明示的に、 [ 明示的に、または特に 説明が必要 ? ] が核作用素である 場合、 となります 。 I : X b ′ ⊗ π Y → L b ( X ; Y ) {\displaystyle I:X'_{b}\otimes _{\pi }Y\to L_{b}(X;Y)} 1 {\displaystyle 1} ≤ 1 {\displaystyle \leq 1} ‖ I ( z ) ‖ = sup ‖ x ‖ ≤ 1 ‖ I ( z ) ( x ) ‖ = sup ‖ x ‖ ≤ 1 ‖ ∑ i = 1 n x i ′ ( x ) y i ‖ ≤ sup ‖ x ‖ ≤ 1 ∑ i = 1 n ‖ x i ′ ‖ ‖ x ‖ ‖ y i ‖ ≤ ∑ i = 1 n ‖ x i ′ ‖ ‖ y i ‖ {\textstyle \|I(z)\|=\sup _{\|x\|\leq 1}\|I(z)(x)\|=\sup _{\|x\|\leq 1}\left\|\sum _{i=1}^{n}x_{i}'(x)y_{i}\right\|\leq \sup _{\|x\|\leq 1}\sum _{i=1}^{n}\left\|x_{i}'\right\|\|x\|\left\|y_{i}\right\|\leq \sum _{i=1}^{n}\left\|x_{i}'\right\|\left\|y_{i}\right\|} ‖ I ( z ) ‖ ≤ ‖ z ‖ π {\displaystyle \left\|I(z)\right\|\leq \left\|z\right\|_{\pi }} I ^ : X b ′ ⊗ ^ π Y → L b ( X ; Y ) {\displaystyle {\hat {I}}:X'_{b}{\widehat {\otimes }}_{\pi }Y\to L_{b}(X;Y)} L 1 ( X ; Y ) {\displaystyle L^{1}(X;Y)} L 1 ( X ; Y ) {\displaystyle L^{1}(X;Y)} ( X b ′ ⊗ ^ π Y ) / ker I ^ {\displaystyle \left(X'_{b}{\widehat {\otimes }}_{\pi }Y\right)/\ker {\hat {I}}} L 1 ( X ; Y ) {\displaystyle L^{1}(X;Y)} I ^ : ( X b ′ ⊗ ^ π Y ) / ker I ^ → L 1 ( X ; Y ) {\displaystyle {\hat {I}}:\left(X'_{b}{\widehat {\otimes }}_{\pi }Y\right)/\ker {\hat {I}}\to L^{1}(X;Y)} ‖ ⋅ ‖ Tr {\displaystyle \|\cdot \|_{\operatorname {Tr} }} T : X → Y {\displaystyle T:X\to Y} ‖ T ‖ Tr := inf z ∈ I ^ − 1 ( T ) ‖ z ‖ π {\textstyle \left\|T\right\|_{\operatorname {Tr} }:=\inf _{z\in {\hat {I}}^{-1}\left(T\right)}\left\|z\right\|_{\pi }}
特徴付け X と Y が バナッハ空間であり、 が 連続線型作用素であると 仮定します。 N : X → Y {\displaystyle N:X\to Y}
以下は同値です。 N : X → Y {\displaystyle N:X\to Y} は核作用素です の閉単位球内の 数列、 の閉単位球内の 数列 、および複素数列が存在し、 すべてのに対して、 および が 写像 に等しい。さらに、トレースノルムは、そのような級数として のすべての表現の集合上の 数の最小値に等しい 。 ( x i ′ ) i = 1 ∞ {\displaystyle \left(x_{i}'\right)_{i=1}^{\infty }} X ′ {\displaystyle X'} ( y i ) i = 1 ∞ {\displaystyle \left(y_{i}\right)_{i=1}^{\infty }} Y {\displaystyle Y} ( c i ) i = 1 ∞ {\displaystyle \left(c_{i}\right)_{i=1}^{\infty }} ∑ i = 1 ∞ | c i | < ∞ {\textstyle \sum _{i=1}^{\infty }|c_{i}|<\infty } N {\displaystyle N} N ( x ) = ∑ i = 1 ∞ c i x i ′ ( x ) y i {\textstyle N(x)=\sum _{i=1}^{\infty }c_{i}x'_{i}(x)y_{i}} x ∈ X {\displaystyle x\in X} ‖ N ‖ Tr {\displaystyle \|N\|_{\operatorname {Tr} }} ∑ i = 1 ∞ | c i | {\textstyle \sum _{i=1}^{\infty }|c_{i}|} N {\displaystyle N} Yが 反射的で ある 場合、が核写像となる のは、が核写像となる 場合のみであり 、その場合、である 。 N : X → Y {\displaystyle N:X\to Y} t N : Y b ′ → X b ′ {\displaystyle {}^{t}N:Y'_{b}\to X'_{b}} ‖ t N ‖ Tr = ‖ N ‖ Tr {\textstyle \left\|{}^{t}N\right\|_{\operatorname {Tr} }=\left\|N\right\|_{\operatorname {Tr} }}
