Uporządkowana przestrzeń wektorowa

Punkt w i zbiór wszystkich takich, że (w czerwony). Kolejność tutaj jest następująca wtedy i tylko wtedy, gdy i

W matematyce uporządkowana przestrzeń wektorowa lub częściowo uporządkowana przestrzeń wektorowa to przestrzeń wektorowa wyposażona w częściowy porządek zgodny z operacjami na przestrzeni wektorowej.

Definicja

uwagę przestrzeń wektorową nad liczbami rzeczywistymi i preorder na zestawie mathbb para nazywana jest wstępnie uporządkowaną przestrzenią wektorową i mówimy, że wstępne zamówienie jest zgodne ze strukturą przestrzeni wektorowej z i wezwij wektor w przedsprzedaży na jeśli dla wszystkich i z spełnione są następujące dwa aksjomaty

  1. implikuje
  2. implikuje

Jeśli jest porządkiem częściowym zgodnym ze strukturą przestrzeni wektorowej nazywany { \ przestrzeń i częściowym rzędem wektora na Te dwa aksjomaty implikują, że tłumaczenia i pozytywne jednorodności automorfizmami struktury , a jest izomorfizmem podwójnego Uporządkowane przestrzenie wektorowe to uporządkowane grupy w ramach operacji dodawania. Zauważ, że wtedy i tylko wtedy, gdy

Stożki dodatnie i ich równoważność z rzędami

Podzbiór przestrzeni wektorowej nazywany jest stożkiem , jeśli dla wszystkich rzeczywistych r A cone is called pointed if it contains the origin. A cone is convex if and only if Przecięcie dowolnej niepustej rodziny stożków (odpowiednio stożków wypukłych) jest ponownie stożkiem (odpowiednio stożkiem wypukłym) ; to samo dotyczy połączenia rosnącej (pod ustalonym włączeniem ) rodziny czopków (odp. stożków wypukłych). Mówi się, przestrzeni wektorowej , jeśli Dodatni stożek generuje się wtedy i tylko wtedy, gdy jest a zestaw skierowany pod

Biorąc pod uwagę wstępnie uporządkowaną przestrzeń wektorową podzbiór wszystkich elementów w satysfakcjonujący spiczasty stożek z wierzchołkiem to znaczy zawiera zwany dodatnim stożkiem i oznaczony przez Elementy dodatniego stożka nazywane są dodatnimi . x i są elementami wstępnie uporządkowanej przestrzeni wektorowej następnie wtedy i tylko wtedy, gdy Biorąc pod uwagę dowolny spiczasty wypukły stożek wierzchołkiem zdefiniować preorder , { że wtedy i tylko wtedy, gdy dodatni stożek tej wynikowej wstępnie uporządkowanej przestrzeni wektorowej to Istnieje zatem relacja jeden do jednego między spiczastymi wypukłymi stożkami z wierzchołkami preorderami wektorów na Jeśli jest , możemy utworzyć relację równoważności na przez zdefiniowanie jest równoważne z wtedy i tylko wtedy, gdy i jeśli jest klasą równoważności zawierającą pochodzenie, to jest podprzestrzenią wektorową i jest uporządkowaną przestrzenią wektorową pod relacją: wtedy i tylko istnieje i takie, że

Podzbiór przestrzeni wektorowej jest właściwym wypukłym stożkiem spełniającym Wyraźnie, jest właściwym stożkiem, jeśli (1) (2) wszystkich i (3) Przecięcie dowolnej niepustej rodziny właściwych stożków jest znowu właściwym stożkiem. Każdy właściwy stożek przestrzeni wektorowej indukuje porządek w przestrzeni wektorowej, wtedy i tylko wtedy, gdy a ponadto dodatni stożek tej uporządkowanej przestrzeni wektorowej będzie Dlatego istnieje zgodność jeden do jednego między właściwymi stożkami wypukłymi a rzędami częściowymi wektorów na

Przez całkowite wektorów na mamy na myśli całkowite uporządkowanie na , które jest zgodne ze strukturą przestrzeni wektorowej Rodzina całkowitych rzędów wektorów w przestrzeni wektorowej w relacji jeden do jednego z rodziną wszystkich właściwych stożków, które są maksymalne przy uwzględnieniu zestawu. Całkowite uporządkowanie wektorów nie może być archimedesowe , jeśli jego wymiar , rozpatrywany jako przestrzeń wektorowa nad liczbami rzeczywistymi, jest większy niż 1.

