题目
1、设 X 是线性赋范空间,X 中的单位球是列紧集,则 X 必为有限维。 ( )
1、设 X 是线性赋范空间,X 中的单位球是列紧集,则 X 必为有限
维。 ( )
题目解答
答案
1、对
解析
步骤 1:定义和理解
线性赋范空间 X 中的单位球是指所有范数小于等于 1 的向量的集合。列紧集是指任何序列都有收敛的子序列。有限维空间是指空间的基向量个数是有限的。
步骤 2:应用Riesz引理
Riesz引理指出,如果 X 是无限维的线性赋范空间,那么对于任意的正数 ε < 1,存在一个范数为 1 的向量 x,使得对于所有范数为 1 的向量 y,有 ||x - y|| > 1 - ε。这意味着在无限维空间中,单位球中的点不能被有限个点的 ε-邻域覆盖。
步骤 3:证明单位球列紧集的有限维性
假设 X 是无限维的,那么根据Riesz引理,我们可以构造一个单位球中的序列,使得任意两个向量之间的距离都大于某个正数。这样的序列没有收敛的子序列,因此单位球不是列紧集。这与题目条件矛盾,所以 X 必须是有限维的。
线性赋范空间 X 中的单位球是指所有范数小于等于 1 的向量的集合。列紧集是指任何序列都有收敛的子序列。有限维空间是指空间的基向量个数是有限的。
步骤 2:应用Riesz引理
Riesz引理指出,如果 X 是无限维的线性赋范空间,那么对于任意的正数 ε < 1,存在一个范数为 1 的向量 x,使得对于所有范数为 1 的向量 y,有 ||x - y|| > 1 - ε。这意味着在无限维空间中,单位球中的点不能被有限个点的 ε-邻域覆盖。
步骤 3:证明单位球列紧集的有限维性
假设 X 是无限维的,那么根据Riesz引理,我们可以构造一个单位球中的序列,使得任意两个向量之间的距离都大于某个正数。这样的序列没有收敛的子序列,因此单位球不是列紧集。这与题目条件矛盾,所以 X 必须是有限维的。