กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 16 นาที

ปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับ

เปลี่ยนทางจากหัวข้อย่อย/เปลี่ยนเส้นทางไปยังส่วนต่างๆ

ในทางคณิตศาสตร์ปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับหรือปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับบางส่วนคือปริภูมิเวกเตอร์จริงที่มีลำดับบางส่วนซึ่งเข้ากันได้กับการดำเนินการในปริภูมิเวกเตอร์

ปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับ

จุดหนึ่งx{\displaystyle x}ในอาร์2{\displaystyle \mathbb {R} ^{2}}และชุดของทั้งหมดy{\displaystyle y}โดยที่xy{\displaystyle x\leq y}(สีแดง) ลำดับที่นี่คือxy{\displaystyle x\leq y}ก็ต่อเมื่อx1y1{\displaystyle x_{1}\leq y_{1}}และx2y2.{\displaystyle x_{2}\leq y_{2}.}

ในทางคณิตศาสตร์ปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับหรือปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับบางส่วนคือปริภูมิเวกเตอร์จริงที่มีลำดับบางส่วนซึ่งเข้ากันได้กับการดำเนินการในปริภูมิเวกเตอร์

คำนิยาม

กำหนดให้เป็นปริภูมิเวกเตอร์X{\displaystyle X}เหนือกว่าตัวเลขที่แท้จริงอาร์{\displaystyle \mathbb {R} }และการสั่งซื้อล่วงหน้า{\displaystyle \,\leq \,}ในกองถ่ายX,{\displaystyle X,}ทั้งคู่(X,){\displaystyle (X,\leq )}เรียกว่าปริภูมิเวกเตอร์ที่มีลำดับก่อนหลังและเรากล่าวว่าลำดับก่อนหลัง{\displaystyle \,\leq \,}เข้ากันได้กับโครงสร้างปริภูมิเวกเตอร์ของX{\displaystyle X}และโทร{\displaystyle \,\leq \,}การสั่งซื้อล่วงหน้า เวกเตอร์บนX{\displaystyle X}ถ้าสำหรับทั้งหมดx,y,zX{\displaystyle x,y,z\in X}และอาร์{\displaystyle r\in \mathbb {R} }กับ0{\displaystyle r\geq 0}สัจพจน์สองข้อต่อไปนี้เป็นไปตามเงื่อนไข

  1. xy{\displaystyle x\leq y}หมายความว่าx+zy+z,{\displaystyle x+z\leq y+z,}
  2. yx{\displaystyle y\leq x}หมายความว่าyx.{\displaystyle ry\leq rx.}

ถ้า{\displaystyle \,\leq \,}เป็นลำดับบางส่วนที่เข้ากันได้กับโครงสร้างปริภูมิเวกเตอร์ของX{\displaystyle X}แล้ว(X,){\displaystyle (X,\leq )}เรียกว่าปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับและ{\displaystyle \,\leq \,}เรียกว่าลำดับบางส่วนของเวกเตอร์บนX.{\displaystyle X.} สัจพจน์ทั้งสองข้อบ่งชี้ว่าการแปลและการแปลงแบบโฮโมเทตีเชิงบวกเป็นการแปลงอัตโนมัติของโครงสร้างลำดับและการแมปxx{\displaystyle x\mapsto -x}เป็นการสมสัณฐานกับโครงสร้างลำดับคู่ขนานปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับเป็นกลุ่มเรียงลำดับภายใต้การดำเนินการบวก โปรดทราบว่าxy{\displaystyle x\leq y}ก็ต่อเมื่อyx.{\displaystyle -y\leq -x.}

กรวยบวกและความเทียบเท่ากับลำดับ

เซตย่อยซี{\displaystyle C}ของปริภูมิเวกเตอร์X{\displaystyle X}เรียกว่ากรวยถ้าพิจารณาจากความเป็นจริงทั้งหมด>0,{\displaystyle r>0,}ซีซี{\displaystyle rC\subseteq C}กรวยจะเรียกว่ากรวยปลายแหลม ก็ต่อ เมื่อมันมีจุดกำเนิดอยู่ภายใน กรวยซี{\displaystyle C}จะเป็นนูนก็ต่อเมื่อซี+ซีซี.{\displaystyle C+C\subseteq C.}จุดตัดของกลุ่มกรวย (หรือกรวยนูน) ที่ไม่ว่างเปล่า ใดๆ ก็จะได้เป็นกรวย (หรือกรวยนูน) เช่นกัน และเช่นเดียวกันกับ การรวมกันของกลุ่มกรวย (หรือกรวยนูน) ที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ (ภายใต้การรวมเซต ) กรวยซี{\displaystyle C}ในปริภูมิเวกเตอร์X{\displaystyle X}กล่าวกันว่ากำลังสร้างขึ้นหากX=ซีซี.{\displaystyle X=CC.}[ 1 ]

