مجموعة امتصاص

في التحليل الوظيفي والمجالات ذات الصلة في الرياضيات، تُعرف المجموعة الممتصة في الفضاء المتجهي بأنها مجموعةS{\displaystyle S}والتي يمكن "تضخيمها" أو "توسيع نطاقها" لتشمل في النهاية أي نقطة معينة في فضاء المتجهات. ومن المصطلحات البديلة: المجموعة الشعاعية أو المجموعة الممتصة . كل جوار للنقطة الأصلية في أي فضاء متجه طوبولوجي هو مجموعة فرعية ممتصة.

تعريف

رموز الكميات العددية

لنفترض أنX{\displaystyle X}هو فضاء متجهي على الحقلك{\displaystyle \mathbb {K} }من الأعداد الحقيقيةR{\displaystyle \mathbb {R} }أو الأعداد المركبةج،{\displaystyle \mathbb {C} ,}ولأي-ر،{\displaystyle -\infty \leq r\leq \infty ,}يترك بر={أك:|أ|<ر} و بر={أك:|أ|ر}{\displaystyle B_{r}=\{a\in \mathbb {K}   يمثل الرمزان `:|a|<r` و `B_{\leq r}=\{a\in \mathbb {K} :|a|\leq r\}` الكرة المفتوحة (على التوالي، الكرة المغلقة ) ذات نصف القطر r.ر{\displaystyle r}فيك{\displaystyle \mathbb {K} }مركزها في0.{\displaystyle 0.} عرّف حاصل ضرب مجموعةكك{\displaystyle K\subseteq \mathbb {K} }من الكميات العددية مع مجموعةأ{\displaystyle A}من المتجهات كـكأ={كأ:كك،أأ}،{\displaystyle KA=\{ka:k\in K,a\in A\},}وحدد ناتجكك{\displaystyle K\subseteq \mathbb {K} }بمتجه واحدx{\displaystyle x}مثلكx={كx:كك}.{\displaystyle Kx=\{kx:k\in K\}.}

التصفيات

قلب متوازن وهيكل متوازن

مجموعة فرعيةS{\displaystyle S}لX{\displaystyle X}يقال إنهمتوازن إذاأsS{\displaystyle as\in S}للجميعsS{\displaystyle s\in S}وجميع الكميات القياسيةأ{\displaystyle a}مُرضٍ|أ|1؛{\displaystyle |a|\leq 1;}يمكن كتابة هذا الشرط بشكل أكثر إيجازًا على النحو التالي:ب1SS،{\displaystyle B_{\leq 1}S\subseteq S,}ويتحقق ذلك إذا وفقط إذاب1S=S.{\displaystyle B_{\leq 1}S=S.}

بالنظر إلى مجموعةتي،{\displaystyle T,}أصغر مجموعة متوازنة تحتوي علىتي،{\displaystyle T,}يرمز إليه بـبالتي،{\displaystyle \operatorname {bal} T,}يُطلق عليه اسمهيكل متوازن منتي{\displaystyle T}بينما تحتوي أكبر مجموعة متوازنة علىتي،{\displaystyle T,}يرمز إليه بـسمك التونةتي،{\displaystyle \operatorname {balcore} T,}يُطلق عليه اسمجوهر متوازن منتي.{\displaystyle T.} تُعطى هذه المجموعات بالصيغ بالتي = |ج|1جتي=ب1تي{\displaystyle \operatorname {bal} T~=~{\textstyle \bigcup \limits _{|c|\leq 1}}c\,T=B_{\leq 1}T} و سمك التونةتي = {|ج|1جتي لو 0تي لو 0تي،{\displaystyle \operatorname {balcore} T~=~{\begin{cases}{\textstyle \bigcap \limits _{|c|\geq 1}}c\,T&{\text{ إذا كان }}0\in T\\\varnothing &{\text{ إذا كان }}0\not \in T,\\\end{cases}}} (تُظهر هذه الصيغ أن الهيكل المتوازن واللب المتوازن موجودان دائمًا وفريدان). مجموعةتي{\displaystyle T}يكون متوازناً إذا وفقط إذا كان مساوياً لهيكله المتوازن (تي=بالتي{\displaystyle T=\operatorname {bal} T}) أو إلى جوهرها المتوازن (تي=سمك التونةتي{\displaystyle T=\operatorname {balcore} T}وفي هذه الحالة، تكون المجموعات الثلاث متساوية:تي=بالتي=سمك التونةتي.{\displaystyle T=\operatorname {bal} T=\operatorname {balcore} T.}

لوج{\displaystyle c}هل هو أي عدد قياسي إذن بال(جتي)=جبالتي=|ج|بالتي{\displaystyle \operatorname {bal} (c\,T)=c\,\operatorname {bal} T=|c|\,\operatorname {bal} T} بينما إذاج0{\displaystyle c\neq 0}غير صفري أو إذا0تي{\displaystyle 0\in T}ثم أيضًا سمك التونة(جتي)=جسمك التونةتي=|ج|سمك التونةتي.{\displaystyle \operatorname {balcore} (c\,T)=c\,\operatorname {balcore} T=|c|\,\operatorname {balcore} T.}

مجموعة تستوعب أخرى

لوS{\displaystyle S}وأ{\displaystyle A}هي مجموعات فرعية منX،{\displaystyle X,}ثمأ{\displaystyle A}يقال إنهامتصاصS{\displaystyle S}إذا استوفى أيًا من الشروط المكافئة التالية:

