ปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับ

ในทางคณิตศาสตร์ปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับหรือปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับบางส่วนคือปริภูมิเวกเตอร์จริงที่มีลำดับบางส่วนซึ่งเข้ากันได้กับการดำเนินการในปริภูมิเวกเตอร์
คำนิยาม
กำหนดให้เป็นปริภูมิเวกเตอร์เหนือกว่าตัวเลขที่แท้จริงและการสั่งซื้อล่วงหน้าในกองถ่ายทั้งคู่เรียกว่าปริภูมิเวกเตอร์ที่มีลำดับก่อนหลังและเรากล่าวว่าลำดับก่อนหลังเข้ากันได้กับโครงสร้างปริภูมิเวกเตอร์ของและโทรการสั่งซื้อล่วงหน้า เวกเตอร์บนถ้าสำหรับทั้งหมดและกับสัจพจน์สองข้อต่อไปนี้เป็นไปตามเงื่อนไข
- หมายความว่า
- หมายความว่า
ถ้าเป็นลำดับบางส่วนที่เข้ากันได้กับโครงสร้างปริภูมิเวกเตอร์ของแล้วเรียกว่าปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับและเรียกว่าลำดับบางส่วนของเวกเตอร์บน สัจพจน์ทั้งสองข้อบ่งชี้ว่าการแปลและการแปลงแบบโฮโมเทตีเชิงบวกเป็นการแปลงอัตโนมัติของโครงสร้างลำดับและการแมปเป็นการสมสัณฐานกับโครงสร้างลำดับคู่ขนานปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับเป็นกลุ่มเรียงลำดับภายใต้การดำเนินการบวก โปรดทราบว่าก็ต่อเมื่อ
กรวยบวกและความเทียบเท่ากับลำดับ
เซตย่อยของปริภูมิเวกเตอร์เรียกว่ากรวยถ้าพิจารณาจากความเป็นจริงทั้งหมดกรวยจะเรียกว่ากรวยปลายแหลม ก็ต่อ เมื่อมันมีจุดกำเนิดอยู่ภายใน กรวยจะเป็นนูนก็ต่อเมื่อจุดตัดของกลุ่มกรวย (หรือกรวยนูน) ที่ไม่ว่างเปล่า ใดๆ ก็จะได้เป็นกรวย (หรือกรวยนูน) เช่นกัน และเช่นเดียวกันกับ การรวมกันของกลุ่มกรวย (หรือกรวยนูน) ที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ (ภายใต้การรวมเซต ) กรวยในปริภูมิเวกเตอร์กล่าวกันว่ากำลังสร้างขึ้นหาก[ 1 ]
กำหนดให้เป็นปริภูมิเวกเตอร์ที่มีการเรียงลำดับล่วงหน้าเซตย่อยขององค์ประกอบทั้งหมดในน่าพอใจเป็นกรวยนูนปลาย แหลม (กล่าวคือ กรวยนูนที่บรรจุอยู่ภายใน)) เรียกว่ากรวยบวกของและแสดงด้วย องค์ประกอบของกรวยบวกเรียกว่าค่าบวกถ้าและเป็นองค์ประกอบของปริภูมิเวกเตอร์ที่มีการเรียงลำดับล่วงหน้าแล้วก็ต่อเมื่อกรวยบวกจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อเป็นเซตที่กำหนดทิศทางภายใต้ กำหนดให้กรวยนูนปลายแหลมใดๆอาจนิยามคำว่า "สั่งซื้อล่วงหน้า" ได้บนซึ่งเข้ากันได้กับโครงสร้างปริภูมิเวกเตอร์ของโดยการประกาศสำหรับทุกคนที่ก็ต่อเมื่อ กรวยบวกของปริภูมิเวกเตอร์ที่เรียงลำดับล่วงหน้าที่ได้นี้คือ ดังนั้นจึงมีความสอดคล้องกันแบบหนึ่งต่อหนึ่งระหว่างกรวยนูนปลายแหลมและลำดับเวกเตอร์บน[ 1 ] ถ้าหากมีการจัดลำดับล่วงหน้าแล้ว เราอาจสร้างความสัมพันธ์สมมูลบนโดยการกำหนดเทียบเท่ากับก็ต่อเมื่อและ ถ้าชั้นสมมูลนั้นมีจุดกำเนิดอยู่ด้วยหรือไม่เป็นปริภูมิย่อยเวกเตอร์ของและเป็นปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับภายใต้ความสัมพันธ์:หากและเพียงแต่ว่ามันมีอยู่จริงและโดยที่[ 1 ]
เซตย่อยของของปริภูมิเวกเตอร์เรียกว่ากรวยแท้ถ้าเป็นกรวยนูนที่ตรงตามเงื่อนไข โดยชัดเจนเป็นกรวยที่เหมาะสมหาก (1)(2)สำหรับทุกคนและ (3)[ 2 ] จุดตัดของกลุ่มกรวยที่เหมาะสมที่ไม่ว่างเปล่าใดๆ ก็คือกรวยที่เหมาะสมอีกอันหนึ่ง กรวยที่เหมาะสมแต่ละอันในปริภูมิเวกเตอร์จริง จะเหนี่ยวนำให้เกิดลำดับบนปริภูมิเวกเตอร์โดยการกำหนดก็ต่อเมื่อและยิ่งไปกว่านั้น กรวยบวกของปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับนี้จะเป็นดังนั้น จึงมีการจับคู่แบบหนึ่งต่อหนึ่งระหว่างกรวยนูนที่เหมาะสมของและลำดับย่อยเวกเตอร์บน
โดยการเรียงลำดับเวกเตอร์ทั้งหมดบนเราหมายถึงคำสั่งซื้อทั้งหมดบนซึ่งเข้ากันได้กับโครงสร้างปริภูมิเวกเตอร์ของ ตระกูลของการเรียงลำดับเวกเตอร์ทั้งหมดบนปริภูมิเวกเตอร์มีความสัมพันธ์แบบหนึ่งต่อหนึ่งกับตระกูลของกรวยที่เหมาะสมทั้งหมดซึ่งมีค่าสูงสุดภายใต้การรวมเซต[ 1 ] การเรียงลำดับเวกเตอร์ทั้งหมดไม่สามารถเป็นแบบอาร์คิมีเดียนได้หากมิติ ของมัน เมื่อพิจารณาเป็นปริภูมิเวกเตอร์เหนือจำนวนจริง มีค่ามากกว่า 1 [ 1 ]
ถ้าและเป็นการเรียงลำดับสองแบบของปริภูมิเวกเตอร์ที่มีกรวยบวกและตามลำดับ เราจึงกล่าวว่าละเอียดกว่าถ้า[ 2 ]
ช่วงเวลาและขอบเขตลำดับคู่
ช่วงลำดับในปริภูมิเวกเตอร์ที่มีการเรียงลำดับล่วงหน้า คือเซตที่มีรูปแบบดังนี้ จากสัจพจน์ข้อที่ 1 และ 2 ข้างต้น สรุปได้ว่าและหมายความว่าเป็นของ ดังนั้นช่วงลำดับเหล่านี้จึงเป็นนูน เซตย่อยจะเรียกว่ามีขอบเขตลำดับหากบรรจุอยู่ในช่วงลำดับบางช่วง[ 2 ] ในปริภูมิเวกเตอร์จริงที่มีลำดับก่อนหน้า ถ้าสำหรับจากนั้นช่วงของรูปแบบ มีความสมดุล[ 2 ] หน่วยลำดับของปริภูมิเวกเตอร์ที่เรียงลำดับล่วงหน้าคือองค์ประกอบใดๆโดยที่เซตดูดซับ[ 2 ]
เซตของฟังก์ชันเชิงเส้น ทั้งหมด บนปริภูมิเวกเตอร์ที่มีการเรียงลำดับล่วงหน้าเซตที่แปลงช่วงลำดับทุกช่วงให้เป็นเซตที่มีขอบเขตเรียกว่าเซตคู่ขอบเขตลำดับของและแสดงด้วย[ 2 ] ถ้าปริภูมิมีลำดับ ปริภูมิคู่ขอบเขตลำดับของปริภูมิคู่นั้นจะเป็นปริภูมิย่อยเวกเตอร์ของปริภูมิคู่พีชคณิต