กำหนดให้เป็นปริภูมิเวกเตอร์ที่มีการเรียงลำดับล่วงหน้าX,{\displaystyle X,}เซตย่อยX+{\displaystyle X^{+}}ขององค์ประกอบทั้งหมดx{\displaystyle x}ใน(X,){\displaystyle (X,\leq )}น่าพอใจx0{\displaystyle x\geq 0}เป็นกรวยนูนปลาย แหลม (กล่าวคือ กรวยนูนที่บรรจุอยู่ภายใน)0{\displaystyle 0}) เรียกว่ากรวยบวกของX{\displaystyle X}และแสดงด้วยโพสโคนX.{\displaystyle \ชื่อผู้ดำเนินการ {PosCone} X.} องค์ประกอบของกรวยบวกเรียกว่าค่าบวกถ้าx{\displaystyle x}และy{\displaystyle y}เป็นองค์ประกอบของปริภูมิเวกเตอร์ที่มีการเรียงลำดับล่วงหน้า(X,),{\displaystyle (X,\leq ),}แล้วxy{\displaystyle x\leq y}ก็ต่อเมื่อyxX+.{\displaystyle yx\in X^{+}.}กรวยบวกจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อX{\displaystyle X}เป็นเซตที่กำหนดทิศทางภายใต้.{\displaystyle \,\leq .} กำหนดให้กรวยนูนปลายแหลมใดๆซี{\displaystyle C}อาจนิยามคำว่า "สั่งซื้อล่วงหน้า" ได้{\displaystyle \,\leq \,}บนX{\displaystyle X}ซึ่งเข้ากันได้กับโครงสร้างปริภูมิเวกเตอร์ของX{\displaystyle X}โดยการประกาศสำหรับทุกคนx,yX,{\displaystyle x,y\in X,}ที่xy{\displaystyle x\leq y}ก็ต่อเมื่อyxซี;{\displaystyle yx\in C;} กรวยบวกของปริภูมิเวกเตอร์ที่เรียงลำดับล่วงหน้าที่ได้นี้คือซี.{\displaystyle C.} ดังนั้นจึงมีความสอดคล้องกันแบบหนึ่งต่อหนึ่งระหว่างกรวยนูนปลายแหลมและลำดับเวกเตอร์บนX.{\displaystyle X.}[ 1 ] ถ้าX{\displaystyle X}หากมีการจัดลำดับล่วงหน้าแล้ว เราอาจสร้างความสัมพันธ์สมมูลบนX{\displaystyle X}โดยการกำหนดx{\displaystyle x}เทียบเท่ากับy{\displaystyle y}ก็ต่อเมื่อxy{\displaystyle x\leq y}และyx;{\displaystyle y\leq x;} ถ้าเอ็น{\displaystyle N}ชั้นสมมูลนั้นมีจุดกำเนิดอยู่ด้วยหรือไม่เอ็น{\displaystyle N}เป็นปริภูมิย่อยเวกเตอร์ของX{\displaystyle X}และX/เอ็น{\displaystyle X/N}เป็นปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับภายใต้ความสัมพันธ์:เอบี{\displaystyle A\leq B}หากและเพียงแต่ว่ามันมีอยู่จริงเอเอ{\displaystyle a\in A}และบี{\displaystyle b\in B}โดยที่เอ.{\displaystyle a\leq b.}[ 1 ]

เซตย่อยของซี{\displaystyle C}ของปริภูมิเวกเตอร์X{\displaystyle X}เรียกว่ากรวยแท้ถ้าเป็นกรวยนูนที่ตรงตามเงื่อนไขซี(ซี)={0}.{\displaystyle C\cap (-C)=\{0\}.} โดยชัดเจนซี{\displaystyle C}เป็นกรวยที่เหมาะสมหาก (1)ซี+ซีซี,{\displaystyle C+C\subseteq C,}(2)ซีซี{\displaystyle rC\subseteq C}สำหรับทุกคน>0,{\displaystyle r>0,}และ (3)ซี(ซี)={0}.{\displaystyle C\cap (-C)=\{0\}.}[ 2 ] จุดตัดของกลุ่มกรวยที่เหมาะสมที่ไม่ว่างเปล่าใดๆ ก็คือกรวยที่เหมาะสมอีกอันหนึ่ง กรวยที่เหมาะสมแต่ละอันซี{\displaystyle C}ในปริภูมิเวกเตอร์จริง จะเหนี่ยวนำให้เกิดลำดับบนปริภูมิเวกเตอร์โดยการกำหนดxy{\displaystyle x\leq y}ก็ต่อเมื่อyxซี,{\displaystyle yx\in C,}และยิ่งไปกว่านั้น กรวยบวกของปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับนี้จะเป็นซี.{\displaystyle C.}ดังนั้น จึงมีการจับคู่แบบหนึ่งต่อหนึ่งระหว่างกรวยนูนที่เหมาะสมของX{\displaystyle X}และลำดับย่อยเวกเตอร์บนX.{\displaystyle X.}

โดยการเรียงลำดับเวกเตอร์ทั้งหมดบนX{\displaystyle X}เราหมายถึงคำสั่งซื้อทั้งหมดบนX{\displaystyle X}ซึ่งเข้ากันได้กับโครงสร้างปริภูมิเวกเตอร์ของX.{\displaystyle X.} ตระกูลของการเรียงลำดับเวกเตอร์ทั้งหมดบนปริภูมิเวกเตอร์X{\displaystyle X}มีความสัมพันธ์แบบหนึ่งต่อหนึ่งกับตระกูลของกรวยที่เหมาะสมทั้งหมดซึ่งมีค่าสูงสุดภายใต้การรวมเซต[ 1 ] การเรียงลำดับเวกเตอร์ทั้งหมดไม่สามารถเป็นแบบอาร์คิมีเดียนได้หากมิติ ของมัน เมื่อพิจารณาเป็นปริภูมิเวกเตอร์เหนือจำนวนจริง มีค่ามากกว่า 1 [ 1 ]

ถ้าอาร์{\displaystyle R}และเอส{\displaystyle S}เป็นการเรียงลำดับสองแบบของปริภูมิเวกเตอร์ที่มีกรวยบวกพี{\displaystyle P}และคิว,{\displaystyle Q,}ตามลำดับ เราจึงกล่าวว่าอาร์{\displaystyle R}ละเอียดกว่าเอส{\displaystyle S}ถ้าพีคิว.{\displaystyle P\subseteq Q.}[ 2 ]

ช่วงเวลาและขอบเขตลำดับคู่

ช่วงลำดับในปริภูมิเวกเตอร์ที่มีการเรียงลำดับล่วงหน้า คือเซตที่มีรูปแบบดังนี้ [เอ,]={x:เอx},[เอ,[={x:เอx<},]เอ,]={x:เอ<x}, หรือ ]เอ,[={x:เอ<x<}.{\displaystyle {\begin{alignedat}{4}[a,b]&=\{x:a\leq x\leq b\},\\[0.1ex][a,b[&=\{x:a\leq x<b\},\\]a,b]&=\{x:a<x\leq b\},{\text{ หรือ }}\\]a,b[&=\{x:a<x<b\}.\\\end{alignedat}}} จากสัจพจน์ข้อที่ 1 และ 2 ข้างต้น สรุปได้ว่าx,y[เอ,]{\displaystyle x,y\in [a,b]}และ0<ที<1{\displaystyle 0<t<1}หมายความว่าทีx+(1ที)y{\displaystyle tx+(1-t)y}เป็นของ[เอ,];{\displaystyle [a,b];} ดังนั้นช่วงลำดับเหล่านี้จึงเป็นนูน เซตย่อยจะเรียกว่ามีขอบเขตลำดับหากบรรจุอยู่ในช่วงลำดับบางช่วง[ 2 ] ในปริภูมิเวกเตอร์จริงที่มีลำดับก่อนหน้า ถ้าสำหรับx0{\displaystyle x\geq 0}จากนั้นช่วงของรูปแบบ[x,x]{\displaystyle [-x,x]} มีความสมดุล[ 2 ] หน่วยลำดับของปริภูมิเวกเตอร์ที่เรียงลำดับล่วงหน้าคือองค์ประกอบใดๆx{\displaystyle x}โดยที่เซต[x,x]{\displaystyle [-x,x]}ดูดซับ[ 2 ]

เซตของฟังก์ชันเชิงเส้น ทั้งหมด บนปริภูมิเวกเตอร์ที่มีการเรียงลำดับล่วงหน้าX{\displaystyle X}เซตที่แปลงช่วงลำดับทุกช่วงให้เป็นเซตที่มีขอบเขตเรียกว่าเซตคู่ขอบเขตลำดับของX{\displaystyle X}และแสดงด้วยX.{\displaystyle X^{\operatorname {b} }.}[ 2 ] ถ้าปริภูมิมีลำดับ ปริภูมิคู่ขอบเขตลำดับของปริภูมิคู่นั้นจะเป็นปริภูมิย่อยเวกเตอร์ของปริภูมิคู่พีชคณิต

เซตย่อยเอ{\displaystyle A}ของปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับX{\displaystyle X}เรียกว่าสมบูรณ์ตามลำดับ (order complete)ถ้าสำหรับทุกเซตย่อยที่ไม่ว่างเปล่าบีเอ{\displaystyle B\subseteq A}โดยที่บี{\displaystyle B}ลำดับถูกจำกัดในเอ,{\displaystyle A,}ทั้งคู่จีบบี{\displaystyle \sup B}และข้อมูลบี{\displaystyle \inf B}มีอยู่และเป็นองค์ประกอบของเอ.{\displaystyle A.}เรากล่าวว่าปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับX{\displaystyle X}คำสั่งซื้อเสร็จสมบูรณ์แล้วหรือไม่X{\displaystyle X}เป็นเซตย่อยที่สมบูรณ์ตามลำดับของX.{\displaystyle X.}[ 3 ]

ตัวอย่าง

ถ้า(X,){\displaystyle (X,\leq )}เป็นปริภูมิเวกเตอร์แบบเรียงลำดับล่วงหน้าบนจำนวนจริงที่มีอันดับ 1คุณ,{\displaystyle u,}จากนั้นแผนที่พี(x):=ข้อมูล{ทีอาร์:xทีคุณ}{\displaystyle p(x):=\inf\{t\in \mathbb {R} :x\leq tu\}}เป็นฟังก์ชันย่อยเชิงเส้น[ 4 ]

