很水的數(shù)學(xué)分析111:等價(jià)度量和等價(jià)范數(shù)

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一、討論度量的意義:把收斂性、連續(xù)性推廣離不開(kāi)度量的定義。
二、繼續(xù)等價(jià)度量的話(huà)題。
(滿(mǎn)足雙Lipschitz條件)
1.一個(gè)等價(jià)度量的例子。
圓周上,兩點(diǎn)的直線(xiàn)距離(d?)、兩點(diǎn)之間較短圓弧的弧長(zhǎng)(d?)。
證明略。
2.一個(gè)不是等價(jià)度量的例子。
C[0,1]中,L∞和L1。
①證法一:找到{fn},{gn}使得sup d∞/d?=+∞。
令φ(x)=x/(1+x?sin2x),f(x)=φ[x+(nπ-1/2)],g≡0
則d∞(f,g)=nπ
d?(f,g)≤2π2/n2
于是sup d∞/d?=+∞。因此這一側(cè)不滿(mǎn)足Lipschitz條件
②證法二:用Cauchy列定義展示x?在L∞度量下不是Cauchy列,而在L1度量下是Cauchy列。
可以算出d∞(fn,fn+p)→1,d?(fn,fn+p)→0
③另一種展現(xiàn)x?在[0,1]上不是Cauchy列的方式。
(?。┫茸C例2.46,即函數(shù)空間C[0,1]在度量下是完備的。
基于三條重要定理。
a.由一致收斂的Cauchy原理知{fn}一致收斂。設(shè)收斂到f。
b.{fn}一致收到f等價(jià)于在L∞度量下收斂到f。
c.最終由極限換序定理知f在C[0,1]上連續(xù),即f在空間上。
(ⅱ)以上證明保證了fn一致收斂?它在L∞下Cauchy收斂。
所以x?在[0,1]不一致收斂?它在L∞上不是Cauchy列。
3.IR?中度量不一定等價(jià),如d(x,y)=‖x-y‖和d'(x,y)=‖x-y‖1/2;
但是IR?中由范數(shù)誘導(dǎo)的度量都是等價(jià)的。