เซตย่อยของปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับเรียกว่าสมบูรณ์ตามลำดับ (order complete)ถ้าสำหรับทุกเซตย่อยที่ไม่ว่างเปล่าโดยที่ลำดับถูกจำกัดในทั้งคู่และมีอยู่และเป็นองค์ประกอบของเรากล่าวว่าปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับคำสั่งซื้อเสร็จสมบูรณ์แล้วหรือไม่เป็นเซตย่อยที่สมบูรณ์ตามลำดับของ[ 3 ]
ตัวอย่าง
ถ้าเป็นปริภูมิเวกเตอร์แบบเรียงลำดับล่วงหน้าบนจำนวนจริงที่มีอันดับ 1จากนั้นแผนที่เป็นฟังก์ชันย่อยเชิงเส้น[ 4 ]
คุณสมบัติ
ถ้าถ้าเป็นปริภูมิเวกเตอร์ที่มีการเรียงลำดับล่วงหน้าแล้ว สำหรับทุก ๆ
พื้นที่ของแผนที่เชิงเส้น
กรวยกล่าวกันว่ากำลังสร้างขึ้นหากเท่ากับปริภูมิเวกเตอร์ทั้งหมด[ 2 ] ถ้าและเป็นปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับที่ไม่ใช่ปริภูมิเวกเตอร์ธรรมดา 2 ปริภูมิ ซึ่งแต่ละปริภูมิมีกรวยบวกและแล้วกำลังสร้างขึ้นในก็ต่อเมื่อเซตนั้นกรวยที่เหมาะสมในซึ่งเป็นปริภูมิของแผนที่เชิงเส้นทั้งหมดจากเข้าไปข้างใน ในกรณีนี้ ลำดับที่กำหนดโดยเรียกว่าลำดับมาตรฐานของ[ 2 ] โดยทั่วไปแล้ว ถ้าเป็นปริภูมิย่อยเวกเตอร์ใดๆ ของโดยที่เป็นกรวยที่เหมาะสม ลำดับที่กำหนดโดยเรียกว่าลำดับมาตรฐานของ[ 2 ]
ฟังก์ชันเชิงบวกและคู่ลำดับ
ฟังก์ชันเชิงเส้นเวกเตอร์เวกเตอร์บนปริภูมิเวกเตอร์ที่มีการเรียงลำดับล่วงหน้าเรียกว่าเวกเตอร์เวกเตอร์บวกหากเวกเตอร์เวกเตอร์นั้นสอดคล้องกับเงื่อนไขที่เทียบเท่ากันข้อใดข้อหนึ่งต่อไปนี้:
- หมายความว่า
- ถ้าแล้ว[ 4 ]
เซตของรูปแบบเชิงเส้นบวกทั้งหมดบนปริภูมิเวกเตอร์ที่มีกรวยบวกเรียกว่ากรวยคู่และใช้สัญลักษณ์แทนด้วยเป็นกรวยที่เท่ากับขั้วของ ลำดับก่อนหน้าที่เหนี่ยวนำโดยกรวยคู่บนพื้นที่ของฟังก์ชันเชิงเส้นบนเรียกว่าการสั่งซื้อ ล่วงหน้าคู่[ 4 ]
ปริภูมิคู่ลำดับของปริภูมิเวกเตอร์ลำดับคือเซต ซึ่งแสดงด้วยกำหนดโดย แม้ว่ามีปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับอยู่ซึ่งไม่เป็นไป ตามความเท่าเทียมกันของเซต [ 2 ]
ปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับชนิดพิเศษ
อนุญาตเป็นปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับ เรากล่าวว่าปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับเป็นไปตามลำดับของอาร์คิมีเดียนและลำดับของเป็นแบบอาร์คิมีเดียนถ้าเมื่อใดก็ตามที่ในเป็นเช่นนั้นเป็นสาขาหลัก (นั่นคือ มีอยู่บางส่วน)โดยที่สำหรับทุกคน) แล้ว[ 2 ] ปริภูมิเวกเตอร์เชิงทอพอโลยี(TVS) ที่เป็นปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับ จำเป็นต้องเป็นปริภูมิเวกเตอร์อาร์คิมีเดียน หากกรวยบวกของปริภูมิเวกเตอร์นั้นเป็นแบบปิด [ 2 ]