คุณสมบัติ

ถ้าX{\displaystyle X}ถ้าเป็นปริภูมิเวกเตอร์ที่มีการเรียงลำดับล่วงหน้าแล้ว สำหรับทุก ๆx,yX,{\displaystyle x,y\in X,}

  • x0{\displaystyle x\geq 0}และy0{\displaystyle y\geq 0}บ่งบอกx+y0.{\displaystyle x+y\geq 0.}[ 4 ]
  • xy{\displaystyle x\leq y}ก็ต่อเมื่อyx.{\displaystyle -y\leq -x.}[ 4 ]
  • xy{\displaystyle x\leq y}และ<0{\displaystyle r<0}บ่งบอกxy.{\displaystyle rx\geq ry.}[ 4 ]
  • xy{\displaystyle x\leq y}ก็ต่อเมื่อy=จีบ{x,y}{\displaystyle y=\sup\{x,y\}}ก็ต่อเมื่อx=ข้อมูล{x,y}{\displaystyle x=\inf\{x,y\}}[ 4 ]
  • จีบ{x,y}{\displaystyle \sup\{x,y\}}มีอยู่ก็ต่อเมื่อข้อมูล{x,y}{\displaystyle \inf\{-x,-y\}}มีอยู่จริง ในกรณีนั้นข้อมูล{x,y}=จีบ{x,y}.{\displaystyle \inf\{-x,-y\}=-\sup\{x,y\}.}[ 4 ]
  • จีบ{x,y}{\displaystyle \sup\{x,y\}}มีอยู่ก็ต่อเมื่อข้อมูล{x,y}{\displaystyle \inf\{x,y\}}มีอยู่จริง ซึ่งในกรณีนี้สำหรับทั้งหมดzX,{\displaystyle z\in X,}[ 4 ]
    • จีบ{x+z,y+z}=z+จีบ{x,y},{\displaystyle \sup\{x+z,y+z\}=z+\sup\{x,y\},}และ
    • ข้อมูล{x+z,y+z}=z+ข้อมูล{x,y}{\displaystyle \inf\{x+z,y+z\}=z+\inf\{x,y\}}
    • x+y=ข้อมูล{x,y}+จีบ{x,y}.{\displaystyle x+y=\inf\{x,y\}+\sup\{x,y\}.}
  • X{\displaystyle X}เป็นแลตทิซเวกเตอร์ก็ต่อเมื่อจีบ{0,x}{\displaystyle \sup\{0,x\}}มีอยู่สำหรับทุกคนxX.{\displaystyle x\in X.}[ 4 ]

พื้นที่ของแผนที่เชิงเส้น

กรวยซี{\displaystyle C}กล่าวกันว่ากำลังสร้างขึ้นหากซีซี{\displaystyle C-C}เท่ากับปริภูมิเวกเตอร์ทั้งหมด[ 2 ] ถ้าX{\displaystyle X}และ{\displaystyle W}เป็นปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับที่ไม่ใช่ปริภูมิเวกเตอร์ธรรมดา 2 ปริภูมิ ซึ่งแต่ละปริภูมิมีกรวยบวกพี{\displaystyle P}และคิว,{\displaystyle Q,}แล้วพี{\displaystyle P}กำลังสร้างขึ้นในX{\displaystyle X}ก็ต่อเมื่อเซตนั้นซี={คุณแอล(X;):คุณ(พี)คิว}{\displaystyle C=\{u\in L(X;W):u(P)\subseteq Q\}}กรวยที่เหมาะสมในแอล(X;),{\displaystyle L(X;W),}ซึ่งเป็นปริภูมิของแผนที่เชิงเส้นทั้งหมดจากX{\displaystyle X}เข้าไปข้างใน.{\displaystyle W.} ในกรณีนี้ ลำดับที่กำหนดโดยซี{\displaystyle C}เรียกว่าลำดับมาตรฐานของแอล(X;).{\displaystyle L(X;W).}[ 2 ] โดยทั่วไปแล้ว ถ้าเอ็ม{\displaystyle M}เป็นปริภูมิย่อยเวกเตอร์ใดๆ ของแอล(X;){\displaystyle L(X;W)}โดยที่ซีเอ็ม{\displaystyle C\cap M}เป็นกรวยที่เหมาะสม ลำดับที่กำหนดโดยซีเอ็ม{\displaystyle C\cap M}เรียกว่าลำดับมาตรฐานของเอ็ม.{\displaystyle M.}[ 2 ]

ฟังก์ชันเชิงบวกและคู่ลำดับ

ฟังก์ชันเชิงเส้นเอฟ{\displaystyle f}เวกเตอร์เวกเตอร์บนปริภูมิเวกเตอร์ที่มีการเรียงลำดับล่วงหน้าเรียกว่าเวกเตอร์เวกเตอร์บวกหากเวกเตอร์เวกเตอร์นั้นสอดคล้องกับเงื่อนไขที่เทียบเท่ากันข้อใดข้อหนึ่งต่อไปนี้:

  1. x0{\displaystyle x\geq 0}หมายความว่าเอฟ(x)0.{\displaystyle f(x)\geq 0.}
  2. ถ้าxy{\displaystyle x\leq y}แล้วเอฟ(x)เอฟ(y).{\displaystyle f(x)\leq f(y).}[ 4 ]

