พื้นที่นูนสม่ำเสมอ
ในทางคณิตศาสตร์ปริภูมิที่มีความนูนสม่ำเสมอ (หรือปริภูมิที่มีความกลมสม่ำเสมอ ) เป็นตัวอย่างทั่วไปของ ปริภูมิบานาคแบบสะท้อนกลับ แนวคิดเรื่องความนูนสม่ำเสมอได้รับการนำเสนอครั้งแรกโดยเจมส์ เอ. คลาร์กสันในปี ค.ศ. 1936
คำนิยาม
ปริภูมิ เวก เตอร์นูนสม่ำเสมอคือปริภูมิเวกเตอร์ที่มีบรรทัดฐานโดยที่สำหรับทุก ๆมีบางอย่างโดยที่สำหรับเวกเตอร์สองตัวใดๆ ที่มีและเงื่อนไข
หมายความว่า:
โดยสัญชาตญาณแล้ว จุดศูนย์กลางของส่วนของเส้นตรงภายในทรงกลมหน่วยจะต้องอยู่ลึกเข้าไปภายในทรงกลมหน่วย เว้นแต่ว่าส่วนของเส้นตรงนั้นจะสั้น
คุณสมบัติ
- ในนิยามนั้นสามารถแทนที่ทรงกลมหน่วยด้วยลูกบอล หน่วยปิดได้ กล่าวคือ ปริภูมิเวกเตอร์แบบมีบรรทัดฐานจะเป็นนูนสม่ำเสมอก็ต่อเมื่อสำหรับทุก ๆมีบางอย่างดังนั้น สำหรับเวกเตอร์สองตัวใดๆและในลูกบอลหน่วยปิด (เช่นและ) กับหนึ่งมี(โปรดทราบว่า เมื่อพิจารณาจาก)ค่าที่สอดคล้องกันของอาจมีขนาดเล็กกว่าที่กำหนดโดยคำจำกัดความเดิมที่อ่อนกว่า)
การพิสูจน์ |
|---|
ส่วนที่เป็น "ถ้า" นั้นเป็นเรื่องง่าย ในทางกลับกัน สมมติว่าตอนนี้เป็นนูนสม่ำเสมอและว่าเป็นไปตามที่ระบุไว้ในข้อความ สำหรับค่าคงที่บางค่า. อนุญาตเป็นค่าของสอดคล้องกับในนิยามของความนูนสม่ำเสมอ เราจะแสดงให้เห็นว่า, กับ. ถ้าแล้วและข้อกล่าวอ้างนั้นได้รับการพิสูจน์แล้ว เหตุผลที่คล้ายกันนี้สามารถนำมาใช้กับกรณีนี้ได้เช่นกันดังนั้นเราจึงสามารถสรุปได้ว่าในกรณีนี้ เนื่องจากเวกเตอร์ทั้งสองไม่เป็นศูนย์ ดังนั้นเราจึงสามารถกำหนดให้และเรามี และในทำนองเดียวกัน, ดังนั้นและอยู่ในทรงกลมหน่วยและมีระยะห่างดังนั้น ด้วยการเลือกของเราเรามีดังนั้นจึงสรุปได้ว่าและข้อกล่าวอ้างนั้นได้รับการพิสูจน์แล้ว |
- ทฤษฎีบท มิลแมน-เพ็ตติสกล่าวว่าปริภูมิบานาค ทุกปริภูมิที่มีลักษณะนูนสม่ำเสมอล้วน เป็นปริภูมิสะท้อนในขณะที่ข้อความกลับกันนั้นไม่เป็นจริง
- ปริภูมิบานาคทุกปริภูมิที่เป็นนูนสม่ำเสมอเป็นปริภูมิเรดอน-รีซนั่นคือ ถ้าเป็นลำดับในปริภูมิบานาคแบบนูนสม่ำเสมอที่ลู่เข้าอย่างอ่อนไปยังและพึงพอใจแล้วลู่เข้าอย่างมากไปยังนั่นคือ.
- พื้นที่บานาคจะเป็นทรงนูนสม่ำเสมอ ก็ต่อเมื่อทรงคู่ของมันเป็นทรงนูนสม่ำเสมอมี ความเรียบ เนียนสม่ำเสมอ
- ปริภูมิทุกปริภูมิที่เป็นนูนสม่ำเสมอล้วนเป็นนูนอย่างเคร่งครัดโดยสัญชาตญาณแล้ว ความเป็นนูนอย่างเคร่งครัดหมายถึงอสมการสามเหลี่ยม ที่แข็งแกร่งกว่าเมื่อใดก็ตามเป็นอิสระเชิงเส้น ในขณะที่ความนูนสม่ำเสมอต้องการให้ความไม่เท่าเทียมกันนี้เป็นจริงอย่างสม่ำเสมอ
ตัวอย่าง
- พื้นที่ผลคูณภายในทุก พื้นที่ ล้วนเป็นนูนสม่ำเสมอ[ 1 ]
- ปริภูมิย่อยปิดทุกปริภูมิของปริภูมิบานาคที่มีความนูนสม่ำเสมอ ล้วนมีความนูนสม่ำเสมอเช่นกัน
- อสมการของคลาร์กสันบ่งชี้ว่าปริภูมิL pมีลักษณะนูนสม่ำเสมอ
- ในทางกลับกันไม่ใช่รูปทรงนูนสม่ำเสมอ