性質 X と Y をバナッハ空間と し、 を連続線型作用素とする。 N : X → Y {\displaystyle N:X\to Y}
が核写像である 場合、その転置は 連続核写像であり(双対空間が強双対位相を持つ場合)、である 。 N : X → Y {\displaystyle N:X\to Y} t N : Y b ′ → X b ′ {\displaystyle {}^{t}N:Y'_{b}\to X'_{b}} ‖ t N ‖ Tr ≤ ‖ N ‖ Tr {\textstyle \left\|{}^{t}N\right\|_{\operatorname {Tr} }\leq \left\|N\right\|_{\operatorname {Tr} }}
ヒルベルト空間間の核作用素 ヒルベルト空間 の 核自己 同型は トレースクラス 作用素 と呼ばれる
X と Y をヒルベルト空間とし、 N : X → Y を 連続線型写像とする。R : X → X が の平方根であり 、 U : X → Y が が射影等長写像となる ような写像であるとする。すると、 N が核写像となるのは、 R が 核写像となるときのみである 。したがって、ヒルベルト空間間の核写像を調べるには、正の自己随伴作用素 R に注目するだけで十分である。 N = U R {\displaystyle N=UR} N ∗ N {\displaystyle N^{*}N} U | Im R : Im R → Im N {\displaystyle U{\big \vert }_{\operatorname {Im} R}:\operatorname {Im} R\to \operatorname {Im} N}
特徴付け X と Y をヒルベルト空間とし、 N : X → Y を絶対値が R : X → X となる連続線型写像とする 。以下は同値である。
N : X → Y は核写像である。 R : X → X は核写像である。 R : X → X はコンパクトかつ 有限であり、その場合 。 Tr R {\displaystyle \operatorname {Tr} R} Tr R = ‖ N ‖ Tr {\displaystyle \operatorname {Tr} R=\|N\|_{\operatorname {Tr} }} ここで、は R の トレース であり 、次のように定義されます。Rは連続コンパクト正作用素であるため 、 対応する 非自明な有限次元かつ相互に直交するベクトル空間を持つ(おそらく有限の)正数列が存在し、 H におけるの 直交は (したがって) に等しく 、すべてのkに対して 、 すべての k に対してとなります。トレースはと定義されます 。 Tr R {\displaystyle \operatorname {Tr} R} λ 1 > λ 2 > ⋯ {\displaystyle \lambda _{1}>\lambda _{2}>\cdots } V 1 , V 2 , … {\displaystyle V_{1},V_{2},\ldots } span ( V 1 ∪ V 2 ∪ ⋯ ) {\displaystyle \operatorname {span} \left(V_{1}\cup V_{2}\cup \cdots \right)} ker R {\displaystyle \ker R} ker N {\displaystyle \ker N} R ( x ) = λ k x {\displaystyle R(x)=\lambda _{k}x} x ∈ V k {\displaystyle x\in V_{k}} Tr R := ∑ k λ k dim V k {\textstyle \operatorname {Tr} R:=\sum _{k}\lambda _{k}\dim V_{k}} t N : Y b ′ → X b ′ {\displaystyle {}^{t}N:Y'_{b}\to X'_{b}} は核であり、その場合、となります 。 ‖ t N ‖ Tr = ‖ N ‖ Tr {\displaystyle \|{}^{t}N\|_{\operatorname {Tr} }=\|N\|_{\operatorname {Tr} }} X と Y に は 2つの直交列があり、すべてのkに対して 、となる列があります。 [ 12 ] ( x i ) i = 1 ∞ {\displaystyle (x_{i})_{i=1}^{\infty }} ( y i ) i = 1 ∞ {\displaystyle (y_{i})_{i=1}^{\infty }} ( λ i ) i = 1 ∞ {\displaystyle \left(\lambda _{i}\right)_{i=1}^{\infty }} ℓ 1 {\displaystyle \ell ^{1}} x ∈ X {\displaystyle x\in X} N ( x ) = ∑ i λ i ⟨ x , x i ⟩ y i {\textstyle N(x)=\sum _{i}\lambda _{i}\langle x,x_{i}\rangle y_{i}} N : X → Y is an integral map .