  1. التعريف : يوجد حقيقير>0{\displaystyle r>0}بحيثSجأ{\displaystyle S\,\subseteq \,c\,A}لكل عدد قياسيج{\displaystyle c}مُرضٍ|ج|ر.{\displaystyle |c|\geq r.}أو بعبارة أخرى أكثر إيجازًا،S|ج|رجأ{\displaystyle S\;\subseteq \;{\textstyle \bigcap \limits _{|c|\geq r}}c\,A}بالنسبة للبعضر>0.{\displaystyle r>0.}
    • إذا كان الحقل القياسيR{\displaystyle \mathbb {R} }ثم بشكل بديهي، "أ{\displaystyle A}يمتصS{\displaystyle S}"يعني ذلك إذاأ{\displaystyle A}يتم "توسيع نطاقها" أو "تضخيمها" باستمرار (في إشارة إلىتأ{\displaystyle tA}مثلت{\displaystyle t\to \infty }ثم في النهاية (لكل القيم الموجبة)ت>0{\displaystyle t>0}(كبيرة بما فيه الكفاية)، جميعهاتأ{\displaystyle tA}سيحتويS؛{\displaystyle S;}وبالمثل،تأ{\displaystyle tA}يجب أن يحتوي في النهاية أيضًا علىS{\displaystyle S}لكل السلبياتت<0{\displaystyle t<0}كبيرة بما يكفي في حجمها.
    • يعتمد هذا التعريف على المعيار الكنسي للحقل القياسي الأساسي (أي على القيمة المطلقة).||{\displaystyle |\cdot |}وبالتالي، يربط هذا التعريف بالطوبولوجيا الإقليدية المعتادة على الحقل القياسي. ونتيجة لذلك، يرتبط تعريف المجموعة الممتصة (المذكور أدناه) أيضًا بهذه الطوبولوجيا.
  2. يوجد حقيقير>0{\displaystyle r>0}بحيثجSأ{\displaystyle c\,S\,\subseteq \,A}لكل عدد قياسي غير صفري [ ملاحظة 1 ]ج0{\displaystyle c\neq 0}مُرضٍ|ج|ر.{\displaystyle |c|\leq r.}أو بعبارة أخرى أكثر إيجازًا،0<|ج|رجSأ{\displaystyle {\textstyle \bigcup \limits _{0<|c|\leq r}}c\,S\,\subseteq \,A}بالنسبة للبعضر>0.{\displaystyle r>0.}
    • لأن هذا الاتحاد يساوي(بر{0})S،{\displaystyle \left(B_{\leq r}\setminus \{0\}\right)S,}أينبر{0}={جك:0<|ج|ر}{\displaystyle B_{\leq r}\setminus \{0\}=\{c\in \mathbb {K} :0<|c|\leq r\}}إذا كانت الكرة مغلقة بعد إزالة نقطة الأصل، فيمكن إعادة صياغة هذا الشرط على النحو التالي:(بر{0})Sأ{\displaystyle \left(B_{\leq r}\setminus \{0\}\right)S\,\subseteq \,A}بالنسبة للبعضر>0.{\displaystyle r>0.}
    • عدم المساواة غير الصارمة{\displaystyle \,\leq \,}يمكن استبدالها بعدم المساواة الصارمة<،{\displaystyle \,<\,,}وهذا هو التوصيف التالي.
  3. يوجد حقيقير>0{\displaystyle r>0}بحيثجSأ{\displaystyle c\,S\,\subseteq \,A}لكل عدد قياسي غير صفري [ ملاحظة 1 ]ج0{\displaystyle c\neq 0}مُرضٍ|ج|<ر.{\displaystyle |c|<r.}أو بعبارة أخرى أكثر إيجازًا،(بر{0})Sأ{\displaystyle \left(B_{r}\setminus \{0\}\right)S\subseteq \,A}بالنسبة للبعضر>0.{\displaystyle r>0.}
    • هنابر{0}={جك:0<|ج|<ر}{\displaystyle B_{r}\setminus \{0\}=\{c\in \mathbb {K} :0<|c|<r\}}هي الكرة المفتوحة بعد إزالة نقطة الأصل و(بر{0})S=0<|ج|<رجS.{\displaystyle \left(B_{r}\setminus \{0\}\right)S\,=\,{\textstyle \bigcup \limits _{0<|c|<r}}c\,S.}

لوأ{\displaystyle A}إذا كانت المجموعة متوازنة ، فيمكن توسيع هذه القائمة لتشمل ما يلي:

  1. يوجد عدد قياسي غير صفريج0{\displaystyle c\neq 0}بحيثSجأ.{\displaystyle S\;\subseteq \,c\,A.}
    • لو0أ{\displaystyle 0\in A}ثم الشرطج0{\displaystyle c\neq 0}قد يتم إسقاطها.
  2. يوجد عدد قياسي غير صفري [ ملاحظة 1 ]ج0{\displaystyle c\neq 0}بحيثجSأ.{\displaystyle c\,S\,\subseteq \,A.}

لو0أ{\displaystyle 0\in A}(شرط ضروري لـ)أ{\displaystyle A}إذا كانت مجموعة ماصة ، أو كانت جوارًا للأصل في طوبولوجيا ما، فيمكن توسيع هذه القائمة لتشمل ما يلي:

  1. يوجدر>0{\displaystyle r>0}بحيثجSأ{\displaystyle c\,S\;\subseteq \,A}لكل عدد قياسيج{\displaystyle c}مُرضٍ|ج|<ر.{\displaystyle |c|<r.}أو بعبارة أخرى أكثر إيجازًا،برSأ.{\displaystyle B_{r}\;S\,\subseteq \,A.}
  2. يوجدر>0{\displaystyle r>0}بحيثجSأ{\displaystyle c\,S\;\subseteq \,A}لكل عدد قياسيج{\displaystyle c}مُرضٍ|ج|ر.{\displaystyle |c|\leq r.}أو بعبارة أخرى أكثر إيجازًا،برSأ.{\displaystyle B_{\leq r}S\,\subseteq \,A.}
    • الإدماجبرSأ{\displaystyle B_{\leq r}S\,\subseteq \,A}يعادلب1S1رأ{\displaystyle B_{\leq 1}S\,\subseteq \,{\tfrac {1}{r}}A}(منذبر=رب1{\displaystyle B_{\leq r}=r\,B_{\leq 1}}). لأنب1S=بالS،{\displaystyle B_{\leq 1}S\,=\,\operatorname {bal} \,S,}قد تتم إعادة كتابة هذابالS1رأ،{\displaystyle \operatorname {bal} \,S\,\subseteq \,{\tfrac {1}{r}}A,}وهذا ما يعطينا العبارة التالية.
  3. يوجدر>0{\displaystyle r>0}بحيثبالSرأ.{\displaystyle \operatorname {bal} \,S\,\subseteq \,r\,A.}
  4. يوجدر>0{\displaystyle r>0}بحيثبالSسمك التونة(رأ).{\displaystyle \operatorname {bal} \,S\,\subseteq \,\operatorname {balcore} (r\,A).}
  5. يوجدر>0{\displaystyle r>0}بحيثSسمك التونة(رأ).{\displaystyle \;\;\;\;\;\;S\,\subseteq \,\operatorname {balcore} (r\,A).}
    • تستند التوصيفات التالية إلى التوصيفات المذكورة أعلاه، وإلى حقيقة أنه لكل كمية قياسيةج،{\displaystyle c,}الهيكل المتوازن لـأ{\displaystyle A}يرضيبال(جأ)=جبالأ=|ج|بالأ{\displaystyle \,\operatorname {bal} (c\,A)=c\,\operatorname {bal} A=|c|\,\operatorname {bal} A\,}و (منذ0أ{\displaystyle 0\in A}) جوهرها المتوازن يرضيسمك التونة(جأ)=جسمك التونةأ=|ج|سمك التونةأ.{\displaystyle \,\operatorname {balcore} (c\,A)=c\,\operatorname {balcore} A=|c|\,\operatorname {balcore} A.}
  6. يوجدر>0{\displaystyle r>0}بحيثSرسمك التونةأ.{\displaystyle \;\;\,S\,\subseteq \,r\,\operatorname {balcore} A.}بعبارة أخرى، يتم استيعاب مجموعة بواسطةأ{\displaystyle A}إذا كان موجودًا في مضاعف قياسي موجب للنواة المتوازنة لـأ.{\displaystyle A.}
  7. يوجدر>0{\displaystyle r>0}بحيثرSسمك التونةأ.{\displaystyle r\,S\subseteq \,\;\;\;\;\operatorname {balcore} A.}
  8. يوجد عدد قياسي غير صفري [ ملاحظة 1 ]ج0{\displaystyle c\neq 0}بحيثجSسمك التونةأ.{\displaystyle c\,S\,\subseteq \,\operatorname {balcore} A.}بعبارة أخرى، جوهر التوازن لـأ{\displaystyle A}يحتوي على مضاعف عددي غير صفري لـS.{\displaystyle S.}
  9. يوجد عدد قياسيج{\displaystyle c}بحيثبالSجأ.{\displaystyle \operatorname {bal} S\,\subseteq \,c\,A.}بالكلمات،أ{\displaystyle A}يمكن تعديل حجمها لتشمل الهيكل المتوازن لـS.{\displaystyle S.}
  10. يوجد عدد قياسيج{\displaystyle c}بحيثبالSسمك التونة(جأ).{\displaystyle \operatorname {bal} S\,\subseteq \,\operatorname {balcore} (c\,A).}
  11. يوجد عدد قياسيج{\displaystyle c}بحيثSسمك التونة(جأ).{\displaystyle \;\;\;\;\;\;S\,\subseteq \,\operatorname {balcore} (c\,A).}بالكلمات،أ{\displaystyle A}يمكن توسيعه بحيث يحتوي جوهره المتوازن علىS.{\displaystyle S.}
  12. يوجد عدد قياسيج{\displaystyle c}بحيثSجسمك التونةأ.{\displaystyle \;\;\;\;\;\;S\,\subseteq \,c\,\operatorname {balcore} A.}
  13. يوجد عدد قياسيج{\displaystyle c}بحيثبالSجسمك التونة(أ).{\displaystyle \operatorname {bal} S\,\subseteq \,c\,\operatorname {balcore} (A).}بعبارة أخرى، جوهر التوازن لـأ{\displaystyle A}يمكن تعديل حجمها لتشمل الهيكل المتوازن لـS.{\displaystyle S.}
  14. جوهر التوازن لـأ{\displaystyle A}يمتص الهيكل المتوازنS{\displaystyle S}(وفقًا لأي شرط تعريفي لـ "يمتص" بخلاف هذا الشرط).