เซตของรูปแบบเชิงเส้นบวกทั้งหมดบนปริภูมิเวกเตอร์ที่มีกรวยบวกซี,{\displaystyle C,}เรียกว่ากรวยคู่และใช้สัญลักษณ์แทนด้วยซี*,{\displaystyle C^{*},}เป็นกรวยที่เท่ากับขั้วของซี.{\displaystyle -C.} ลำดับก่อนหน้าที่เหนี่ยวนำโดยกรวยคู่บนพื้นที่ของฟังก์ชันเชิงเส้นบนX{\displaystyle X}เรียกว่าการสั่งซื้อ ล่วงหน้าคู่[ 4 ]

ปริภูมิคู่ลำดับของปริภูมิเวกเตอร์ลำดับX{\displaystyle X}คือเซต ซึ่งแสดงด้วยX+,{\displaystyle X^{+},}กำหนดโดยX+:=ซี*ซี*.{\displaystyle X^{+}:=C^{*}-C^{*}.} แม้ว่าX+X,{\displaystyle X^{+}\subseteq X^{b},}มีปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับอยู่ซึ่งไม่เป็นไป ตามความเท่าเทียมกันของเซต [ 2 ]

ปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับชนิดพิเศษ

อนุญาตX{\displaystyle X}เป็นปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับ เรากล่าวว่าปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับX{\displaystyle X}เป็นไปตามลำดับของอาร์คิมีเดียนและลำดับของX{\displaystyle X}เป็นแบบอาร์คิมีเดียนถ้าเมื่อใดก็ตามที่x{\displaystyle x}ในX{\displaystyle X}เป็นเช่นนั้น{nx:nเอ็น}{\displaystyle \{nx:n\in \mathbb {N} \}}เป็นสาขาหลัก (นั่นคือ มีอยู่บางส่วน)yX{\displaystyle y\in X}โดยที่nxy{\displaystyle nx\leq y}สำหรับทุกคนnเอ็น{\displaystyle n\in \mathbb {N} }) แล้วx0.{\displaystyle x\leq 0.}[ 2 ] ปริภูมิเวกเตอร์เชิงทอพอโลยี(TVS) ที่เป็นปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับ จำเป็นต้องเป็นปริภูมิเวกเตอร์อาร์คิมีเดียน หากกรวยบวกของปริภูมิเวกเตอร์นั้นเป็นแบบปิด [ 2 ]

เรากล่าวว่าปริภูมิเวกเตอร์ที่มีการเรียงลำดับล่วงหน้าX{\displaystyle X}มีการเรียงลำดับอย่างเป็นระเบียบและการเรียงลำดับนั้นเป็นระเบียบก็ต่อเมื่อเป็นการเรียงลำดับแบบอาร์คิมีเดียX+{\displaystyle X^{+}}แยกแยะจุดต่างๆ ในX.{\displaystyle X.}[ 2 ] คุณสมบัตินี้รับประกันว่ามีรูปแบบเชิงเส้นบวกจำนวนมากพอที่จะสามารถใช้เครื่องมือของความเป็นคู่เพื่อศึกษาปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับได้อย่างประสบความสำเร็จ [ 2 ]

ปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับเรียกว่าแลตทิซเวกเตอร์ถ้าสำหรับทุกองค์ประกอบx{\displaystyle x}และy,{\displaystyle y,}สูงสุดจีบ(x,y){\displaystyle \sup(x,y)}และอินฟิมัมข้อมูล(x,y){\displaystyle \inf(x,y)}มีอยู่[ 2 ]

ปริภูมิย่อย ผลหาร และผลคูณ

ตลอดให้X{\displaystyle X}เป็นปริภูมิเวกเตอร์ที่มีลำดับล่วงหน้าและมีกรวยบวกซี.{\displaystyle C.}

พื้นที่ย่อย

ถ้าเอ็ม{\displaystyle M}เป็นปริภูมิย่อยเวกเตอร์ของX{\displaystyle X}จากนั้นจึงเรียงลำดับตามหลักการเอ็ม{\displaystyle M}เหนี่ยวนำโดยX{\displaystyle X}กรวยบวกของซี{\displaystyle C}คือลำดับบางส่วนที่เกิดจากกรวยนูนปลายแหลมซีเอ็ม,{\displaystyle C\cap M,}กรวยนี้เหมาะสมหรือไม่ ถ้าซี{\displaystyle C}เหมาะสม[ 2 ]