Nuclear operators between locally convex spaces U が X における原点の凸均衡閉近傍であり 、 B が Y における 凸均衡有界 バナッハ円板で、 X と Y が 両方とも 局所凸空間であるとする。 を 正準射影 とする。 像 が に稠密である 正準写像と、 で ノルムされ、(連続)正準射影となる 補助空間を持つ 補助バナッハ空間 を定義できる 。任意の連続線型写像が与えられた場合、 合成によって連続線型写像 が得られる 。したがって、射影が得られ 、今後はこの写像を用いて の部分空間 と同一視する 。 p U ( x ) = inf r > 0 , x ∈ r U r {\textstyle p_{U}(x)=\inf _{r>0,x\in rU}r} π : X → X / p U − 1 ( 0 ) {\displaystyle \pi :X\to X/p_{U}^{-1}(0)} X ^ U {\displaystyle {\hat {X}}_{U}} π ^ U : X → X ^ U {\displaystyle {\hat {\pi }}_{U}:X\to {\hat {X}}_{U}} X / p U − 1 ( 0 ) {\displaystyle X/p_{U}^{-1}(0)} X ^ U {\displaystyle {\hat {X}}_{U}} F B = span B {\displaystyle F_{B}=\operatorname {span} B} p B ( y ) = inf r > 0 , y ∈ r B r {\textstyle p_{B}(y)=\inf _{r>0,y\in rB}r} ι : F B → F {\displaystyle \iota :F_{B}\to F} T : X ^ U → Y B {\displaystyle T:{\hat {X}}_{U}\to Y_{B}} π ^ U ∘ T ∘ ι : X → Y {\displaystyle {\hat {\pi }}_{U}\circ T\circ \iota :X\to Y} L ( X ^ U ; Y B ) → L ( X ; Y ) {\textstyle L\left({\hat {X}}_{U};Y_{B}\right)\to L(X;Y)} L ( X ^ U ; Y B ) {\textstyle L\left({\hat {X}}_{U};Y_{B}\right)} L ( X ; Y ) {\displaystyle L(X;Y)}
定義 : X と Yをハウスドルフ局所凸空間とする。U が X における 原点のすべての閉凸均衡近傍に広がり 、 B が Y の すべての有界 バナッハ円板 に広がるとき、すべての和集合は で表され、その元は Xから Y へ の 核写像 と呼ばれる 。 L 1 ( X ^ U ; Y B ) {\textstyle L^{1}\left({\hat {X}}_{U};Y_{B}\right)} L 1 ( X ; Y ) {\displaystyle L^{1}(X;Y)}
X と Yが バナッハ空間である場合 、この 核写像の新しい定義は、 X と Y がバナッハ空間 である特別な場合に対して与えられた元の定義と整合します。
核写像の十分条件 W 、 X 、 Y 、 Z をハウス ドルフ局所凸空間、 核写像とし、 を 連続線型写像とします。すると 、、、 は 核写像となり、さらに W 、 X 、 Y 、 Z がすべてバナッハ空間である場合、となります 。 N : X → Y {\displaystyle N:X\to Y} M : W → X {\displaystyle M:W\to X} P : Y → Z {\displaystyle P:Y\to Z} N ∘ M : W → Y {\displaystyle N\circ M:W\to Y} P ∘ N : X → Z {\displaystyle P\circ N:X\to Z} P ∘ N ∘ M : W → Z {\displaystyle P\circ N\circ M:W\to Z} ‖ P ∘ N ∘ M ‖ Tr ≤ ‖ P ‖ ‖ N ‖ Tr ‖ ‖ M ‖ {\textstyle \left\|P\circ N\circ M\right\|_{\operatorname {Tr} }\leq \left\|P\right\|\left\|N\right\|_{\operatorname {Tr} }\|\left\|M\right\|} が2つのハウスドルフ局所凸空間間の核写像である 場合、その転置は 連続核写像となります(双対空間がそれらの強双対位相を持つ場合)。 