لو0S{\displaystyle 0\not \in S}أو0أ{\displaystyle 0\in A}ثم يمكن توسيع هذه القائمة لتشمل:

  1. أ{0}{\displaystyle A\cup \{0\}}يمتصS{\displaystyle S}(وفقًا لأي شرط تعريفي لـ "يمتص" بخلاف هذا الشرط).
    • بعبارة أخرى،أ{\displaystyle A}قد يتم استبدالها بـأ{0}{\displaystyle A\cup \{0\}}في التوصيفات المذكورة أعلاه إذا0S{\displaystyle 0\not \in S}(أو بشكل تافه، إذا0أ{\displaystyle 0\in A}).

مجموعة تستوعب نقطة

يُقال عن المجموعة أنهاامتصاص نقطةx{\displaystyle x}إذا استوعبت المجموعة الفردية{x}.{\displaystyle \{x\}.}مجموعةأ{\displaystyle A}يستوعب الأصل إذا وفقط إذا كان يحتوي على الأصل؛ أي إذا وفقط إذا0أ.{\displaystyle 0\in A.} كما هو موضح أدناه، يُقال إن المجموعة تستوعبX{\displaystyle X}إذا استوعبت كل نقطة منX.{\displaystyle X.}

يُستخدم مفهوم استيعاب مجموعة ما لمجموعة أخرى أيضًا في تعريفات أخرى: مجموعة جزئية من فضاء متجهي طوبولوجيX{\displaystyle X}تُسمى المجموعة محدودة إذا كانت محصورة بكل جوار نقطة الأصل. وتُسمى المجموعة "مُحيطة" إذا كانت تحوي كل مجموعة جزئية محدودة.

الأمثلة الأولى

كل مجموعة تستوعب المجموعة الفارغة، لكن المجموعة الفارغة لا تستوعب أي مجموعة غير فارغة. مجموعة العناصر المفردة{0}{\displaystyle \{\mathbf {0} \}}إن المجموعة التي تحتوي على الأصل هي المجموعة الفرعية الوحيدة التي تستوعب نفسها.

لنفترض أنX{\displaystyle X}يساوي إماR2{\displaystyle \mathbb {R} ^{2}}أوج.{\displaystyle \mathbb {C} .}لوأ:=S1{0}{\displaystyle A:=S^{1}\cup \{\mathbf {0} \}}هي دائرة الوحدة (مركزها نقطة الأصل)0{\displaystyle \mathbf {0} }) مع الأصل، ثم{0}{\displaystyle \{\mathbf {0} \}}هي المجموعة الوحيدة غير الفارغة التيأ{\displaystyle A}يمتص. علاوة على ذلك، لا توجد أي مجموعة جزئية غير فارغة منX{\displaystyle X}ذلك الذي يتم امتصاصه بواسطة دائرة الوحدةS1.{\displaystyle S^{1}.}في المقابل، تستوعب كل جوار للأصل كل مجموعة جزئية محدودة منX{\displaystyle X}(وبالتالي، على وجه الخصوص، يستوعب كل مجموعة فرعية/نقطة مفردة).

مجموعة امتصاص

مجموعة فرعيةأ{\displaystyle A}فضاء متجهيX{\displaystyle X}فوق حقلك{\displaystyle \mathbb {K} }يُطلق عليه اسممجموعة فرعية ماصة (أو ماصة ) منX{\displaystyle X}ويُقال إنهالانغماس فيX{\displaystyle X}إذا استوفى أيًا من الشروط المتكافئة التالية (مرتبة هنا بحيث يكون كل شرط نتيجة سهلة للشرط السابق، بدءًا من التعريف):