Jeśli są odpowiednio dwoma porządkami przestrzeni wektorowej z dodatnimi stożkami Q , że R jest drobniejszy niż jeśli

Przykłady

Liczby rzeczywiste ze zwykłym uporządkowaniem tworzą całkowicie uporządkowaną przestrzeń wektorową. Dla wszystkich liczb całkowitych przestrzeń euklidesowa rozpatrywana jako przestrzeń wektorowa nad liczbami rzeczywistymi z uporządkowaniem leksykograficznym tworzy wstępnie uporządkowaną przestrzeń wektorową Archimedean if and only if .

Porządek punktowy

Jeśli jest dowolnym zbiorem i jeśli jest przestrzenią wektorową (nad liczbami rzeczywistymi funkcji o wartościach rzeczywistych na to porządek punktowy na jest podane przez, dla wszystkich wtedy i tylko wtedy, gdy dla wszystkich

Przestrzenie, które są zwykle przypisywane w tej kolejności, obejmują:

  • przestrzeń ograniczonych map o wartościach rzeczywistych na
  • przestrzeń sekwencji o wartościach rzeczywistych , które zbiegają się do
  • przestrzeń w topologicznej _ _
  • dla dowolnej nieujemnej liczby całkowitej przestrzeń euklidesowa rozpatrywana jako przestrzeń gdzie Displaystyle topologia dyskretna .

L wszystkich mierzalnych map wartościach rzeczywistych ograniczonych prawie wszędzie na gdzie preorder jest zdefiniowany dla wszystkich przez wtedy i tylko wtedy, gdy prawie wszędzie.

Przedziały i dualność związana z porządkiem

Przedział porządku w wstępnie uporządkowanej przestrzeni wektorowej jest ustawiony w formie

wynika ​​i _ należy do zatem te przedziały rzędów są wypukłe. Mówimy, że podzbiór jest ograniczony rzędem , jeśli jest zawarty w jakimś przedziale rzędów. zamówionej jeśli dla to postaci Jednostką porządku wstępnie uporządkowanej przestrzeni wektorowej element taki, że zbiór } pochłania .

Zbiór wszystkich funkcjonałów liniowych w uporządkowanej z góry przestrzeni wektorowej odwzorowują każdy przedział porządku na zbiór ograniczony, nazywany jest związanym z i oznaczany przez Jeśli przestrzeń jest uporządkowana, to jej podprzestrzeń podwójna związana z porządkiem jest wektorową podprzestrzenią jej algebraicznej liczby podwójnej .

Podzbiór uporządkowanej przestrzeni wektorowej się porządkiem kompletnym , jeśli dla każdego niepustego podzbioru \ taki, że porządek ograniczony w sup i istnieją i są elementami Mówimy, że uporządkowana przestrzeń wektorowa porządkiem kompletnym to kompletnym

Przykłady

Jeśli jest wstępnie uporządkowaną przestrzenią wektorową nad liczbami rzeczywistymi z jednostką rzędu to mapa jest funkcjonałem podliniowym .

