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严格凸赋范线性空间

(2021-06-23 20:00:04) 百科综合

严格凸赋范线性空间

严格凸赋范线性空间(strictly convex normed linear space)是满足严格凸性的一类赋范线性空间,简称为严格凸空间,常用于讨论最佳逼近元的唯一性,以及有界线性泛函保范延拓的唯一性等问题。内积空间是严格凸空间。

基本介绍

  • 中文名:严格凸赋范线性空间
  • 外文名:(strictly convex normed linear space
  • 相关概念:一致凸空间
  • 本质:满足严格凸性的一类赋范线性空间
  • 举例:内积空间
  • 学科:数学

定义

定义1 设X为赋范线性空间,如果对任何非零元x,y,当
时,必有
,其中
为一正数,则称X为严格凸赋范线性空间,简称为严格凸空间。

举例

(1)内积空间是严格凸空间。
(2)当p>1时,
均为严格凸空间。

严格凸的判定

法1-利用等价条件

定理1 赋范线性空间X是严格凸的充要条件是对X中单位球面上任意两个不同的点x,y,均有
  
证明:(1)必要性。若不然,则存在单位球面上两个不同的点
,及
,使得
故有
由空间的严格凸性,存在
,使得
故而
此为矛盾。
(2)充分性。若不然,则存在非零元
,使得
于是,由充分性假设,
此为矛盾,证毕。

法2-利用一致凸空间

定义2 设X为赋范线性空间,如果对任何
时,均有
则称X为一致凸空间。
这个定义也可叙述为:如果对任何
存在
当X中的单位向量x,y满足
时,
则称X为一致凸空间。
定理2 一致凸空间必是严格凸的。
证明:若一致凸空间X不是严格凸的,则必存在X中两个非零元
,使得
由此易知

因为X是一致凸的,故而
这样,
由条件即得
此为矛盾,证毕。

套用

赋范线性空间的严格凸性是一个重要的凸性概念,常用于讨论有界线性泛函保范延拓的唯一性问题。下面是一个重要定理。
定理3 设X为赋范线性空间,
是X的一个线性子空间,
上的一个连续线性泛函,如果
是严格凸空间,则
在全空间X上的保范线性延拓是唯一的。反之,若X为自反空间,对任何
在X上的保范线性延拓是唯一的,则
必是严格凸的。
定理3的证明参见参考文献[1] 的36-37页。

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