  1. تعريف :أ{\displaystyle A}يستوعب كل نقطة منX؛{\displaystyle X;}أي لكلxX،{\displaystyle x\in X,}أ{\displaystyle A}يمتص{x}.{\displaystyle \{x\}.}
    • لذا على وجه الخصوص،أ{\displaystyle A}لا يمكن أن يكون جذابًا إذا0أ.{\displaystyle 0\not \in A.}يجب أن تحتوي كل مجموعة ممتصة على الأصل.
  2. أ{\displaystyle A}يستوعب كل مجموعة جزئية محدودة منX.{\displaystyle X.}
  3. لكلxX،{\displaystyle x\in X,}يوجد حقيقير>0{\displaystyle r>0}بحيثxجأ{\displaystyle x\in cA}لأي كمية قياسيةجك{\displaystyle c\in \mathbb {K} }مُرضٍ|ج|ر.{\displaystyle |c|\geq r.}
  4. لكلxX،{\displaystyle x\in X,}يوجد حقيقير>0{\displaystyle r>0}بحيثجxأ{\displaystyle cx\in A}لأي كمية قياسيةجك{\displaystyle c\in \mathbb {K} }مُرضٍ|ج|ر.{\displaystyle |c|\leq r.}
  5. لكلxX،{\displaystyle x\in X,}يوجد حقيقير>0{\displaystyle r>0}بحيثبرxأ.{\displaystyle B_{r}x\subseteq A.}
    • هنابر={جك:|ج|<ر}{\displaystyle B_{r}=\{c\in \mathbb {K} :|c|<r\}} هي كرة مفتوحة نصف قطرهار{\displaystyle r}في الحقل القياسي المتمركز عند نقطة الأصل وبرx={جx:جبر}={جx:جك و |ج|<ر}.{\displaystyle B_{r}x=\left\{cx:c\in B_{r}\right\}=\{cx:c\in \mathbb {K} {\text{ and }}|c|<r\}.}
    • يمكن استخدام الكرة المغلقة بدلاً من الكرة المفتوحة.
    • لأنبرxكx=فترة{x}،{\displaystyle B_{r}x\subseteq \mathbb {K} x=\operatorname {span} \{x\},}الإدراجبرxأ{\displaystyle B_{r}x\subseteq A}يتحقق إذا وفقط إذابرxأكx.{\displaystyle B_{r}x\subseteq A\cap \mathbb {K} x.}وهذا يثبت العبارة التالية.
  6. لكلxX،{\displaystyle x\in X,}يوجد حقيقير>0{\displaystyle r>0}بحيثبرxأكx،{\displaystyle B_{r}x\subseteq A\cap \mathbb {K} x,}أينكx=فترة{x}.{\displaystyle \mathbb {K} x=\operatorname {span} \{x\}.}
    • العلاقة بالطوبولوجيا : إذاكx{\displaystyle \mathbb {K} x}إذا أعطيت المجموعة طوبولوجيا هاوسدورف الإقليدية المعتادة ، فإن المجموعةبرx{\displaystyle B_{r}x}هو حي من أحياء الأصل فيكx؛{\displaystyle \mathbb {K} x;}وبالتالي، يوجد حقيقير>0{\displaystyle r>0}بحيثبرxأكx{\displaystyle B_{r}x\subseteq A\cap \mathbb {K} x}إذا وفقط إذاأكx{\displaystyle A\cap \mathbb {K} x}هو حي من أحياء الأصل فيكx.{\displaystyle \mathbb {K} x.}بالتالي،أ{\displaystyle A}يتحقق هذا الشرط إذا وفقط إذا كان لكلxX،{\displaystyle x\in X,}أفترة{x}{\displaystyle A\cap \operatorname {span} \{x\}}هو حي من0{\displaystyle 0}في فترة{x}=كx{\displaystyle \operatorname {span} \{x\}=\mathbb {K} x}متىفترة{x}{\displaystyle \operatorname {span} \{x\}}يتم إعطاء الطوبولوجيا الإقليدية. وهذا يعطي التوصيف التالي.
    • الطوبولوجيات الوحيدة لـ TVS [ ملاحظة 2 ] على فضاء متجهي أحادي البعد هي الطوبولوجيا التافهة (غير الهاوسدورفية) والطوبولوجيا الإقليدية الهاوسدورفية. كل فضاء متجهي أحادي البعد منX{\displaystyle X}وهو على شكلكx=فترة{x}{\displaystyle \mathbb {K} x=\operatorname {span} \{x\}}بالنسبة لبعض القيم غير الصفريةxX{\displaystyle x\in X}وإذا كان هذا الفضاء أحادي البعدكx{\displaystyle \mathbb {K} x}يتمتع بـ (الفريد)طوبولوجيا متجهات هاوسدورف ، ثم الخريطةككx{\displaystyle \mathbb {K} \to \mathbb {K} x}محدد بواسطةججx{\displaystyle c\mapsto cx}هو بالضرورة تماثل TVS (حيث كالمعتاد،ك{\displaystyle \mathbb {K} }(مُزوَّدة بطوبولوجيا إقليدية قياسية ناتجة عن المقياس الإقليدي ).
  7. أ{\displaystyle A}يحتوي على نقطة الأصل ولكل فضاء متجهي أحادي البعدY{\displaystyle Y}لX،{\displaystyle X,}أY{\displaystyle A\cap Y}هو حي من أحياء الأصل فيY{\displaystyle Y}متىY{\displaystyle Y}يتم إعطاؤها طوبولوجيا متجه هاوسدورف الفريدة (أي الطوبولوجيا الإقليدية ).
    • إن السبب وراء تمييز الطوبولوجيا الإقليدية في هذا التوصيف ينبع في النهاية من الشرط الأساسي لطوبولوجيات TVS [ ملاحظة 2 ] وهو أن الضرب القياسيك×XX{\displaystyle \mathbb {K} \times X\to X}يكون متصلاً عندما يكون الحقل القياسيك{\displaystyle \mathbb {K} }يتم إعطاء هذه الطوبولوجيا (الإقليدية).
    • 0{\displaystyle 0}- الجوارات ماصة : يُعطي هذا الشرط فكرة عن سبب كون كل جوار للأصل في كل فضاء متجهي طوبولوجي ماصًا بالضرورة: إذايو{\displaystyle U}هو حي الأصل في TVSX{\displaystyle X}ثم لكل فضاء متجهي أحادي البعدY،{\displaystyle Y,}يوY{\displaystyle U\cap Y}هو حي من أحياء الأصل فيY{\displaystyle Y}متىY{\displaystyle Y}يتم تزويدها بطوبولوجيا الفضاء الجزئي المستحثة عليها بواسطةX.{\displaystyle X.}تُعتبر طوبولوجيا الفضاء الجزئي هذه دائمًا طوبولوجيا متجهة [ ملاحظة 2 ] ولأنY{\displaystyle Y}بما أن الفضاء أحادي البعد، فإن الطوبولوجيات المتجهة الوحيدة عليه هي طوبولوجيا هاوسدورف الإقليدية والطوبولوجيا التافهة ، وهي مجموعة جزئية من الطوبولوجيا الإقليدية. لذا، بغض النظر عن أي من هذه الطوبولوجيات المتجهة موجودة على الفضاء الإقليدي، فإن الفضاء الإقليدي هو الفضاء الإقليدي.Y،{\displaystyle Y,}المجموعةيوY{\displaystyle U\cap Y}سيكون حيًا من أحياء الأصل فيY{\displaystyle Y}فيما يتعلق بطوبولوجيا متجه هاوسدورف الفريدة (الطوبولوجيا الإقليدية). [ ملاحظة 3 ] وبالتالييو{\displaystyle U}إنه أمرٌ مُثيرٌ للاهتمام.
  8. أ{\displaystyle A}يحتوي على نقطة الأصل ولكل فضاء متجهي أحادي البعدY{\displaystyle Y}لX،{\displaystyle X,}أY{\displaystyle A\cap Y}يستوعبY{\displaystyle Y}(وفقًا لأي شرط تعريفي لـ "الامتصاص" بخلاف هذا الشرط).
    • يُظهر هذا التوصيف أن خاصية الامتصاص فيX{\displaystyle X}يعتمد الأمر فقط على كيفيةأ{\displaystyle A}يتصرف فيما يتعلق بالفضاءات المتجهة أحادية البعد (أو الصفرية البعد) لـX.{\displaystyle X.}في المقابل، إذا كان فضاء متجهي ذو أبعاد محدودةZ{\displaystyle Z}لX{\displaystyle X}له أبعادن>1{\displaystyle n>1}وهي مزودة بطوبولوجيا هاوسدورف TVS الفريدة، ثمأZ{\displaystyle A\cap Z}الانغماس فيZ{\displaystyle Z}لم يعد ذلك كافياً لضمان ذلكأZ{\displaystyle A\cap Z}هو حي من أحياء الأصل فيZ{\displaystyle Z}(مع أنه سيظل شرطًا ضروريًا). ولكي يحدث هذا، يكفي أنأZ{\displaystyle A\cap Z}أن تكون مجموعة ممتصة محدبة ومتوازنة ومغلقة فيZ{\displaystyle Z}(تسمى هذه المجموعة برميلًا ، وستكون جوارًا للأصل فيZ{\displaystyle Z}لأن كل فضاء إقليدي محدود الأبعاد، بما في ذلكZ،{\displaystyle Z,}(هو مساحة أسطوانية ).