พื้นที่หาร

อนุญาตเอ็ม{\displaystyle M}เป็นปริภูมิย่อยเวกเตอร์ของปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับX,{\displaystyle X,}π:XX/เอ็ม{\displaystyle \pi :X\to X/M}เป็นการฉายภาพแบบแคนอนิก และปล่อยให้ซี^:=π(ซี).{\displaystyle {\hat {C}}:=\pi (C).} แล้วซี^{\displaystyle {\hat {C}}}เป็นกรวยในX/เอ็ม{\displaystyle X/M}ซึ่งก่อให้เกิดการเรียงลำดับล่วงหน้าแบบแคนอนิกบนปริภูมิผลหารX/เอ็ม.{\displaystyle X/M.} ถ้าซี^{\displaystyle {\hat {C}}}กรวยที่เหมาะสมในX/เอ็ม{\displaystyle X/M}แล้วซี^{\displaystyle {\hat {C}}}ทำให้X/เอ็ม{\displaystyle X/M}ลงในปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับ[ 2 ] ถ้าเอ็ม{\displaystyle M}เป็นซี{\displaystyle C}-อิ่มตัวแล้วซี^{\displaystyle {\hat {C}}}กำหนดลำดับมาตรฐานของX/เอ็ม.{\displaystyle X/M.}[ 1 ] โปรดทราบว่าX=อาร์02{\displaystyle X=\mathbb {R} _{0}^{2}}ยกตัวอย่างปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับที่π(ซี){\displaystyle \pi (C)}ไม่ใช่กรวยที่ถูกต้อง

ถ้าX{\displaystyle X}นอกจากนี้ยังเป็นปริภูมิเวกเตอร์เชิงทอพอโลยี (TVS) และถ้าสำหรับแต่ละย่านใกล้เคียงวี{\displaystyle V}ของต้นกำเนิดในX{\displaystyle X}มีชุมชนแห่งหนึ่งอยู่ยู{\displaystyle U}ของต้นกำเนิดเช่นนั้น[(ยู+เอ็น)ซี]วี+เอ็น{\displaystyle [(U+N)\cap C]\subseteq V+N}แล้วซี^{\displaystyle {\hat {C}}}เป็นกรวยปกติสำหรับโทโพโลยีผลหาร[ 1 ]

ถ้าX{\displaystyle X}เป็นแลตทิซเวกเตอร์เชิงทอพอโลยีและเอ็ม{\displaystyle M}เป็น โครงสร้าง ย่อยของแข็ง ปิด ของX{\displaystyle X}แล้วX/แอล{\displaystyle X/L}นอกจากนี้ยังเป็นแลตทิซเวกเตอร์เชิงทอพอโลยีด้วย[ 1 ]

ผลิตภัณฑ์

ถ้าเอส{\displaystyle S}หากเซตใด ๆ ก็ตามมีพื้นที่ว่างXเอส{\displaystyle X^{S}}ของฟังก์ชันทั้งหมดจากเอส{\displaystyle S}เข้าไปข้างในX{\displaystyle X}เรียงลำดับตามหลักการโดยกรวยที่เหมาะสม{เอฟXเอส:เอฟ()ซี สำหรับทุกคน เอส}.{\displaystyle \left\{f\in X^{S}:f(s)\in C{\text{ for all }}s\in S\right\}.}[ 2 ]

สมมติว่า{Xα:αเอ}{\displaystyle \left\{X_{\alpha }:\alpha \in A\right\}}เป็นกลุ่มของปริภูมิเวกเตอร์ที่มีการเรียงลำดับล่วงหน้า และกรวยบวกของXα{\displaystyle X_{\alpha }}เป็นซีα.{\displaystyle C_{\alpha }.} แล้วซี:=αซีα{\textstyle C:=\prod _{\alpha }C_{\alpha }}เป็นกรวยนูนปลายแหลมในαXα,{\textstyle \prod _{\alpha }X_{\alpha },}ซึ่งกำหนดลำดับมาตรฐานบนαXα;{\textstyle \prod _{\alpha }X_{\alpha };}ซี{\displaystyle C}กรวยที่เหมาะสมถ้าทั้งหมดซีα{\displaystyle C_{\alpha }}เป็นกรวยที่เหมาะสม[ 2 ]

ผลรวมโดยตรงของพีชคณิต

ผลรวมโดยตรงทางพีชคณิตαXα{\textstyle \bigoplus _{\alpha }X_{\alpha }}ของ{Xα:αเอ}{\displaystyle \left\{X_{\alpha }:\alpha \in A\right\}}เป็นปริภูมิย่อยเวกเตอร์ของαXα{\textstyle \prod _{\alpha }X_{\alpha }}นั่นคือการกำหนดลำดับของปริภูมิย่อยแบบแคนอนิกที่สืบทอดมาจากαXα.{\textstyle \prod _{\alpha }X_{\alpha }.}[ 2 ] ถ้าX1,,Xn{\displaystyle X_{1},\dots ,X_{n}}เป็นปริภูมิย่อยเวกเตอร์เรียงลำดับของปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับX{\displaystyle X}แล้วX{\displaystyle X}คือผลรวมโดยตรงที่เรียงลำดับของปริภูมิย่อยเหล่านี้ หากเป็นไอโซมอร์ฟิซึมเชิงพีชคณิตแบบแคนอนิกของX{\displaystyle X}บนαXα{\displaystyle \prod _{\alpha }X_{\alpha }}(ด้วยลำดับผลิตภัณฑ์มาตรฐาน) เป็น ไอโซมอร์ฟิ ซึมลำดับ[ 2 ]

