فضاء المتجهات المرتب

في الرياضيات ، الفضاء المتجهي المرتب أو الفضاء المتجهي المرتب جزئياً هو فضاء متجهي حقيقي مزود بترتيب جزئي متوافق مع عمليات الفضاء المتجهي.
تعريف
بالنظر إلى فضاء متجهيعلى الأعداد الحقيقيةوإمكانية الطلب المسبقفي موقع التصويرالزوجانيُطلق عليه اسم فضاء متجهي مرتب مسبقًا ، ونقول إن الترتيب المسبقيتوافق مع بنية الفضاء المتجهي لـواتصلترتيب مسبق للمتجهاتإن كان ذلك للجميعومعيتحقق البديهيتان التاليتان
- يشير إلى
- يشير إلى
لوهو ترتيب جزئي متوافق مع بنية الفضاء المتجهي لـثميُطلق عليه اسم فضاء متجهي مرتب ويُطلق عليه اسم الترتيب الجزئي المتجهي على تُشير البديهيتان إلى أن عمليات الإزاحة والتماثلات الموجبة هي تماثلات ذاتية لبنية الترتيب والتطبيقهو تماثل مع بنية الترتيب الثنائي . فضاءات المتجهات المرتبة هي زمر مرتبة تحت عملية الجمع. لاحظ أنإذا وفقط إذا
المخاريط الموجبة ومعادلتها للترتيبات
مجموعة فرعيةفضاء متجهييُطلق عليه اسم مخروط إذا كان حقيقيًا تمامًايُطلق على المخروط اسم المخروط المدبب إذا كان يحتوي على نقطة الأصل. المخروطتكون محدبة إذا وفقط إذاتقاطع أي مجموعة غير فارغة من المخاريط (أو المخاريط المحدبة) هو مخروط (أو مخروط محدب)؛ وينطبق الأمر نفسه على اتحاد مجموعة متزايدة (تحت احتواء المجموعة ) من المخاريط (أو المخاريط المحدبة) .في فضاء متجهييقال إنه يولد إذا[ 1 ]
بالنظر إلى فضاء متجهي مرتب مسبقًاالمجموعة الفرعيةمن بين جميع العناصرفيمُرضٍهو مخروط محدب مدبب (أي مخروط محدب يحتوي على) يسمى المخروط الموجب لـويرمز إليه بـ تُسمى عناصر المخروط الموجب بالعناصر الموجبة .وهي عناصر فضاء متجهي مرتب مسبقًاثمإذا وفقط إذايتولد المخروط الموجب إذا وفقط إذاهي مجموعة موجهة تحت بفرض أي مخروط محدب مدببيمكن تعريف الطلب المسبقعلىوهو ما يتوافق مع بنية الفضاء المتجهي لـعن طريق الإعلان للجميعالذي - التيإذا وفقط إذا المخروط الموجب لفضاء المتجهات المرتب مسبقًا الناتج هو وبالتالي، توجد علاقة تناظرية بين المخاريط المحدبة المدببة والترتيبات الجزئية للمتجهات على[ 1 ] إذاإذا كانت المجموعة مرتبة مسبقًا، فيمكننا تكوين علاقة تكافؤ علىمن خلال التعريفيعادلإذا وفقط إذاو لوهل فئة التكافؤ التي تحتوي على الأصل؟هو فضاء متجهي جزئي منوهو فضاء متجهي مرتب وفقًا للعلاقة التالية:إذا وفقط إذا كان هناك وجودوبحيث[ 1 ]
مجموعة فرعية منفضاء متجهييُطلق عليه اسم المخروط الصحيح إذا كان مخروطًا محدبًا يحقق الشروط التالية: بشكل صريح،يكون مخروطًا صحيحًا إذا (1)(2)للجميعو(3)[ 2 ] تقاطع أي مجموعة غير فارغة من المخاريط الحقيقية هو مخروط حقيقي أيضًا. كل مخروط حقيقيفي فضاء متجهي حقيقي، يُنشئ ترتيبًا على الفضاء المتجهي عن طريق تعريفإذا وفقط إذاوعلاوة على ذلك، سيكون المخروط الموجب لهذا الفضاء المتجهي المرتب هولذلك، توجد علاقة تناظرية بين المخاريط المحدبة المناسبة لـوالترتيبات الجزئية للمتجهات على
عن طريق ترتيب المتجهات الكلي علىنعني طلبًا كاملاً علىوهو ما يتوافق مع بنية الفضاء المتجهي لـ عائلة الترتيبات المتجهة الكلية على فضاء متجهييوجد تناظر أحادي مع عائلة جميع المخاريط الصحيحة التي تكون قصوى تحت احتواء المجموعة. [ 1 ] لا يمكن أن يكون ترتيب المتجهات الكلي أرخميديًا إذا كان بُعده ، عند اعتباره فضاءً متجهيًا على الأعداد الحقيقية، أكبر من 1. [ 1 ]
لووهما ترتيبان لفضاء متجهي ذي مخاريط موجبةوعلى التوالي، ثم نقول أنأدق منلو[ 2 ]
الفترات والترتيب المزدوج المقيد
تُعرَّف فترة الترتيب في فضاء متجهي مرتب مسبقًا بأنها مجموعة من الشكل التالي: يستنتج من البديهيتين 1 و2 أعلاه ما يلي:ويشير إلىينتمي إلى وبالتالي، فإن فترات الترتيب هذه محدبة. يُقال إن مجموعة جزئية محدودة الترتيب إذا كانت محتواة في فترة ترتيب معينة. [ 2 ] في فضاء متجهي حقيقي مرتب مسبقًا، إذا كان لـثم الفترة من الشكل متوازن . [ 2 ] وحدة الترتيب في فضاء متجهي مرتب مسبقًا هي أي عنصربحيث تكون المجموعة[ 2 ] إنه يمتص .