لوك=R{\displaystyle \mathbb {K} =\mathbb {R} }ثم يمكن إضافة ما يلي إلى هذه القائمة:

  1. البنية الجبرية الداخلية لـأ{\displaystyle A}يحتوي على الأصل (أي،0أناأ{\displaystyle 0\in {}^{i}A}).

لوأ{\displaystyle A}إذا كانت القائمة متوازنة ، فيمكن إضافة ما يلي إليها:

  1. لكلxX،{\displaystyle x\in X,}يوجد عدد قياسيج0{\displaystyle c\neq 0}بحيثxجأ{\displaystyle x\in cA}[ 1 ] (أو ما يعادل ذلك، بحيثجxأ{\displaystyle cx\in A}).
  2. لكلxX،{\displaystyle x\in X,}يوجد عدد قياسيج{\displaystyle c}بحيثxجأ.{\displaystyle x\in cA.}

لوأ{\displaystyle A}إذا كان محدبًا أو متوازنًا، فيمكن إضافة ما يلي إلى هذه القائمة:

  1. لكلxX،{\displaystyle x\in X,}يوجد عدد حقيقي موجبر>0{\displaystyle r>0}بحيثرxأ.{\displaystyle rx\in A.}
    • الدليل على أن المجموعة المتوازنةأ{\displaystyle A}إن استيفاء هذا الشرط يستلزم بالضرورة استيعابًاX{\displaystyle X}ويترتب على ذلك مباشرة الشرط (10) أعلاه وحقيقة أنجأ=|ج|أ{\displaystyle cA=|c|A}لجميع الكميات القياسيةج0{\displaystyle c\neq 0}(أينر:=|ج|>0{\displaystyle r:=|c|>0}(حقيقي).
    • البرهان على أن المجموعة المحدبةأ{\displaystyle A}إن استيفاء هذا الشرط يستلزم بالضرورة استيعابًاX{\displaystyle X}الأمر أقل بساطة (لكنه ليس صعباً). يرد برهان مفصل في هذه الحاشية [ البرهان 1 ] ، وملخص له أدناه.
      • ملخص البرهان : بافتراض أن أي قيمة غير صفرية0yX،{\displaystyle 0\neq y\in X,}من الممكن اختيار قيم حقيقية إيجابيةر>0{\displaystyle r>0}وR>0{\displaystyle R>0}بحيثRyأ{\displaystyle Ry\in A}ور(-y)أ{\displaystyle r(-y)\in A}بحيث تكون المجموعة المحدبةأRy{\displaystyle A\cap \mathbb {R} y}يحتوي على الفترة الفرعية المفتوحة(-ر،R)y=تعريف{تy:-ر<ت<R،تR}،{\displaystyle (-r,R)y\,{\stackrel {\scriptscriptstyle {\text{def}}}{=}}\,\{ty:-r<t<R,t\in \mathbb {R} \},}والذي يحتوي على الأصل (أRy{\displaystyle A\cap \mathbb {R} y}يُطلق عليها اسم فترة زمنية لأننا نحددRy{\displaystyle \mathbb {R} y}معR{\displaystyle \mathbb {R} }وكل مجموعة فرعية محدبة غير فارغة منR{\displaystyle \mathbb {R} }(هي فترة). أعطِكy{\displaystyle \mathbb {K} y}تتميز بطوبولوجيا متجه هاوسدورف الفريدة، لذا يبقى إثبات ذلك.أكy{\displaystyle A\cap \mathbb {K} y}هو حي من أحياء الأصل فيكy.{\displaystyle \mathbb {K} y.}لوك=R{\displaystyle \mathbb {K} =\mathbb {R} }وبذلك نكون قد انتهينا، لذا افترض أنك=ج.{\displaystyle \mathbb {K} =\mathbb {C} .}المجموعةS=تعريف(أRy)(أR(أناy))أ(جy){\displaystyle S\,{\stackrel {\scriptscriptstyle {\text{def}}}{=}}\,(A\cap \mathbb {R} y)\,\cup \,(A\cap \mathbb {R} (iy))\,\subseteq \,A\cap (\mathbb {C} y)}هو اتحاد فترتين، تحتوي كل منهما على فترة فرعية مفتوحة تحتوي على نقطة الأصل؛ علاوة على ذلك، فإن تقاطع هاتين الفترتين هو نقطة الأصل تحديدًا. لذا فإن الغلاف المحدب الرباعي الشكل لـS،{\displaystyle S,}والتي تقع ضمن المجموعة المحدبةأجy،{\displaystyle A\cap \mathbb {C} y,}تحتوي بوضوح على كرة مفتوحة حول نقطة الأصل.{\displaystyle \blacksquare }
  2. لكلxX،{\displaystyle x\in X,}يوجد عدد حقيقي موجبر>0{\displaystyle r>0}بحيثxرأ.{\displaystyle x\in rA.}
    • هذا الشرط يعادل: كلxX{\displaystyle x\in X}ينتمي إلى المجموعة0<ر<رأ={رأ:0<ر<،أأ}=(0،)أ.{\displaystyle {\textstyle \bigcup \limits _{0<r<\infty }}rA=\{ra:0<r<\infty ,a\in A\}=(0,\infty )A.}يحدث هذا إذا وفقط إذاX=(0،)أ،{\displaystyle X=(0,\infty )A,}وهذا ما يعطينا التوصيف التالي.
  3. (0،)أ=X.{\displaystyle (0,\infty )A=X.}
    • يمكن إثبات أنه لأي مجموعة جزئيةتي{\displaystyle T}لX،{\displaystyle X,}(0،)تي=X{\displaystyle (0,\infty )T=X}إذا وفقط إذاتي(0،)x{\displaystyle T\cap (0,\infty )x\neq \varnothing }لكلxX،{\displaystyle x\in X,}أين(0،)x=تعريف{رx:0<ر<}.{\displaystyle (0,\infty )x\,{\stackrel {\scriptscriptstyle {\text{def}}}{=}}\,\{rx:0<r<\infty \}.}
  4. لكلxX،{\displaystyle x\in X,}أ(0،)x.{\displaystyle A\cap (0,\infty )x\neq \varnothing .}