เรากล่าวว่าปริภูมิเวกเตอร์ที่มีการเรียงลำดับล่วงหน้ามีการเรียงลำดับอย่างเป็นระเบียบและการเรียงลำดับนั้นเป็นระเบียบก็ต่อเมื่อเป็นการเรียงลำดับแบบอาร์คิมีเดียนแยกแยะจุดต่างๆ ใน[ 2 ] คุณสมบัตินี้รับประกันว่ามีรูปแบบเชิงเส้นบวกจำนวนมากพอที่จะสามารถใช้เครื่องมือของความเป็นคู่เพื่อศึกษาปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับได้อย่างประสบความสำเร็จ [ 2 ]
ปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับเรียกว่าแลตทิซเวกเตอร์ถ้าสำหรับทุกองค์ประกอบและสูงสุดและอินฟิมัมมีอยู่[ 2 ]
ปริภูมิย่อย ผลหาร และผลคูณ
ตลอดให้เป็นปริภูมิเวกเตอร์ที่มีลำดับล่วงหน้าและมีกรวยบวก
พื้นที่ย่อย
ถ้าเป็นปริภูมิย่อยเวกเตอร์ของจากนั้นจึงเรียงลำดับตามหลักการเหนี่ยวนำโดยกรวยบวกของคือลำดับบางส่วนที่เกิดจากกรวยนูนปลายแหลมกรวยนี้เหมาะสมหรือไม่ ถ้าเหมาะสม[ 2 ]
พื้นที่หาร
อนุญาตเป็นปริภูมิย่อยเวกเตอร์ของปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับเป็นการฉายภาพแบบแคนอนิก และปล่อยให้ แล้วเป็นกรวยในซึ่งก่อให้เกิดการเรียงลำดับล่วงหน้าแบบแคนอนิกบนปริภูมิผลหาร ถ้ากรวยที่เหมาะสมในแล้วทำให้ลงในปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับ[ 2 ] ถ้าเป็น-อิ่มตัวแล้วกำหนดลำดับมาตรฐานของ[ 1 ] โปรดทราบว่ายกตัวอย่างปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับที่ไม่ใช่กรวยที่ถูกต้อง
ถ้านอกจากนี้ยังเป็นปริภูมิเวกเตอร์เชิงทอพอโลยี (TVS) และถ้าสำหรับแต่ละย่านใกล้เคียงของต้นกำเนิดในมีชุมชนแห่งหนึ่งอยู่ของต้นกำเนิดเช่นนั้นแล้วเป็นกรวยปกติสำหรับโทโพโลยีผลหาร[ 1 ]
ถ้าเป็นแลตทิซเวกเตอร์เชิงทอพอโลยีและเป็น โครงสร้าง ย่อยของแข็ง ปิด ของแล้วนอกจากนี้ยังเป็นแลตทิซเวกเตอร์เชิงทอพอโลยีด้วย[ 1 ]
ผลิตภัณฑ์
ถ้าหากเซตใด ๆ ก็ตามมีพื้นที่ว่างของฟังก์ชันทั้งหมดจากเข้าไปข้างในเรียงลำดับตามหลักการโดยกรวยที่เหมาะสม[ 2 ]
สมมติว่าเป็นกลุ่มของปริภูมิเวกเตอร์ที่มีการเรียงลำดับล่วงหน้า และกรวยบวกของเป็น แล้วเป็นกรวยนูนปลายแหลมในซึ่งกำหนดลำดับมาตรฐานบนกรวยที่เหมาะสมถ้าทั้งหมดเป็นกรวยที่เหมาะสม[ 2 ]
ผลรวมโดยตรงของพีชคณิต
