عامل محدود
في التحليل الوظيفي ونظرية المؤثرات ، يُعدّ المؤثر الخطي المحدود نوعًا خاصًا من التحويلات الخطية ، وله أهمية بالغة في الأبعاد اللانهائية . في الأبعاد المحدودة، ينقل التحويل الخطي مجموعة محدودة إلى مجموعة محدودة أخرى (على سبيل المثال، يتحول المستطيل في المستوى إما إلى متوازي أضلاع أو إلى قطعة مستقيمة محدودة عند تطبيق تحويل خطي). أما في الأبعاد اللانهائية، فلا تكفي الخطية وحدها لضمان بقاء المجموعات المحدودة محدودة؛ لذا فإن المؤثر الخطي المحدود هو تحويل خطي ينقل المجموعات المحدودة إلى مجموعات محدودة أخرى.
بصورة رسمية، هو تحويل خطيبين فضاءات المتجهات الطوبولوجية (TVSs)والتي تحدد المجموعات الفرعية المحدودة منإلى مجموعات فرعية محدودة من لووإذا كانت فضاءات متجهة معيارية (نوع خاص من فضاءات المتجهات)،تكون محدودة إذا وفقط إذا كان هناك بعضبحيث يكون ذلك لجميع الحد الأدنى من ذلكيُطلق عليه اسم معيار المشغل لـويرمز إليه بـ يكون المؤثر الخطي بين الفضاءات المعيارية متصلاً إذا وفقط إذا كان محدوداً.
تم توسيع مفهوم المؤثر الخطي المحدود من الفضاءات المعيارية إلى جميع الفضاءات المتجهة الطوبولوجية.
خارج نطاق التحليل الوظيفي، عندما تكون الدالةإذا أطلق عليها اسم " محدودة "، فهذا يعني عادةً أن صورتهاهي مجموعة جزئية محدودة من مجالها المقابل. تتمتع الدالة الخطية بهذه الخاصية إذا وفقط إذا كانت متطابقة. وبالتالي، في التحليل الوظيفي، عندما يُطلق على عامل خطي اسم "محدود"، فإنه لا يُقصد به أبدًا هذا المعنى المجرد (وجود صورة محدودة).
في فضاءات المتجهات المعيارية
كل مؤثر محدود يكون متصلاً وفقًا لشرط ليبشيتز عند
تكافؤ التقييد والاستمرارية
يكون المؤثر الخطي بين الفضاءات المعيارية محدودًا إذا وفقط إذا كان متصلًا .
لنفترض أنمحدودة. إذن، بالنسبة لجميع المتجهاتمعلدينا غير الصفر تأجيرالانتقال إلى الصفر يُظهر أنمتصل عند علاوة على ذلك، بما أن الثابتلا يعتمد علىهذا يدل على أن ذلك في الواقعهي متصلة بشكل منتظم ، بل ومتصلة وفقًا لشرط ليبشيتز .
وعلى العكس من ذلك، يترتب من الاستمرارية عند المتجه الصفري وجودبحيثلجميع المتجهاتمع وبالتالي، بالنسبة لجميع القيم غير الصفريةيمتلك المرء وهذا يثبت أنمحدود. وهو المطلوب إثباته
التقييد النسبي
بفرض وجود مؤثرين خطيين معرفين جزئياًنقول ذلكمحصورة نسبياً بـ(أو ذلك)يكون(محدود)، إذا وفقط إذاويوجدبحيثأدنى مستوى من كل ذلكهو النسبيحدود[ 1 ]
في فضاءات هيلبرت
بما أن فضاءات هيلبرت هي فضاءات معيارية كاملة ذات معيار مستحث من الضرب الداخلي، فإن ما سبق ينطبق هنا أيضًا. والجدير بالذكر أن فضاء المؤثرات الخطية المحدودةيتحول فضاء هيلبرت H إلى جبر C*، وخاصةً إلى فضاء مؤثرات . ومن الممكن تعريف مفاهيم مختلفة للتقييد بالنسبة للمؤثر T.
على سبيل المثال، يُطلق على T اسم محدود القوة إذالجميع الأعداد الطبيعية n. هذا الشرط يعني أن T محدودة، بالطبع، ولكن العكس ليس بالضرورة صحيحًا.