لو0أ{\displaystyle 0\in A}(وهو أمر ضروري لـأ{\displaystyle A}إذا كان الامتصاص كافياً، فيكفي التحقق من أي من الشروط المذكورة أعلاه لجميع القيم غير الصفرية.xX،{\displaystyle x\in X,}بدلاً من الكلxX.{\displaystyle x\in X.}

أمثلة وشروط كافية

لكي تستوعب مجموعة واحدة مجموعة أخرى

يتركF:XY{\displaystyle F:X\to Y}ليكن تطبيقًا خطيًا بين فضاءات متجهة، وليكنبX{\displaystyle B\subseteq X}وجY{\displaystyle C\subseteq Y}كوّن مجموعات متوازنة. ثمج{\displaystyle C}يمتصF(ب){\displaystyle F(B)}إذا وفقط إذاF-1(ج){\displaystyle F^{-1}(C)}يمتصب.{\displaystyle B.}[ 2 ]

إذا كانت مجموعةأ{\displaystyle A}يستوعب مجموعة أخرىب{\displaystyle B}ثم أي مجموعة شاملة منأ{\displaystyle A}كما أنه يمتصب.{\displaystyle B.} مجموعةأ{\displaystyle A}يمتص الأصل إذا وفقط إذا كان الأصل عنصرًا منأ.{\displaystyle A.}

مجموعةأ{\displaystyle A}يستوعب اتحادًا محدودًاب1بن{\displaystyle B_{1}\cup \cdots \cup B_{n}}من المجموعات إذا وفقط إذا استوعبت فردية كل مجموعة (أي إذا وفقط إذاأ{\displaystyle A}يمتصبأنا{\displaystyle B_{i}}لكلأنا=1،...،ن{\displaystyle i=1,\ldots ,n}). على وجه الخصوص، مجموعةأ{\displaystyle A}هي مجموعة فرعية ممتصة منX{\displaystyle X}إذا وفقط إذا استوعبت كل مجموعة جزئية منتهية منX.{\displaystyle X.}

لكي تكون المجموعة جذابة

الكرة الوحدوية لأي فضاء متجهي معياري (أو فضاء متجهي شبه معياري ) هي كرة ماصة. وبشكل أعم، إذاX{\displaystyle X}إذا كان فضاءً متجهيًا طوبولوجيًا (TVS)، فإن أي جوار للأصل فيX{\displaystyle X}يستوعبX.{\displaystyle X.}تُعد هذه الحقيقة أحد الدوافع الرئيسية لتعريف خاصية "الاستيعاب".X.{\displaystyle X.}"

كل مجموعة شاملة لمجموعة ماصة هي مجموعة ماصة. وبالتالي، فإن اتحاد أي عائلة من (مجموعة ماصة واحدة أو أكثر) هو اتحاد مجموعة ماصة. وتقاطع عدد محدود من المجموعات الجزئية الماصة هو أيضاً مجموعة جزئية ماصة. ومع ذلك، فإن الكرات المفتوحة(-رن،-رن){\displaystyle (-r_{n},-r_{n})}نصف قطررن=1،1/2،1/3،...{\displaystyle r_{n}=1,1/2,1/3,\ldots }جميعهم منغمسون فيX:=R{\displaystyle X:=\mathbb {R} }على الرغم من تقاطعهمنشمال(-1/ن،1/ن)={0}{\displaystyle \bigcap _{n\in \mathbb {N} }(-1/n,1/n)=\{0\}}لا يمتص.

لود{\displaystyle D\neq \varnothing }إذا كانت قرصًا (مجموعة فرعية محدبة ومتوازنة)فترةد=ن=1ند؛{\displaystyle \operatorname {span} D={\textstyle \bigcup \limits _{n=1}^{\infty }}nD;}وبالتالي، على وجه الخصوص، القرصد{\displaystyle D\neq \varnothing }هي دائماً مجموعة فرعية جذابة منفترةد.{\displaystyle \operatorname {span} D.}[ 3 ] وبالتالي إذاد{\displaystyle D}هو قرص فيX،{\displaystyle X,}ثمد{\displaystyle D}يستوعبX{\displaystyle X}إذا وفقط إذافترةد=X.{\displaystyle \operatorname {span} D=X.} لا يُضمن هذا الاستنتاج إذا كانت المجموعةد{\displaystyle D\neq \varnothing }متوازن ولكنه ليس محدبًا؛ على سبيل المثال، الاتحادد{\displaystyle D}التابعx{\displaystyle x}وy{\displaystyle y}المحاور فيX=R2{\displaystyle X=\mathbb {R} ^{2}}هي مجموعة متوازنة غير محدبة لا تمتصفترةد=R2.{\displaystyle \operatorname {span} D=\mathbb {R} ^{2}.}

صورة المجموعة الماصة تحت تأثير مؤثر خطي شامل هي صورة ماصة أيضاً. الصورة العكسية لمجموعة جزئية ماصة (من المجال المقابل) تحت تأثير مؤثر خطي هي صورة ماصة أيضاً (في المجال). إذاأ{\displaystyle A}وينطبق الشيء نفسه على المجموعة المتناظرة عند امتصاصها.|u|=1uأأ.{\displaystyle {\textstyle \bigcap \limits _{|u|=1}}uA\subseteq A.}

المساحات المعيارية المساعدة

لودبليو{\displaystyle W}محدب وممتص فيX{\displaystyle X}ثم المجموعة المتناظرةد:=|u|=1uدبليو{\displaystyle D:={\textstyle \bigcap \limits _{|u|=1}}uW}سيكون محدبًا ومتوازنًا (يُعرف أيضًا باسم مجموعة محدبة تمامًا أو قرص ) بالإضافة إلى كونه ماصًا فيX.{\displaystyle X.} وهذا يضمن أن يكون مينكوفسكي وظيفيًاصد:XR{\displaystyle p_{D}:X\to \mathbb {R} }لد{\displaystyle D}سيكون ذلك شبه طبيعي فيX،{\displaystyle X,}وبذلك يجعل(X،صد){\displaystyle \left(X,p_{D}\right)}إلى فضاء شبه معياري يحمل طوبولوجيته القياسية القابلة للقياس الزائف . مجموعة المضاعفات العدديةرد{\displaystyle rD}مثلر{\displaystyle r}نطاقات{12،13،14،...}{\displaystyle \left\{{\tfrac {1}{2}},{\tfrac {1}{3}},{\tfrac {1}{4}},\ldots \right\}}(أو على أي مجموعة أخرى من القيم العددية غير الصفرية التي لها0{\displaystyle 0}تشكل نقطة النهاية أساسًا مجاورًا للأقراص الماصة عند نقطة الأصل لهذه الطوبولوجيا المحدبة محليًا . إذاX{\displaystyle X}هو فضاء متجهي طوبولوجي وإذا كانت هذه المجموعة الفرعية المحدبة الماصةدبليو{\displaystyle W}وهي أيضًا مجموعة جزئية محدودة منX،{\displaystyle X,}إذن، كل هذا سينطبق أيضاً على القرص الممتصد:=|u|=1uدبليو؛{\displaystyle D:={\textstyle \bigcap \limits _{|u|=1}}uW;}بالإضافة إلى ذلكد{\displaystyle D}إذا لم يكن يحتوي على أي فضاء متجهي غير تافه،صد{\displaystyle p_{D}}سيصبح هذا هو الوضع الطبيعي و(X،صد){\displaystyle \left(X,p_{D}\right)}سيشكل ما يُعرف بالفضاء المعياري المساعد . [ 4 ] إذا كان هذا الفضاء المعياري فضاء باناخ، فإند{\displaystyle D}يُطلق عليه اسم قرص باناش .