ผลรวมโดยตรงทางพีชคณิตของเป็นปริภูมิย่อยเวกเตอร์ของนั่นคือการกำหนดลำดับของปริภูมิย่อยแบบแคนอนิกที่สืบทอดมาจาก[ 2 ] ถ้าเป็นปริภูมิย่อยเวกเตอร์เรียงลำดับของปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับแล้วคือผลรวมโดยตรงที่เรียงลำดับของปริภูมิย่อยเหล่านี้ หากเป็นไอโซมอร์ฟิซึมเชิงพีชคณิตแบบแคนอนิกของบน(ด้วยลำดับผลิตภัณฑ์มาตรฐาน) เป็น ไอโซมอร์ฟิ ซึมลำดับ[ 2 ]
ตัวอย่าง
- จำนวนจริงที่มีลำดับปกติจะก่อให้เกิดปริภูมิเวกเตอร์ที่มีลำดับสมบูรณ์ สำหรับจำนวนเต็ม ทั้งหมดพื้นที่ยุคลิดเมื่อพิจารณาว่าเป็นปริมาณเวกเตอร์เหนือจำนวนจริงที่มีการเรียงลำดับแบบพจนานุกรมจะได้ปริมาณเวกเตอร์ที่มีการเรียงลำดับล่วงหน้าซึ่งมีลำดับเป็นแบบอาร์คิมีเดียนก็ต่อเมื่อ[ 4 ]
- เป็นปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับที่มีความสัมพันธ์ที่กำหนดในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่งต่อไปนี้ (เรียงลำดับจากความแข็งแกร่งน้อยไปมาก กล่าวคือ จำนวนคู่ที่ลดลง):
- ลำดับตามพจนานุกรม :ก็ต่อเมื่อหรือนี่คือลำดับทั้งหมดกรวยบวกกำหนดโดยหรือกล่าวคือ ในระบบพิกัดเชิงขั้วเซตของจุดที่มีพิกัดเชิงมุมที่สอดคล้องกับเงื่อนไขพร้อมกับต้นกำเนิด
- ก็ต่อเมื่อและ( คำสั่งซื้อสินค้าจำนวนสองชุด)กับนี่คือลำดับบางส่วน กรวยบวกกำหนดโดยและนั่นคือ ในระบบพิกัดเชิงขั้วพร้อมกับต้นกำเนิด
- ก็ต่อเมื่อหรือ( การปิดสะท้อนกลับของผลคูณโดยตรงของสำเนาสองชุดของ)โดยมี "<") นี่ก็เป็นลำดับบางส่วนเช่นกัน กรวยบวกกำหนดโดยหรือนั่นคือ ในระบบพิกัดเชิงขั้วพร้อมกับต้นกำเนิด
- เฉพาะลำดับที่สองเท่านั้นที่เป็นเซตย่อยของปิด; ดูลำดับบางส่วนในปริภูมิเชิงทอพอโลยี
- สำหรับลำดับที่สาม " ช่วงเวลา " สองมิติเป็นเซตเปิดที่สร้างโทโพโลยีขึ้นมา
- เป็นปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับที่มีความสัมพันธ์ที่กำหนดในลักษณะเดียวกัน ตัวอย่างเช่น สำหรับลำดับที่สองที่กล่าวถึงข้างต้น:
- ก็ต่อเมื่อสำหรับ
- ปริภูมิรีซ (Riesz space)คือปริภูมิเวกเตอร์ที่มีลำดับ โดยลำดับนั้นก่อให้เกิดแลตทิซ (lattice )
- พื้นที่ของฟังก์ชันต่อเนื่องบนที่ไหนก็ต่อเมื่อสำหรับทุกคนใน
- อนุญาตแสดงถึงความสมมาตรเมทริกซ์ที่มีสมาชิกเป็นจำนวนจริงลำดับโลว์เนอร์บนเมทริกซ์สมมาตรสองเมทริกซ์ถูกกำหนดโดยเป็นเมทริกซ์กึ่งบวกกำหนด (positive semi-definite ) กรวยบวกของมันคือเซตของเมทริกซ์กำหนดบวกทั้งหมดตามคำนิยาม ยิ่งไปกว่านั้นทฤษฎีบทสเปกตรัมที่ใช้กับเมทริกซ์สมมาตรแสดงให้เห็นว่ากรวยนี้เป็นกรวยก่อกำเนิด (generating cone)
ลำดับตามจุด