N : X → Y {\displaystyle N:X\to Y} t N : Y b ′ → X b ′ {\displaystyle {}^{t}N:Y'_{b}\to X'_{b}} さらに X と Yが バナッハ空間である場合、となります 。 ‖ t N ‖ Tr ≤ ‖ N ‖ Tr {\textstyle \left\|{}^{t}N\right\|_{\operatorname {Tr} }\leq \left\|N\right\|_{\operatorname {Tr} }} が 2つのハウスドルフ局所凸空間間の核写像であり、が X の完備化であるならば、 N の 唯一の連続拡大は 核写像である。 N : X → Y {\displaystyle N:X\to Y} X ^ {\displaystyle {\hat {X}}} N ^ : X ^ → Y {\displaystyle {\hat {N}}:{\hat {X}}\to Y}
特徴付け X と Y をハウスドルフ局所凸空間とし、が 連続 線型作用素とする。 N : X → Y {\displaystyle N:X\to Y}
以下は同値です。 N : X → Y {\displaystyle N:X\to Y} は核作用素です (定義) X に原点の 凸均衡近傍 Uと Y に 有界 バナッハ円板 B が存在し、 誘導写像は 核である。ここで は の唯一の連続拡大であり 、これは を満たす唯一の写像である。 ここで は 自然包含であり、 は標準射影である。 N ( U ) ⊆ B {\displaystyle N(U)\subseteq B} N ¯ 0 : X ^ U → Y B {\displaystyle {\overline {N}}_{0}:{\hat {X}}_{U}\to Y_{B}} N ¯ 0 {\displaystyle {\overline {N}}_{0}} N 0 : X U → Y B {\displaystyle N_{0}:X_{U}\to Y_{B}} N = In B ∘ N 0 ∘ π U {\displaystyle N=\operatorname {In} _{B}\circ N_{0}\circ \pi _{U}} In B : Y B → Y {\displaystyle \operatorname {In} _{B}:Y_{B}\to Y} π U : X → X / p U − 1 ( 0 ) {\displaystyle \pi _{U}:X\to X/p_{U}^{-1}(0)} バナッハ空間と 、連続線型写像 、 、が 存在し、 は 核であり である 。 B 1 {\displaystyle B_{1}} B 2 {\displaystyle B_{2}} f : X → B 1 {\displaystyle f:X\to B_{1}} n : B 1 → B 2 {\displaystyle n:B_{1}\to B_{2}} g : B 2 → Y {\displaystyle g:B_{2}\to Y} n : B 1 → B 2 {\displaystyle n:B_{1}\to B_{2}} N = g ∘ n ∘ f {\displaystyle N=g\circ n\circ f} には等連続列 、有界 バナッハ円板、 B の 列 、および複素列 が存在し 、 すべての に対して および は写像: に等しい。 ( x i ′ ) i = 1 ∞ {\displaystyle \left(x_{i}'\right)_{i=1}^{\infty }} X ′ {\displaystyle X'} B ⊆ Y {\displaystyle B\subseteq Y} ( y i ) i = 1 ∞ {\displaystyle \left(y_{i}\right)_{i=1}^{\infty }} ( c i ) i = 1 ∞ {\displaystyle \left(c_{i}\right)_{i=1}^{\infty }} ∑ i = 1 ∞ | c i | < ∞ {\textstyle \sum _{i=1}^{\infty }|c_{i}|<\infty } N {\displaystyle N} N ( x ) = ∑ i = 1 ∞ c i x i ′ ( x ) y i {\textstyle N(x)=\sum _{i=1}^{\infty }c_{i}x'_{i}(x)y_{i}} x ∈ X {\displaystyle x\in X} X がバレル型で、 Y が 準完全 である 場合 、 N が核となるのは、 N が で 有界 、 Y で有界 、 となる 形式の表現を持つ場合と同値である 。 