ملكيات

كل مجموعة ماصة تحتوي على نقطة الأصل. إذاد{\displaystyle D}قرص ماص في فضاء متجهيX{\displaystyle X}ثم يوجد قرص ماصهـ{\displaystyle E}فيX{\displaystyle X}بحيثهـ+هـد.{\displaystyle E+E\subseteq D.}[ 5 ]

لوأ{\displaystyle A}هي مجموعة فرعية ممتصة منX{\displaystyle X}ثمX=ن=1نأ{\displaystyle X={\textstyle \bigcup \limits _{n=1}^{\infty }}nA}وبشكل أعم،X=ن=1sنأ{\displaystyle X={\textstyle \bigcup \limits _{n=1}^{\infty }}s_{n}A}لأي سلسلة من الكميات العدديةs1،s2،...{\displaystyle s_{1},s_{2},\ldots }بحيث|sن|.{\displaystyle \left|s_{n}\right|\to \infty .}وبالتالي، إذا كان فضاء متجه طوبولوجيX{\displaystyle X}هي مجموعة فرعية غير ضئيلة من نفسها (أو ما يعادلها بالنسبة لـ TVSs، إذا كانت فضاء باير ) و إذاأ{\displaystyle A}هي مجموعة فرعية مغلقة ماصة منX{\displaystyle X}ثمأ{\displaystyle A}تحتوي بالضرورة على مجموعة فرعية مفتوحة غير فارغة منX{\displaystyle X}(بعبارة أخرى،أ{\displaystyle A}لن يكون الجزء الداخلي الطوبولوجي فارغًا )، مما يضمن أنأ-أ{\displaystyle A-A}هو حي من أحياء الأصل فيX.{\displaystyle X.}

كل مجموعة ماصة هي مجموعة كاملة ، مما يعني أن كل فضاء فرعي ماص كثيف .

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. 1 2 3 4 الشرط الذي ينص على أن الكمية القياسيةج{\displaystyle c}لا يمكن حذف خاصية "غير الصفر" من هذا التوصيف.
  2. 1 2 3 طوبولوجيا على فضاء متجهيX{\displaystyle X}يُطلق عليها اسم طوبولوجيا متجهة أو طوبولوجيا TVS إذا كانت تقوم بعملية جمع متجهةX×XX{\displaystyle X\times X\to X}والضرب القياسيك×XX{\displaystyle \mathbb {K} \times X\to X}مستمر عندما يكون الحقل القياسيك{\displaystyle \mathbb {K} }تُعطى طوبولوجيا إقليدية معتادة ناتجة عن المعيار (وهذا المعيار هو القيمة المطلقة).||{\displaystyle |\cdot |}بما أن قيود الدوال المتصلة تكون متصلة، إذاY{\displaystyle Y}هو فضاء متجهي فرعي من فضاء متجهيX{\displaystyle X}ثمY{\displaystyle Y}جمع المتجهاتY×YY{\displaystyle Y\times Y\to Y}والضرب القياسيك×YY{\displaystyle \mathbb {K} \times Y\to Y}ستكون العمليات متصلة أيضاً. وبالتالي، فإن بنية الفضاء الجزئي التي يرثها أي فضاء جزئي متجهي من فضاء متجهي ستكون مرة أخرى بنية متجهية.
  3. إذايو{\displaystyle U}هو حي الأصل في TVSX{\displaystyle X}إذن، سيكون من المرضي وجود أي فضاء متجهي أحادي البعدY{\displaystyle Y}في أييوY{\displaystyle U\cap Y}لم تكن منطقة مجاورة لمنطقة الأصل في بعض طوبولوجيا TVS على الأقلY.{\displaystyle Y.}طوبولوجيات TVS الوحيدة علىY{\displaystyle Y}هما طوبولوجيا هاوسدورف الإقليدية والطوبولوجيا التافهة ، وهي مجموعة فرعية من الطوبولوجيا الإقليدية. وبالتالي، لا يحدث هذا الخلل إذا وفقط إذايوY{\displaystyle U\cap Y}أن يكون حيًا من0{\displaystyle 0}في الطوبولوجيا الإقليدية لجميع الفضاءات الفرعية المتجهة أحادية البعدY،{\displaystyle Y,}وهو الشرط الذييو{\displaystyle U}انغمس فيX.{\displaystyle X.}إن حقيقة أن جميع الأحياء الأصلية في جميع أنظمة TVS هي بالضرورة مناطق امتصاص تعني أن هذا السلوك المرضي لا يحدث.