ถ้าเป็นชุดใด ๆ และถ้าเป็นปริมาณเวกเตอร์ (เหนือจำนวนจริง) ของ ฟังก์ชันค่าจริงบนจากนั้นจึงเรียงลำดับตามจุดบนได้รับจาก สำหรับทุกก็ต่อเมื่อสำหรับทุกคน[ 4 ]
Spaces that are typically assigned this order include:
- the space of bounded real-valued maps on
- the space of real-valued sequences that converge to
- the space of continuous real-valued functions on a topological space
- for any non-negative integer the Euclidean space when considered as the space where is given the discrete topology.
The space of all measurablealmost-everywhere bounded real-valued maps on where the preorder is defined for all by if and only if almost everywhere.[4]
See also
- Order topology (functional analysis) – Topology of an ordered vector space
- Ordered field – Algebraic object with an ordered structure
- Ordered group – Group with a compatible partial orderPages displaying short descriptions of redirect targets
- Ordered ring
- Ordered topological vector space
- Partially ordered space – Partially ordered topological space
- Product order – Construction in order theory
- Riesz space – Partially ordered vector space, ordered as a lattice
- Topological vector lattice
- Vector lattice – Partially ordered vector space, ordered as a latticePages displaying short descriptions of redirect targets
Bibliography
- Aliprantis, Charalambos D; Burkinshaw, Owen (2003). Locally solid Riesz spaces with applications to economics (Second ed.). Providence, R. I.: American Mathematical Society. ISBN 0-8218-3408-8.
- Bourbaki, Nicolas; Elements of Mathematics: Topological Vector Spaces; ISBN 0-387-13627-4.
- นาริซี, ลอว์เรนซ์; เบคเกนสไตน์, เอ็ดเวิร์ด (2011). ปริภูมิเวกเตอร์เชิงทอพอโลยีคณิตศาสตร์บริสุทธิ์และประยุกต์ ( ฉบับพิมพ์ครั้งที่สอง). โบคา ราตัน, ฟลอริดา: สำนักพิมพ์ CRC. ISBN 978-1584888666. OCLC 144216834 .
- Schaefer, Helmut H. ; Wolff, Manfred P. (1999). ปริภูมิเวกเตอร์เชิงทอพอ โล ยีGTMเล่ม 8 ( ฉบับพิมพ์ครั้งที่สอง). นิวยอร์ก, นิวยอร์ก: สำนักพิมพ์ Springer New York. ISBN 978-1-4612-7155-0. OCLC 840278135 .
- หว่อง (1979). พื้นที่ชวาร์ตซ์ พื้นที่นิวเคลียร์ และผลคูณเทนเซอร์เบอร์ลิน นิวยอร์ก: สปริงเกอร์-เวอร์แลกISBN 3-540-09513-6. OCLC 5126158 .