مجموعة جميع الدوال الخطية على فضاء متجهي مرتب مسبقًايُطلق على الدالة التي تُسقط كل فاصل ترتيبي على مجموعة محدودة اسم الدالة الثنائية ذات الحدود الترتيبية لـويرمز إليه بـ[ 2 ] إذا كان الفضاء مرتبًا فإن الفضاء المزدوج ذو الحد الترتيبي هو فضاء متجهي فرعي منالفضاء المزدوج الجبري.
مجموعة فرعيةفضاء متجهي مرتبتُسمى المجموعة كاملة الترتيب إذا كان لكل مجموعة جزئية غير فارغةبحيثهل الترتيب محدود فيكلاهماوموجودة وهي عناصر مننقول إن الفضاء المتجهي المرتبهل اكتمل الطلب ؟هي مجموعة جزئية كاملة الترتيب من[ 3 ]
أمثلة
لوهي فضاء متجهي مرتب مسبقًا على الأعداد الحقيقية برتبة الوحدةثم الخريطةهي دالة شبه خطية . [ 4 ]
ملكيات
لوإذا كان فضاء متجهيًا مرتبًا مسبقًا، فإنه لكل
فضاءات الخرائط الخطية
مخروطيقال إنه يولد إذايساوي فضاء المتجهات بأكمله. [ 2 ] إذاوهما فضاءان متجهيان مرتبان غير تافهين بمخاريط موجبة خاصة بهماوثميتم توليدها فيإذا وفقط إذا كانت المجموعةمخروط مناسب فيوهو فضاء جميع التحويلات الخطية منداخل في هذه الحالة، الترتيب المحدد بواسطةيُطلق عليه الترتيب المتعارف عليه لـ[ 2 ] بشكل عام، إذاأي فضاء متجهي جزئي منبحيثهو مخروط مناسب، والترتيب المحدد بواسطةيُطلق عليه الترتيب المتعارف عليه لـ[ 2 ]
الدوال الموجبة والثنائية المرتبة
دالة خطيةيُطلق على الفضاء المتجهي المرتب مسبقًا اسم موجب إذا استوفى أحد الشرطين المتكافئين التاليين:
- يشير إلى
- لوثم[ 4 ]
مجموعة جميع الأشكال الخطية الموجبة على فضاء متجهي ذي مخروط موجبيُطلق عليه اسم المخروط المزدوج ويُرمز إليه بـهو مخروط يساوي القطبية لـ الترتيب المسبق الناتج عن المخروط المزدوج على فضاء الدوال الخطية علىيُطلق عليه اسمطلب مسبق مزدوج . [ 4 ]
الفضاء الثنائي المرتب لفضاء متجهي مرتبهي المجموعة، ويرمز لها بـمحدد بواسطة بالرغم منتوجد فضاءات متجهة مرتبة لا تتحقق فيها مساواة المجموعات. [ 2 ]
أنواع خاصة من فضاءات المتجهات المرتبة
يتركليكن فضاءً متجهيًا مرتبًا. نقول إن الفضاء المتجهي المرتبهل هو ترتيب أرخميدس، وأن ترتيبيكون أرخميدس إذا كان كلمافيبحيثيتم هيمنة (أي يوجد بعضبحيثللجميع) ثم[ 2 ] الفضاءالمتجهي الطوبولوجي(TVS) الذي هو فضاء متجهي مرتب يكون بالضرورة أرخميديًا إذا كان مخروطه الموجب مغلقًا. [ 2 ]
نقول إن فضاء متجهي مرتب مسبقًايتم ترتيبها بانتظام ، ويكون ترتيبها منتظماً إذا كان ترتيبها أرخميدس .يميز النقاط في[ 2 ] تضمن هذه الخاصية وجود عدد كافٍ من الأشكال الخطية الموجبة التي تسمح باستخدام أدوات الازدواجية بنجاح لدراسة فضاءات المتجهات المرتبة. [ 2 ]