شرط آخر للتقييد هو التقييد متعدد الحدود: يكون المؤثر T على L(H) محدودًا متعدد الحدود إذا وُجد ثابت موجب(الذي يعتمد فقط على T) بحيثلكل كثيرات الحدود (التحليلية) p المعرفة على القرص المغلق الواحديومرة أخرى، هذا الشرط يعني محدودية القوة ومحدودية المعيار، ولكن العكس ليس بالضرورة صحيحًا.
علاوة على ذلك، المشغليُطلق على الدالة اسم دالة محدودة متعددة الحدود تمامًا إذا وُجد ثابت موجب K بحيثلجميع مصفوفات كثيرات الحدود (التحليلية)ولكل الأعداد الطبيعية n. هنا، تُستنتج معايير المصفوفة المقابلة بشكل طبيعي من بنية فضاءالمصفوفات ويمكن فهمها على أنها حساب الدوال متعددة الحدود . كل مؤثر محدود متعدد الحدود تمامًا يكون محدودًا متعدد الحدود ومحدودًا من حيث القوة، بالإضافة إلى كونه محدودًا من حيث المعيار، ولكن العكس لا ينطبق بشكل عام.
من الأمثلة الإيجابية للمؤثرات المحدودة متعددة الحدود تمامًا المؤثرات الانكماشية T، [ 2 ] أي تلك التيهذا صحيح.
في فضاءات المتجهات الطوبولوجية
مؤثر خطييُطلق على العلاقة بين فضاءين متجهيين طوبولوجيين اسم مؤثر خطي محدود أو ببساطة محدود إذا كانمحصور فيثممحصور في تُسمى مجموعة جزئية من فضاء فون نيومان محدودة (أو بتعبير أدق، محدودة فون نيومان ) إذا كانت جميع جوارات نقطة الأصل تستوعبها . في الفضاء المعياري (وحتى في الفضاء شبه المعياري )، تكون المجموعة الجزئية محدودة فون نيومان إذا وفقط إذا كانت محدودة معياريًا. وبالتالي، بالنسبة للفضاءات المعيارية، فإن مفهوم المجموعة المحدودة فون نيومان مطابق للمفهوم المعتاد للمجموعة الجزئية المحدودة معياريًا.
الاستمرارية والحدودية
كل مؤثر خطي متصل تسلسليًا بين متغيرات تفاضلية هو مؤثر محدود. [ 3 ] وهذا يعني أن كل مؤثر خطي متصل بين متغيرات تفاضلية قابلة للقياس هو مؤثر محدود. مع ذلك، بشكل عام، لا يشترط أن يكون المؤثر الخطي المحدود بين متغيرين تفاضليين متصلًا.
تُتيح هذه الصياغة تعريف المؤثرات المحدودة بين فضاءات المتجهات الطوبولوجية العامة كمؤثر ينقل المجموعات المحدودة إلى مجموعات محدودة أخرى. في هذا السياق، يظل صحيحًا أن كل دالة متصلة محدودة، إلا أن العكس غير صحيح؛ فالمؤثر المحدود ليس بالضرورة متصلًا. وهذا يعني أيضًا أن التقييد لم يعد مكافئًا لاستمرارية ليبشيتز في هذا السياق.
إذا كان المجال فضاءً بورنولوجيًا (على سبيل المثال، فضاء TVS شبه متري ، أو فضاء فريشيه ، أو فضاء معياري )، فإن أي مؤثر خطي إلى أي فضاء محدب محليًا آخر يكون محدودًا إذا وفقط إذا كان متصلًا. أما بالنسبة لفضاءات LF ، فيكون العكس أضعف؛ أي دالة خطية محدودة من فضاء LF تكون متصلة تسلسليًا .
لوهو مؤثر خطي بين فضاءين متجهيين طوبولوجيين، وإذا وُجدت جوارمن أصل فيبحيثهي مجموعة جزئية محدودة منثممتصلة. [ 4 ] غالبًا ما يُلخص هذا الأمر بالقول إن المؤثر الخطي المحدود في جوار ما لنقطة الأصل يكون بالضرورة متصلًا. على وجه الخصوص، أي دالة خطية محدودة في جوار ما لنقطة الأصل تكون متصلة (حتى لو لم يكن مجالها فضاءً معياريًا ).
فضاءات بورنولوجيا
الفضاءات البورنولوجية هي تحديدًا تلك الفضاءات المحدبة محليًا التي يكون فيها كل مؤثر خطي محدود إلى فضاء محدب محليًا آخر متصلًا بالضرورة. أي أن فضاء TVS محدب محليًاتكون فضاءً بورنولوجيًا إذا وفقط إذا كان لكل TVS محدب محليًامؤثر خطيتكون الدالة متصلة إذا وفقط إذا كانت محدودة. [ 5 ]
كل فضاء معياري هو فضاء بيولوجي.