Nieruchomości

Jeśli jest wstępnie uporządkowaną przestrzenią wektorową, to dla wszystkich

  • i implikują
  • wtedy i tylko wtedy, gdy
  • i implikują
  • wtedy i tylko wtedy, gdy wtedy i tylko wtedy, gdy
  • istnieje wtedy i tylko wtedy, gdy istnieje który przypadek
  • istnieje wtedy i tylko wtedy, gdy istnieje , w którym to przypadku dla wszystkich
    • i
  • jest siatką wektorową wtedy i tylko wtedy, gdy istnieje dla wszystkich

Przestrzenie odwzorowań liniowych

Mówi się, że jeśli jest całej wektorowej Jeśli i są nietrywialnymi uporządkowanymi przestrzeniami wektorowymi z odpowiednimi dodatnimi stożkami i Q generuje się w wtedy i tylko wtedy, gdy zbiór do właściwym przestrzenią od przypadku kolejność zdefiniowana przez nazywa się kolejnością kanoniczną Bardziej ogólnie, jeśli jest dowolną podprzestrzenią wektorową z taką, że jest stożkiem właściwym, którego kolejność jest zdefiniowana przez nazywa się uporządkowaniem kanonicznym

Funkcjonały dodatnie i porządek podwójny

Funkcja liniowa na wstępnie uporządkowanej przestrzeni wektorowej nazywana jest dodatnią , jeśli spełnia jeden z następujących równoważnych warunków:

  1. implikuje
  2. jeśli to

Zbiór wszystkich dodatnich form liniowych w przestrzeni wektorowej z dodatnim stożkiem zwanym podwójnym stożkiem i oznaczony przez jest stożkiem równym biegunowi Preorder indukowany przez podwójny stożek w przestrzeni funkcjonałów liniowych na nazywany jest podwójnym preorderem .

Kolejność podwójna uporządkowanej przestrzeni wektorowej to zbiór oznaczony przez zdefiniowany przez Chociaż istnieją uporządkowane przestrzenie wektorowe, dla których nie zachodzi równość zbioru.

Specjalne typy uporządkowanych przestrzeni wektorowych

Niech będzie uporządkowaną przestrzenią wektorową. Mówimy, że uporządkowana przestrzeń wektorowa uporządkowana według Archimedesa kolejność jest archimedesowa , jeśli ilekroć w taka, że jest majoryzowane (to znaczy istnieje jakiś , że dla wszystkich ) wtedy Topologiczna przestrzeń wektorowa (TVS), która jest uporządkowaną przestrzenią wektorową, jest z konieczności Archimedesem, jeśli jej dodatni stożek jest zamknięty.

Mówimy, że wstępnie uporządkowana przestrzeń wektorowa regularnie i że jej kolejność jest jeśli jest w Archimedesie i rozróżnia punkty w Ta właściwość gwarantuje, że istnieje wystarczająco wiele dodatnich form liniowych, aby móc z powodzeniem używać narzędzi dualności do badania uporządkowanych przestrzeni wektorowych.

Uporządkowana przestrzeń wektorowa nazywana jest siatką wektorową, jeśli dla wszystkich elementów i supremum } i infimum istnieje.

Podprzestrzenie, ilorazy i iloczyny

Niech przez cały czas uporządkowaną przestrzenią wektorową z dodatnim stożkiem

podprzestrzenie

Jeśli jest podprzestrzenią wektorową z kanoniczne na dodatnim stożku częściowe przez spiczasty wypukły stożek stożek jest właściwy, jeśli .

Przestrzeń ilorazowa

Niech będzie podprzestrzenią wektorową uporządkowanej przestrzeni wektorowej będzie projekcją kanoniczną i M {\ displaystyle M} niech Wtedy do jest stożkiem w co indukuje kanoniczne uporządkowanie wstępne w przestrzeni ilorazowej Jeśli jest właściwym stożkiem w hat zamienia w uporządkowaną przestrzeń wektorową. Jeśli _ _ następnie porządek że stanowi przykład uporządkowanej przestrzeni wektorowej, w której nie jest właściwym stożkiem.

Jeśli jest również topologiczną przestrzenią wektorową (TVS i jeśli dla każdego sąsiedztwa pochodzenia w istnieje sąsiedztwo pochodzenia tak, że to do to normalny stożek dla topologii ilorazowej .