يُطلق على الفضاء المتجهي المرتب اسم شبكة متجهية إذا كان لكل عنصروالأعلىوالأدنىموجود. [ 2 ]
الفضاءات الجزئية، والقسمة، والمنتجات
طوال فترة الإيجارليكن فضاء متجهي مرتب مسبقًا ذو مخروط موجب
الفضاءات الفرعية
لوهو فضاء متجهي جزئي منثم الترتيب المتعارف عليهناتج عنالمخروط الموجبهو الترتيب الجزئي الناتج عن المخروط المحدب المدببحيث يكون هذا المخروط مناسبًا إذامناسب. [ 2 ]
فضاء القسمة
يتركليكن فضاءً متجهيًا جزئيًا من فضاء متجهي مرتبليكن الإسقاط المتعارف عليه، وليكن ثمهو مخروط فيوهذا يُحدث ترتيبًا مسبقًا معياريًا على فضاء القسمة لومخروط مناسب فيثماصنعإلى فضاء متجهي مرتب. [ 2 ] إذايكون-مشبعة ثميحدد الترتيب القانوني لـ[ 1 ] لاحظ أنيقدم مثالاً على فضاء متجهي مرتب حيثليس مخروطًا مناسبًا.
لووهو أيضًا فضاء متجهي طوبولوجي (TVS)، وإذا كان لكل جوارمن أصل فييوجد حيمن الأصل بحيثثم[ 1 ] هو مخروط طبيعي لطوبولوجيا القسمة .
لوهي شبكة متجهة طوبولوجية وهي شبكة فرعية صلبة مغلقة منثموهي أيضًا شبكة متجهة طوبولوجية. [ 1 ]
منتج
لوأي مجموعة ثم الفضاءمن جميع الوظائف منداخليتم ترتيبها بشكل قانوني بواسطة المخروط المناسب[ 2 ]
لنفترض أنهي عائلة من فضاءات المتجهات المرتبة مسبقًا، وأن المخروط الموجب لـيكون ثمهو مخروط محدب مدبب فيوالذي يحدد ترتيبًا أساسيًا علىهل هو مخروط مناسب إذا كان الأمر كذلك؟هي مخاريط مناسبة. [ 2 ]
المجموع المباشر الجبري
المجموع المباشر الجبريلهو فضاء متجهي جزئي منوذلك بالنظر إلى ترتيب الفضاء الجزئي المتعارف عليه الموروث من[ 2 ] إذاهي فضاءات متجهة مرتبة جزئية من فضاء متجهي مرتبثمهو المجموع المباشر المرتب لهذه الفضاءات الجزئية إذا كان التشاكل الجبري المتعارف عليه لـعلى(مع ترتيب المنتج المتعارف عليه) هو تماثل ترتيبي . [ 2 ]
أمثلة
- تشكل الأعداد الحقيقية بالترتيب المعتاد فضاءً متجهيًا مرتبًا كليًا. لكل الأعداد الصحيحةالفضاء الإقليديإذا اعتبرنا فضاءً متجهيًا على الأعداد الحقيقية بترتيب معجمي، فإنه يشكل فضاءً متجهيًا مرتبًا مسبقًا يكون ترتيبه أرخميديًا إذا وفقط إذا[ 4 ]
- هو فضاء متجهي مرتب معالعلاقة المعرفة بأي من الطرق التالية (بترتيب تصاعدي للقوة، أي مجموعات متناقصة من الأزواج):
- الترتيب المعجمي :إذا وفقط إذاأوهذا ترتيب كلي . يُعطى المخروط الموجب بواسطةأوأي، في الإحداثيات القطبية ، مجموعة النقاط ذات الإحداثي الزاوي الذي يحققبالإضافة إلى الأصل.
- إذا وفقط إذاو( طلب منتج من نسختين منمعهذا ترتيب جزئي. يُعطى المخروط الموجب بالعلاقة التالية:وأي، في الإحداثيات القطبيةبالإضافة إلى الأصل.