خصائص المؤثرات الخطية المحدودة
يتركليكن مؤثرًا خطيًا بين فضاءات متجهة طوبولوجية (ليس بالضرورة فضاءات هاوسدورف). ما يلي متكافئ:
- [ 5 ] محدود (محلياً)؛
- (تعريف):[ 5 ]
- تُحوّل الخرائط المجموعات الفرعية المحدودة من نطاقها إلى مجموعات فرعية محدودة من صورتها; [ 5 ]
- [ 5 ]
- المتتالية الصفرية هي، بحسب التعريف، متتالية تتقارب إلى نقطة الأصل.
- وبالتالي فإن أي دالة خطية متصلة بشكل متسلسل عند نقطة الأصل هي بالضرورة دالة خطية محدودة.
- تُحوّل كل متتالية صفرية متقاربة لماكي إلى مجموعة فرعية محدودة من[ ملاحظة 1 ]
- تسلسلويُقال إنها متقاربة مع أصل ماكي فيإذا وُجدت متتالية متباعدةعدد حقيقي موجب بحيثهي مجموعة جزئية محدودة من
لووإذا كانت محدبة محليًا، فيمكن إضافة ما يلي إلى هذه القائمة:
- [ 6 ]
- خرائط الأقراص البورنيفورية فيإلى أقراص آكلة اللحوم في[ 6 ]
لوهو فضاء بورنولوجي وإذا كانت محدبة محليًا، فيمكن إضافة ما يلي إلى هذه القائمة:
- تكون متصلة بشكل متسلسل عند نقطة ما (أو بشكل مكافئ، عند كل نقطة) من مجالها. [ 7 ]
- تكون الخريطة الخطية المتصلة تسلسليًا بين اثنين من TVSs محدودة دائمًا، [ 3 ] ولكن العكس يتطلب افتراضات إضافية (مثل أن يكون المجال بورنولوجيًا وأن يكون المجال المقابل محدبًا محليًا).
- إذا كان المجالإذا كان أيضًا فضاءً تسلسليًا ،تكون متصلة تسلسلياً إذا وفقط إذا كانت متصلة.
- متصلة تسلسلياً عند نقطة الأصل .
أمثلة
- أي مؤثر خطي بين فضاءين معياريين محدودين الأبعاد يكون محدودًا، ويمكن اعتبار هذا المؤثر بمثابة ضرب بمصفوفة ثابتة .
- أي مؤثر خطي معرف على فضاء معياري محدود الأبعاد يكون محدوداً.
- في فضاء التسلسلمن متواليات الأعداد الحقيقية التي تنتهي بالصفر، مع الأخذ في الاعتبارالمعيار، المؤثر الخطي للأعداد الحقيقية الذي يُعيد مجموع متتالية، محدود، ومعياره يساوي 1. إذا تم اعتبار نفس الفضاء معالمعيار، نفس العامل غير محدود.
- العديد من التحويلات التكاملية هي مؤثرات خطية محدودة. على سبيل المثال، إذا إذا كانت دالة متصلة، فإن المؤثرمحدد في الفضاءمن الدوال المتصلة علىمزود بالمعيار الموحد والقيم في الفضاءمعمعطاة بالصيغة هذا المؤثر محدود. وهو في الواقع مؤثر مضغوط . تشكل المؤثرات المضغوطة فئة مهمة من المؤثرات المحدودة.
- مُعامل لابلاس ( مجالها هو فضاء سوبوليف وتأخذ قيمًا في فضاء الدوال القابلة للتكامل التربيعي ) محدودة.
- عامل الإزاحة أحادي الجانب على فضاء Lpمن بين جميع التسلسلاتمن الأعداد الحقيقية مع محدودة. من السهل ملاحظة أن معيارها المؤثر هو
المؤثرات الخطية غير المحدودة
يتركليكن فضاء جميع كثيرات الحدود المثلثية علىمع الوضع الطبيعي
المشغلالدالة التي تُحوّل متعددة الحدود إلى مشتقتها غير محدودة. في الواقع، بالنسبة لـمعلدينابينمامثللذاغير محدود.
خصائص فضاء المؤثرات الخطية المحدودة
فضاء جميع المؤثرات الخطية المحدودة منليُرمز إليه بـ.