N ( x ) = ∑ i = 1 ∞ c i x i ′ ( x ) y i {\textstyle N(x)=\sum _{i=1}^{\infty }c_{i}x'_{i}(x)y_{i}} ( x i ′ ) i = 1 ∞ {\displaystyle \left(x_{i}'\right)_{i=1}^{\infty }} X ′ {\displaystyle X'} ( y i ) i = 1 ∞ {\displaystyle \left(y_{i}\right)_{i=1}^{\infty }} ∑ i = 1 ∞ | c i | < ∞ {\textstyle \sum _{i=1}^{\infty }|c_{i}|<\infty }
性質 以下は、核写像を拡張するためのハーン・バナッハの定理 の一種である 。
がTVS埋め込みで、が核写像である とき、 となる 核写像が存在する 。さらに、 X と Y がバナッハ空間で、 E が等長写像であるとき、任意のに対して 、 となるように選ぶことができる 。 E : X → Z {\displaystyle E:X\to Z} N : X → Y {\displaystyle N:X\to Y} N ~ : Z → Y {\displaystyle {\tilde {N}}:Z\to Y} N ~ ∘ E = N {\displaystyle {\tilde {N}}\circ E=N} ϵ > 0 {\displaystyle \epsilon >0} N ~ {\displaystyle {\tilde {N}}} ‖ N ~ ‖ Tr ≤ ‖ N ‖ Tr + ϵ {\displaystyle \|{\tilde {N}}\|_{\operatorname {Tr} }\leq \|N\|_{\operatorname {Tr} }+\epsilon } がZ で閉じたTVS埋め込みであり 、が正準射影である とする 。 のすべてのコンパクト円板が Z の有界バナッハ円板の 像であるとする (例えば、 X と Zが両方ともフレシェ空間である場合、または Zが フレシェ空間の強双対であり、 Z で弱閉じている 場合 )。すると、すべての核写像に対して、 となる 核写像が存在する 。 E : X → Z {\displaystyle E:X\to Z} π : Z → Z / Im E {\displaystyle \pi :Z\to Z/\operatorname {Im} E} Z / Im E {\displaystyle Z/\operatorname {Im} E} π {\displaystyle \pi } Im E {\displaystyle \operatorname {Im} E} N : Y → Z / Im E {\displaystyle N:Y\to Z/\operatorname {Im} E} N ~ : Y → Z {\displaystyle {\tilde {N}}:Y\to Z} π ∘ N ~ = N {\displaystyle \pi \circ {\tilde {N}}=N} さらに、 X と Z がバナッハ空間で E が等長写像であるとき、任意のに対して 、 となるように選ぶことができる 。 ϵ > 0 {\displaystyle \epsilon >0} N ~ {\displaystyle {\tilde {N}}} ‖ N ~ ‖ Tr ≤ ‖ N ‖ Tr + ϵ {\textstyle \left\|{\tilde {N}}\right\|_{\operatorname {Tr} }\leq \left\|N\right\|_{\operatorname {Tr} }+\epsilon } X と Y をハウスドルフ局所凸空間とし、が 連続 線型作用素とする。 N : X → Y {\displaystyle N:X\to Y}
任意の核写像はコンパクトである。 上の一様収束する任意の位相に対して 、核写像は の閉包に含まれる ( を の部分空間と見なした場合 )。 L ( X ; Y ) {\displaystyle L(X;Y)} X ′ ⊗ Y {\displaystyle X'\otimes Y} X ′ ⊗ Y {\displaystyle X'\otimes Y} L ( X ; Y ) {\displaystyle L(X;Y)}
も参照
参考文献
参考文献
外部リンク