- إذا وفقط إذاأو( الإغلاق الانعكاسي للناتج المباشر لنسختين منباستخدام "<"). هذا أيضًا ترتيب جزئي. يُعطى المخروط الموجب بواسطةأوأي، في الإحداثيات القطبية،بالإضافة إلى الأصل.
- الرتبة الثانية فقط هي، كمجموعة فرعية منمغلق؛ انظر الترتيبات الجزئية في الفضاءات الطوبولوجية .
- بالنسبة للرتبة الثالثة، فإن " الفترات " ثنائية الأبعادهي مجموعات مفتوحة تولد الطوبولوجيا.
- هو فضاء متجهي مرتب معيتم تعريف العلاقة بشكل مماثل. على سبيل المثال، بالنسبة للترتيب الثاني المذكور أعلاه:
- إذا وفقط إذال
- فضاء ريز هو فضاء متجهي مرتب حيث يؤدي الترتيب إلى ظهور شبكة .
- فضاء الدوال المتصلة علىأينإذا وفقط إذاللجميعفي
- يتركيشير إلى التناظرالمصفوفات ذات المدخلات الحقيقية. ترتيب لوفنرعلى مصفوفتين متناظرتينيتم تعريفها بواسطةهي مصفوفة شبه موجبة . ومخروطها الموجب، بحسب التعريف، هو مجموعة جميع المصفوفات الموجبة المحددة. علاوة على ذلك، تُثبت نظرية الطيف المطبقة على المصفوفات المتناظرة أن هذا المخروط مولد.
ترتيب النقاط
لوأي مجموعة وإذاهو فضاء متجهي (على الأعداد الحقيقية) للدوال ذات القيم الحقيقية علىثم الترتيب النقطي علىيُعطى بواسطة، لجميعإذا وفقط إذاللجميع[ 4 ]
تشمل المساحات التي يتم تخصيصها عادةً بهذا الترتيب ما يلي:
- المساحةمن الخرائط الحقيقية المحدودة على
- المساحةمن المتتابعات ذات القيم الحقيقية التي تتقارب إلى
- المساحةمن الدوال الحقيقية المتصلة على فضاء طوبولوجي
- لأي عدد صحيح غير سالبالفضاء الإقليديعند اعتبارها المساحةأينيتم إعطاء الطوبولوجيا المنفصلة .
المساحةمن بين جميع الخرائط الحقيقية القابلة للقياس والمحدودة في كل مكان تقريبًا علىحيث يتم تحديد الطلب المسبق للجميعبواسطةإذا وفقط إذافي كل مكان تقريبًا. [ 4 ]
انظر أيضاً
- طوبولوجيا الترتيب (التحليل الوظيفي) - طوبولوجيا فضاء متجهي مرتب
- الحقل المرتب – كائن جبري ذو بنية مرتبة
- مجموعة مرتبة – مجموعة ذات ترتيب جزئي متوافق. صفحات تعرض أوصافًا مختصرة لأهداف إعادة التوجيه.
- الخاتم المطلوب
- فضاء متجهي طوبولوجي مرتب
- الفضاء المرتب جزئيًا – الفضاء الطوبولوجي المرتب جزئيًا
- ترتيب المنتج – البناء في نظرية الترتيب
- فضاء ريز – فضاء متجهي مرتب جزئيًا، مرتب كشبكة
- شبكة المتجهات الطوبولوجية
- شبكة المتجهات – فضاء متجهات مرتب جزئيًا، مرتب كشبكة. صفحات تعرض أوصافًا مختصرة لأهداف إعادة التوجيه.
مراجع
فهرس
- أليبرانتيس، شارالامبوس د ؛ بيركينشو، أوين (2003). فضاءات ريز الصلبة محليًا مع تطبيقات في الاقتصاد (الطبعة الثانية ). بروفيدنس، رود آيلاند: الجمعية الرياضية الأمريكية. ISBN 0-8218-3408-8.
- بورباكي، نيكولاس ؛ عناصر الرياضيات: فضاءات المتجهات الطوبولوجية ؛ رقم ISBN 0-387-13627-4.
- 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 .
- شيفر، هيلموت هـ .؛ وولف، مانفريد ب. (1999). فضاءات المتجهات الطوبولوجية . سلسلة GTM . المجلد 8 ( الطبعة الثانية). نيويورك، نيويورك: سبرينغر نيويورك. رقم ISBN 978-1-4612-7155-0. OCLC 840278135 .
- وونغ (1979). فضاءات شوارتز، والفضاءات النووية، وحاصل الضرب الموتري . برلين - نيويورك: سبرينغر-فيرلاغ. ISBN 3-540-09513-6. OCLC 5126158 .
- التحليل الوظيفي
- المجموعات المرتبة
- فضاءات المتجهات