- هو فضاء متجهي معياري.
- لوإذا كان باناش كذلك، فكذلك; على وجه الخصوص، الفضاءات المزدوجة هي فضاءات باناخ.
- لأينواةهو فضاء خطي مغلق من.
- لوباناش وإذا كان الأمر غير تافه،هو باناش.
انظر أيضاً
- المجموعة المحدودة (الفضاء المتجهي الطوبولوجي) – تعميم لمفهوم التقييد
- الانكماش (نظرية المؤثرات) – مؤثرات محدودة ذات معيار وحدة فرعية
- خريطة خطية غير متصلة
- المؤثر الخطي المتصل – دالة بين فضاءات المتجهات الطوبولوجية
- رجل محلي محدود
- المعيار (في الرياضيات) - الطول في فضاء متجهي
- جبر المؤثرات – فرع من التحليل الوظيفي
- معيار المؤثر – مقياس "حجم" المؤثرات الخطية
- نظرية المؤثرات – الدراسة الرياضية للمؤثرات الخطية
- شبه المعيار - دالة رياضية
- المؤثر غير المحدود – مؤثر خطي معرف على فضاء خطي كثيف
مراجع
- ↑ البرهان: لنفترض جدلاً أنيتقارب إلىلكنغير محدود فياختر حيًا منفتحًا ومتوازنًامن أصل فيبحيثلا يمتص التسلسلاستبدالمع وجود تسلسل فرعي إذا لزم الأمر، يمكن افتراض ذلك دون فقدان للعمومية.لكل عدد صحيح موجبالتسلسلهل تتقارب منحنيات ماكي إلى نقطة الأصل (بما أنمحصور في) لذلك، بافتراض،محصور فيلذا اختر حقيقيًابحيثلكل عدد صحيحلوإذا كان عددًا صحيحًا، فبما أنمتوازن،وهذا تناقض. وهو المطلوب إثباته. يمكن تعميم هذا البرهان بسهولة لإعطاء توصيفات أقوى لـ ""محدود." على سبيل المثال، كلمة "بحيث أنهي مجموعة جزئية محدودة منيمكن استبدال عبارة "في تعريف "ماكي المتقارب إلى الأصل" بعبارة "بحيث أنفي"
- ↑ مرتاد، محمد هشام (2022)، "التقييد النسبي" ، في مرتاد، محمد هشام (محرر)، أمثلة مضادة في نظرية المؤثرات ، تشام: دار نشر سبرينغر الدولية، ص 553-566 ، doi : 10.1007/978-3-030-97814-3_31 ، ISBN 978-3-030-97814-3
- ↑ بولسن، فيرن، محرر (2003)، "الخرائط الموجبة تمامًا" ، الخرائط المحدودة تمامًا وجبر المؤثرات ، دراسات كامبريدج في الرياضيات المتقدمة، كامبريدج: مطبعة جامعة كامبريدج، ص 26-42 ، doi : 10.1017/cbo9780511546631.004 ، ISBN 978-0-521-81669-4تم الاطلاع عليه بتاريخ 2025-08-03
- 1 2 ويلانسكي 2013 ، ص 47-50.
- ↑ ناريسي وبيكنشتاين 2011 ، ص 156-175.
- 1 2 3 4 5 ناريسي وبيكنشتاين 2011 ، ص 441-457.
- 1 2 ناريسي وبيكنشتاين 2011 ، ص. 444.
- ↑ ناريسي وبيكنشتاين 2011 ، ص 451-457.
فهرس
- "المؤثر المحدود" ، موسوعة الرياضيات ، دار نشر EMS ، 2001 [1994]
- كريزيج، إروين: مقدمة في التحليل الوظيفي مع تطبيقات ، وايلي، 1989
- ناريسي، لورانس؛ بيكنشتاين، إدوارد (2011). فضاءات المتجهات الطوبولوجية . الرياضيات البحتة والتطبيقية ( الطبعة الثانية). بوكا راتون، فلوريدا: مطبعة سي آر سي. رقم ISBN 978-1584888666. OCLC 144216834 .
- ويلانسكي، ألبرت (2013). الأساليب الحديثة في فضاءات المتجهات الطوبولوجية . مينولا، نيويورك: منشورات دوفر. ISBN 978-0-486-49353-4. OCLC 849801114 .
- المؤثرات الخطية
- نظرية المؤثرات
- نظرية الدوال المتصلة