ตัวอย่าง

  • จำนวนจริงที่มีลำดับปกติจะก่อให้เกิดปริภูมิเวกเตอร์ที่มีลำดับสมบูรณ์ สำหรับจำนวนเต็ม ทั้งหมดn0,{\displaystyle n\geq 0,}พื้นที่ยุคลิดอาร์n{\displaystyle \mathbb {R} ^{n}}เมื่อพิจารณาว่าเป็นปริมาณเวกเตอร์เหนือจำนวนจริงที่มีการเรียงลำดับแบบพจนานุกรมจะได้ปริมาณเวกเตอร์ที่มีการเรียงลำดับล่วงหน้าซึ่งมีลำดับเป็นแบบอาร์คิมีเดียนก็ต่อเมื่อn=1{\displaystyle n=1}[ 4 ]
  • อาร์2{\displaystyle \mathbb {R} ^{2}}เป็นปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับที่มี{\displaystyle \,\leq \,}ความสัมพันธ์ที่กำหนดในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่งต่อไปนี้ (เรียงลำดับจากความแข็งแกร่งน้อยไปมาก กล่าวคือ จำนวนคู่ที่ลดลง):
    • ลำดับตามพจนานุกรม :(เอ,)(,){\displaystyle (a,b)\leq (c,d)}ก็ต่อเมื่อเอ<{\displaystyle a<c}หรือ(เอ= และ ).{\displaystyle (a=c{\text{ and }}b\leq d).}นี่คือลำดับทั้งหมดกรวยบวกกำหนดโดยx>0{\displaystyle x>0}หรือ(x=0 และ y0),{\displaystyle (x=0{\text{ and }}y\geq 0),}กล่าวคือ ในระบบพิกัดเชิงขั้วเซตของจุดที่มีพิกัดเชิงมุมที่สอดคล้องกับเงื่อนไขπ/2<θπ/2,{\displaystyle -\pi /2<\theta \leq \pi /2,}พร้อมกับต้นกำเนิด
    • (เอ,)(,){\displaystyle (a,b)\leq (c,d)}ก็ต่อเมื่อเอ{\displaystyle a\leq c}และ{\displaystyle b\leq d}( คำสั่งซื้อสินค้าจำนวนสองชุด)อาร์{\displaystyle \mathbb {R} }กับ{\displaystyle \leq }นี่คือลำดับบางส่วน กรวยบวกกำหนดโดยx0{\displaystyle x\geq 0}และy0,{\displaystyle y\geq 0,}นั่นคือ ในระบบพิกัดเชิงขั้ว0θπ/2,{\displaystyle 0\leq \theta \leq \pi /2,}พร้อมกับต้นกำเนิด
    • (เอ,)(,){\displaystyle (a,b)\leq (c,d)}ก็ต่อเมื่อ(เอ< และ <){\displaystyle (a<c{\text{ and }}b<d)}หรือ(เอ= และ =){\displaystyle (a=c{\text{ and }}b=d)}( การปิดสะท้อนกลับของผลคูณโดยตรงของสำเนาสองชุดของ)อาร์{\displaystyle \mathbb {R} }โดยมี "<") นี่ก็เป็นลำดับบางส่วนเช่นกัน กรวยบวกกำหนดโดย(x>0 และ y>0){\displaystyle (x>0{\text{ and }}y>0)}หรือx=y=0),{\displaystyle x=y=0),}นั่นคือ ในระบบพิกัดเชิงขั้ว0<θ<π/2,{\displaystyle 0<\theta <\pi /2,}พร้อมกับต้นกำเนิด
เฉพาะลำดับที่สองเท่านั้นที่เป็นเซตย่อยของอาร์4,{\displaystyle \mathbb {R} ^{4},}ปิด; ดูลำดับบางส่วนในปริภูมิเชิงทอพอโลยี
สำหรับลำดับที่สาม " ช่วงเวลา " สองมิติพี<x<q{\displaystyle p<x<q}เป็นเซตเปิดที่สร้างโทโพโลยีขึ้นมา
  • อาร์n{\displaystyle \mathbb {R} ^{n}}เป็นปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับที่มี{\displaystyle \,\leq \,}ความสัมพันธ์ที่กำหนดในลักษณะเดียวกัน ตัวอย่างเช่น สำหรับลำดับที่สองที่กล่าวถึงข้างต้น:
    • xy{\displaystyle x\leq y}ก็ต่อเมื่อxฉันyฉัน{\displaystyle x_{i}\leq y_{i}}สำหรับฉัน=1,,n.{\displaystyle i=1,\dots ,n.}
  • ปริภูมิรีซ (Riesz space)คือปริภูมิเวกเตอร์ที่มีลำดับ โดยลำดับนั้นก่อให้เกิดแลตทิซ (lattice )
  • พื้นที่ของฟังก์ชันต่อเนื่องบน[0,1]{\displaystyle [0,1]}ที่ไหนเอฟจี{\displaystyle f\leq g}ก็ต่อเมื่อเอฟ(x)จี(x){\displaystyle f(x)\leq g(x)}สำหรับทุกคนx{\displaystyle x}ใน[0,1].{\displaystyle [0,1].}
  • อนุญาตซิมn(อาร์){\displaystyle {\mbox{Sym}}_{n}(\mathbb {R} )}แสดงถึงความสมมาตรn×n{\displaystyle n\times n}เมทริกซ์ที่มีสมาชิกเป็นจำนวนจริงลำดับโลว์เนอร์{\displaystyle \preccurlyeq }บนเมทริกซ์สมมาตรสองเมทริกซ์เอ,บีซิมn(อาร์){\displaystyle A,B\in {\mbox{Sym}}_{n}(\mathbb {R} )}ถูกกำหนดโดยเอบีบีเอ{\displaystyle A\preccurlyeq B\Leftrightarrow B-A}เป็นเมทริกซ์กึ่งบวกกำหนด (positive semi-definite ) กรวยบวกของมันคือเซตของเมทริกซ์กำหนดบวกทั้งหมดตามคำนิยาม ยิ่งไปกว่านั้นทฤษฎีบทสเปกตรัมที่ใช้กับเมทริกซ์สมมาตรแสดงให้เห็นว่ากรวยนี้เป็นกรวยก่อกำเนิด (generating cone)

