閉,コンパクト,完備

点列による閉集合や連続の取り扱いは距離空間・ノルム空間で頻出
収束部分列 → コンパクト
収束列 → 閉
Cauchy列 → 完備
完備は距離空間上の概念

Rnにおいて

Rnの距離
通常はユークリッドノルムから誘導された距離 d:=d2 を考える。
これは、標準内積から誘導されたノルムである。
 標準内積 → ユークリッドノルム → ユークリッド距離関数

ユークリッドノルムは、以下のlpノルムにおいて、p=2の場合に相当する。
\|\mathbf{x}\|_p := \left( \sum^n |x_i|\right)^\frac{1}{p} \; p \in [1,\infty]
lpから定まる距離関数をdpとかく。
 Rnにおいては、どの距離関数による収束も同値である。
定理(Heine-Borel, or Borel-Lebesgueの被覆定理)
Rnにおいて以下は同値
1. Aが有界閉集合(⇒最大値・最小値を持つ)
2. Aは点列コンパクト(Aの任意の点列は収束部分列を持つ)
3. Aはコンパクト(Aの任意の開被覆は有限部分被覆を持つ;Heine-Borelの条件)

有界閉⇒コンパクトを特にHeine-Borelの被覆定理という。
有界⇒点列コンパクトBolzano-Weierstrassの定理である。
定理(dp収束の同値性) Rnの点列の収束性は、任意のlpノルムで変わらない。1≦p≦∞
定理(点列の収束) 有限次元ベクトルの数列の収束について以下は同値
距離空間の元としての収束
 d(xn,x)→0
成分毎の収束
 各i:|xin,xi|→0
定理(点列連続) f:Rm⊃Ω→Rn 連続写像 について,以下が成り立つ。
Ωのaに収束する任意の点列{xn}について,lim f(xn)=f(a)
逆に,この条件が成り立つときfは連続写像である。
定理 f:Rm⊃Ω→Rnについて,
f連続かつ Ωコンパクト ⇒ f一様連続
定理(最大値・最小値の定理)
f:Rm⊃Ω→R 連続関数 について,
Ωがコンパクト ⇒ f(Ω)はコンパクト ⇒ fは最大値・最小値を持つ。
コンパクト性は連続写像で保たれる事実の系である。
定義(コンパクトサポート)
関数fのサポート(台)とは,fの定義域Dの部分集合Sとして,
fが0にならないDの点の全体Sの閉包S-として与えられる。
要するに,1/fとかlog|f|とかを考えても困らないように制限された定義域である。
サポートがコンパクトであるとは,(元の定義域がRnのとき)有界閉であることを要請している。

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最終更新:2009年08月18日 11:59
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