Jeśli jest topologiczną wektorową i jest zamkniętą stałą podsiecią to również topologiczną siatką wektorową

Produkt

Jeśli jest dowolnym , to przestrzeń wszystkich funkcji od do przez właściwy stożek

Załóżmy, że stożek to Następnie do jest spiczastym wypukłym stożkiem w który określa porządek kanoniczny na właściwym stożkiem, właściwymi

Algebraiczna suma bezpośrednia

Algebraiczna suma bezpośrednia { jest wektorową podprzestrzenią która ma kanoniczne uporządkowanie podprzestrzeni odziedziczone po Jeżeli uporządkowanymi podprzestrzeniami wektorowymi uporządkowanej przestrzeni wektorowej, a następnie jest uporządkowaną sumą bezpośrednią tych podprzestrzeni, jeśli kanoniczny izomorfizm algebraiczny porządkiem iloczynu izomorfizmem .

Przykłady

  • Liczby rzeczywiste ze zwykłym porządkiem to uporządkowana przestrzeń wektorowa.
  • jest uporządkowaną przestrzenią wektorową z relacją zdefiniowaną w z następujących sposobów (w kolejności rosnącej siły, tj , malejące zbiory par):
    • Porządek leksykograficzny : wtedy i tylko wtedy, gdy za lub To jest całkowite zamówienie . Dodatni stożek jest dany przez lub czyli we współrzędnych biegunowych zbiór punktów o współrzędnej kątowej spełniającej _
    • i tylko wtedy, gdy i ( kolejność iloczynu dwóch kopii z . To jest częściowe zamówienie. Dodatni stożek jest dany przez i to znaczy we z
    • wtedy i tylko wtedy, gdy lub ( refleksyjne zamknięcie iloczynu bezpośredniego dwóch kopii „<”) Jest to również częściowe zamówienie. Dodatni stożek jest dany przez lub to we
Tylko drugi rząd jest, ; zobacz porządki częściowe w przestrzeniach topologicznych .
Dla trzeciego rzędu dwuwymiarowe „ przedziały otwartymi ,
  • jest uporządkowaną przestrzenią wektorową z podobnie zdefiniowaną relacją Na przykład dla drugiego rzędu wspomnianego powyżej:
    • ja dla
  • Przestrzeń Riesza jest uporządkowaną przestrzenią wektorową, w której kolejność daje początek sieci .
  • Przestrzeń funkcji ciągłych na gdzie wtedy i tylko wtedy, gdy dla w

Zobacz też

Bibliografia

  •   Aliprantis, Charalambos D ; Burkinshaw, Owen (2003). Lokalnie stałe przestrzenie Riesza z zastosowaniami w ekonomii (wyd. Drugie). Providence, RI: Amerykańskie Towarzystwo Matematyczne. ISBN 0-8218-3408-8 .
  •   Bourbaki, Nicolas ; Elementy matematyki: topologiczne przestrzenie wektorowe ; ISBN 0-387-13627-4 .
  •    Narici, Lawrence; Beckenstein, Edward (2011). Topologiczne przestrzenie wektorowe . Matematyka czysta i stosowana (wyd. Drugie). Boca Raton, Floryda: CRC Press. ISBN 978-1584888666 . OCLC 144216834 .
  •    Schaefer, Helmut H .; Wolff, Manfred P. (1999). Topologiczne przestrzenie wektorowe . GTM . Tom. 8 (wyd. Drugie). Nowy Jork, NY: Springer Nowy Jork Impressum Springer. ISBN 978-1-4612-7155-0 . OCLC 840278135 .
  •    Wonga (1979). Przestrzenie Schwartza, przestrzenie jądrowe i produkty tensorowe . Berlin Nowy Jork: Springer-Verlag. ISBN 3-540-09513-6 . OCLC 5126158 .