ลำดับตามจุด

ถ้าเอส{\displaystyle S}เป็นชุดใด ๆ และถ้าX{\displaystyle X}เป็นปริมาณเวกเตอร์ (เหนือจำนวนจริง) ของ ฟังก์ชันค่าจริงบนเอส,{\displaystyle S,}จากนั้นจึงเรียงลำดับตามจุดบนX{\displaystyle X}ได้รับจาก สำหรับทุกเอฟ,จีX,{\displaystyle f,g\in X,}เอฟจี{\displaystyle f\leq g}ก็ต่อเมื่อเอฟ()จี(){\displaystyle f(s)\leq g(s)}สำหรับทุกคนเอส.{\displaystyle s\in S.}[ 4 ]

Spaces that are typically assigned this order include:

  • the space (S,R){\displaystyle \ell ^{\infty }(S,\mathbb {R} )} of bounded real-valued maps on S.{\displaystyle S.}
  • the space c0(R){\displaystyle c_{0}(\mathbb {R} )} of real-valued sequences that converge to 0.{\displaystyle 0.}
  • the space C(S,R){\displaystyle C(S,\mathbb {R} )} of continuous real-valued functions on a topological spaceS.{\displaystyle S.}
  • for any non-negative integer n,{\displaystyle n,} the Euclidean space Rn{\displaystyle \mathbb {R} ^{n}} when considered as the space C({1,,n},R){\displaystyle C(\{1,\dots ,n\},\mathbb {R} )} where S={1,,n}{\displaystyle S=\{1,\dots ,n\}} is given the discrete topology.

The space L(R,R){\displaystyle {\mathcal {L}}^{\infty }(\mathbb {R} ,\mathbb {R} )} of all measurablealmost-everywhere bounded real-valued maps on R,{\displaystyle \mathbb {R} ,} where the preorder is defined for all f,gL(R,R){\displaystyle f,g\in {\mathcal {L}}^{\infty }(\mathbb {R} ,\mathbb {R} )} by fg{\displaystyle f\leq g} if and only if f(s)g(s){\displaystyle f(s)\leq g(s)} almost everywhere.[4]

See also

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 . 
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Ordered_vector_space&oldid=1328748685#Positive_cones_and_their_equivalence_to_orderings "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับ

ในทางคณิตศาสตร์ปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับหรือปริภูมิเวกเตอร์เรียงลำดับบางส่วนคือปริภูมิเวกเตอร์จริงที่มีลำดับบางส่วนซึ่งเข้ากันได้กับการดำเนินการในปริภูมิเวกเตอร์

คำนิยาม

กำหนดให้เป็นปริภูมิเวกเตอร์ X {\displaystyle X} เหนือกว่า ตัวเลขที่แท้จริง อาร์ {\displaystyle \mathbb {R} } และ การสั่งซื้อล่วงหน้า ≤ {\displaystyle \,\leq \,} ใน กองถ่าย X , {\displaystyle X,} ทั้งคู่ ( X , ≤ ) {\displaystyle (X,\leq )} เรียกว่า...

กรวยบวกและความเทียบเท่ากับลำดับ

เซต ย่อย ซี {\displaystyle C} ของปริภูมิเวกเตอร์ X {\displaystyle X} เรียกว่า กรวย ถ้าพิจารณาจากความเป็นจริงทั้งหมด 0,"}}"> 0,}"> ร > 0 , {\displaystyle r>0,} 0,}"> ร ซี ⊆ ซี {\displaystyle rC\subseteq C} กรวยจะเรียกว่า กรวยปลายแหลม ก็ต่อ...

ช่วงเวลาและขอบเขตลำดับคู่

ช่วง ลำดับ ในปริภูมิเวกเตอร์ที่มีการเรียงลำดับล่วงหน้า คือเซตที่มีรูปแบบดังนี้ [ เอ , ข ] = { x : เอ ≤ x ≤ ข } , [ เอ , ข [ = { x : เอ ≤ x < ข } , ] เอ , ข ] = { x : เอ < x ≤ ข } , หรือ ] เอ , ข [ = { x : เอ < x < ข } .