البراهين

  1. البرهان : ليكنX{\displaystyle X}ليكن فضاء متجهي على الحقلك،{\displaystyle \mathbb {K} ,}معك{\displaystyle \mathbb {K} }كونR{\displaystyle \mathbb {R} }أوج،{\displaystyle \mathbb {C} ,}ومنح المجالك{\displaystyle \mathbb {K} }مع طوبولوجيا إقليدية معيارية معتادة. ليكنأ{\displaystyle A}لتكن مجموعة محدبة بحيث يكون لكلzX،{\displaystyle z\in X,}يوجد عدد حقيقي موجبر>0{\displaystyle r>0}بحيثرzأ.{\displaystyle rz\in A.} لأن0أ،{\displaystyle 0\in A,}لوX={0}{\displaystyle X=\{0\}}عندئذٍ يكتمل البرهان، لذا افترضخافتX0.{\displaystyle \operatorname {dim} X\neq 0.} من الواضح أن كل مجموعة جزئية محدبة غير فارغة من خط الأعداد الحقيقيةR{\displaystyle \mathbb {R} }هي فترة (قد تكون مفتوحة أو مغلقة أو نصف مغلقة؛ وقد تكون منحلة (أي مجموعة أحادية )؛ وقد تكون محدودة أو غير محدودة). تذكر أن تقاطع المجموعات المحدبة يكون محدبًا بحيث يكون لكل0yX،{\displaystyle 0\neq y\in X,}المجموعاتأكy{\displaystyle A\cap \mathbb {K} y}وأRy{\displaystyle A\cap \mathbb {R} y}محدبة، حيث الآن تحدبأRy{\displaystyle A\cap \mathbb {R} y}(الذي يحتوي على الأصل ويقع ضمن السطر)Ry{\displaystyle \mathbb {R} y}) يشير إلى أنأRy{\displaystyle A\cap \mathbb {R} y}هي فترة زمنية موجودة في السطرRy={رy:-<ر<}.{\displaystyle \mathbb {R} y=\{ry:-\infty <r<\infty \}.}اللمة : إذا0yX{\displaystyle 0\neq y\in X}ثم الفترةأRy{\displaystyle A\cap \mathbb {R} y}تحتوي على فترة فرعية مفتوحة تحتوي على نقطة الأصل. برهان اللمة : بافتراض أنyX{\displaystyle y\in X}يمكننا اختيار بعضR>0{\displaystyle R>0}بحيثRyأ{\displaystyle Ry\in A}و (لأن-yX{\displaystyle -y\in X}يمكننا أيضًا اختيار بعضر>0{\displaystyle r>0}بحيثر(-y)أ،{\displaystyle r(-y)\in A,}أينر(-y)=(-ر)y{\displaystyle r(-y)=(-r)y}و-رyRy{\displaystyle -ry\neq Ry}(منذy0{\displaystyle y\neq 0}). لأنأRy{\displaystyle A\cap \mathbb {R} y}محدب ويحتوي على النقاط المتميزة-رy{\displaystyle -ry}وRy،{\displaystyle Ry,}يحتوي على الغلاف المحدب للنقاط{-رy،Ry}،{\displaystyle \{-ry,Ry\},}والتي تحتوي (على وجه الخصوص) على الفترة الفرعية المفتوحة(-ر،R)y={تy:-ر<ت<R،تR}،{\displaystyle (-r,R)y=\{ty:-r<t<R,t\in \mathbb {R} \},}حيث هذه الفترة الفرعية المفتوحة(-ر،R)y{\displaystyle (-r,R)y}يحتوي على الأصل (لمعرفة السبب، خذت=0،{\displaystyle t=0,}وهو ما يرضي-ر<ت=0<R{\displaystyle -r<t=0<R})، مما يثبت صحة اللمة.{\displaystyle \blacksquare } الآن قم بالإصلاح0xX،{\displaystyle 0\neq x\in X,}يتركY:=فترة{x}=كx.{\displaystyle Y:=\operatorname {span} \{x\}=\mathbb {K} x.}لأن0xX{\displaystyle 0\neq x\in X}كان الأمر تعسفياً، لإثبات ذلكأ{\displaystyle A}يستوعبX{\displaystyle X}من الضروري والكافي إثبات ذلكأY{\displaystyle A\cap Y}هو حي من أحياء الأصل فيY{\displaystyle Y}متىY{\displaystyle Y}تُعطى طوبولوجيا هاوسدورف الإقليدية المعتادة، حيث تذكر أن هذه الطوبولوجيا تجعل الخريطةككx{\displaystyle \mathbb {K} \to \mathbb {K} x}محدد بواسطةججx{\displaystyle c\mapsto cx}إلى تماثل TVS. إذاك=R{\displaystyle \mathbb {K} =\mathbb {R} }ثم حقيقة أن الفترةأY=أRx{\displaystyle A\cap Y=A\cap \mathbb {R} x}عبارة "تحتوي على فترة فرعية مفتوحة حول نقطة الأصل" تعني ذلك بالضبط.أY{\displaystyle A\cap Y}هو حي من أحياء الأصل فيY=Rx،{\displaystyle Y=\mathbb {R} x,}وهذا يُكمل البرهان. لذا افترض أنك=ج.{\displaystyle \mathbb {K} =\mathbb {C} .} يكتبأنا:=-1،{\displaystyle i:={\sqrt {-1}},}لهذا السبب.أناxY=جx،{\displaystyle ix\in Y=\mathbb {C} x,}وY=جx=(Rx)+(R(أناx)){\displaystyle Y=\mathbb {C} x=(\mathbb {R} x)+(\mathbb {R} (ix))}(بسذاجة،Rx{\displaystyle \mathbb {R} x}هو "x{\displaystyle x}-محور" وR(أناx){\displaystyle \mathbb {R} (ix)}هو "y{\displaystyle y}المحور "-" منج(أناx){\displaystyle \mathbb {C} (ix)}). المجموعةS:=(أRx)(أR(أناx)){\displaystyle S:=(A\cap \mathbb {R} x)\cup (A\cap \mathbb {R} (ix))}محتواة في المجموعة المحدبةأY،{\displaystyle A\cap Y,}بحيث يكون الغلاف المحدب لـS{\displaystyle S}يحتوي علىأY.{\displaystyle A\cap Y.} بحسب اللمة، كل منأRx{\displaystyle A\cap \mathbb {R} x}وأR(أناx){\displaystyle A\cap \mathbb {R} (ix)}هي قطع مستقيمة (فترات) تحتوي كل قطعة منها على نقطة الأصل في فترة فرعية مفتوحة؛ علاوة على ذلك، تتقاطع بوضوح عند نقطة الأصل. اختر عددًا حقيقيًاد>0{\displaystyle d>0}بحيث(-د،د)x={تx:-د<ت<د،تR}أRx{\displaystyle (-d,d)x=\{tx:-d<t<d,t\in \mathbb {R} \}\subseteq A\cap \mathbb {R} x}و(-د،د)أناx={تأناx:-د<ت<د،تR}أR(أناx).{\displaystyle (-d,d)ix=\{tix:-d<t<d,t\in \mathbb {R} \}\subseteq A\cap \mathbb {R} (ix).} يتركشمال{\displaystyle N}يرمز إلى الغلاف المحدب لـ [(-د،د)x][(-د،د)أناx]،{\displaystyle [(-d,d)x]\cup [(-d,d)ix],}والذي يقع داخل الغلاف المحدب لـS{\displaystyle S}وبالتالي فهي موجودة أيضًا في المجموعة المحدبةأY.{\displaystyle A\cap Y.} ولإتمام البرهان، يكفي أن نبين أنشمال{\displaystyle N}هو حي من0{\displaystyle 0}فيY.{\displaystyle Y.} يُنظر إليه على أنه مجموعة فرعية من المستوى المركبجY،{\displaystyle \mathbb {C} \cong Y,}شمال{\displaystyle N}شكله يشبه مربعًا مفتوحًا تقع زواياه الأربع على القطب الموجب والقطب السالبx{\displaystyle x}وy{\displaystyle y}-محاور (أي في(0،)x،{\displaystyle (0,\infty )x,}(-،0)x،{\displaystyle (-\infty ,0)x,}(0،)أناx،{\displaystyle (0,\infty )ix,}و(-،0)أناx{\displaystyle (-\infty ,0)ix}لذلك من السهل التحقق من ذلكشمال{\displaystyle N}تحتوي على الكرة المفتوحةبد/2x:={جx:جك و |ج|<د/2}{\displaystyle B_{d/2}x:=\{cx:c\in \mathbb {K} {\text{ and }}|c|<d/2\}}نصف قطرد/2{\displaystyle d/2}متمركزة عند أصلY=جx.{\displaystyle Y=\mathbb {C} x.} هكذاأY{\displaystyle A\cap Y}هو حي من أحياء الأصل فيY=جx،{\displaystyle Y=\mathbb {C} x,}حسب الرغبة.{\displaystyle \blacksquare }

الاقتباسات

مراجع