Kurs:Topologische Invertierbarkeitskriterien/MTNT-Kriterium für Gaugefunktionale
Einführung
Sei wird ein multiplikativer topologischer Nullteiler mengentheoretisch über das System der offenen Mengen definiert. Da eine topologische Algebra nicht notwendig kommutativ ist, musste man diese topologischen Eigenschaften für rechtseitige, linkseitig und beidseitige multiplikative topologischen Nullteiler über das System von offenen Mengen beschreiben.
Topologische Eigenschaften über Gaugefunktional
Ein Kriterium, dass die Eigenschaften bzw. über Gaugefunktionale, Halbnormen, Quasinormen, -Normen, ... definert ist das Ziel eines Kriteriums zur Charakterisierung der Eigenschaft eines multiplikativen topologischen Nullteilers über Gaugefunktionale. In normierten Räumen wurde nach dem klassischen Satz von Arens für die Banachalgebren die Eigenschaft ein topologischer Nullteiler sein über eine Norm definiert.
Lemma - MTNT-Kriterium für Gaugefunktionale
Sei ein -Gaugefunktionalsystem , dann gilt mit als Menge der Gaugefunktionalindizes, die submultiplikativ, sind folgende Äquivalenz:
In kommutativen Algebren gilt .
Beweis - MTNT-Kriterium für Gaugefunktionale
Man nennt einen rechtsseitgen multiplikativer topologischen Nullteiler in (Bezeichnung: ), falls es eine multiplikative kreisförmige Nullumgebung gibt, so dass gilt für alle :
Minkowski-Funktional von Nullumgebungen
Betrachtet man das Minkowski-Funktional von kreisförmigen multiplikativen Nullumgebungen, so liefert
- die Kreisförmigkeit die Homogenität des Minkowski-Funktionals und damit ein Gaugefunktional ,
- die Multplikativität der Nullumgebung (also ) liefert die Submultiplikativität des Gaugefunktionals, d.h.
Bildung des Infimum
Betrachtet man die Bedingung
so erhält man übertragen auf das Gaugefunktional für alle ein für das und damit gilt
und man erhält .
Umgekehrte Beweisrichtung 1
Sei nun die folgende Infimumsbedingung gegeben.
Wähle und für alle gibt es ein mit mit . Dann gilt es auch für alle ein mit mit (mit Kreisförmigkeit von )
Umgekehrte Beweisrichtung 2
Insgesamt gilt dann:
und man erhält die Behauptung.
Lemma - skalare beschränkte Teilmengen von Nullumgebungen
Sei . Wenn und eine kreisförmige multiplikative Nullumgebung ist, dann gilt:
bzw.
Beweis - MTNT-Lemma - skalare Beschränktheit
Sei und eine kreisförmige multiplikative Nullumgebung mit , für die gilt:
- .
Dann gilt für alle die Inklusion
- .
Damit gilt . Den Beweis führt den linkseitigen multiplikativen Nullteiler führt man analog.
Da das System die Topologie auf erzeugt, gibt es ein und ein , so dass die multiplikative -Kugel des -Funktionals eine Teilmenge von ist.
Gaugefunktional, MTNT und skalar unbeschränkte Mengen
Die folgende Abschätzung ergeben sich bei der Auseinandersetzung mit skalar unbeschränkten Mengen einer Nullumgebung in pseudokonvexen Räumen .
Gaugefunktional und skalar-unbeschränkte Teilmengen von Nullumgebungen
Für ein mit als submultiplikatives Gaugefunktional und gilt für alle :
Damit erhält man , denn sonst gilt nicht für alle , dass
Skalar unbeschränkte Teilmengen
Wenn man ein Element aus wählt, gilt auch für das Minkowski-Funktional von , dass ist. Für Teilmengenbeziehung zwischen Nullumgebungen gilt ferner:
Damit gilt auch mit
und für die skalar unbeschränkten Teilmengen von Nullumgebungen
- .
Konvergenz bzgl. Komplementen von Nullumgebungen
Sei und zunächst beliebig gewählt. Da ein rechtseitiger multiplikativer topologischer Nullteiler in ist, gibt es ein Netz , wobei gegen konvergiert, d.h.
Netz aus dem Komplement einer Nullumgebung
Da das Netz im Komplement von liegt es auch im Komplement von . Wenn alle Komponenten des Netzes auch im Komplement von gilt immer noch, dass gegen konvergiert mit
Konvergenz und skalare Unbeschränktheit
Die Konvergenz gegen mit lässt sich auch über Gaugefunktionale ausdrücken. Damit gilt für alle , dass die Quasihalbnormen die Bedingung erfüllen:
Man erhält damit für alle .
Subadditivität mit Stetigkeitskonstante der Addition
Wendet man die obige Konvergenzaussage insbesondere für . Ferner folgt aus der Subadditivität mit Stetigkeitskonstante auch die Ungleichung:
Mit einer Abschätzung nach unter der Konvergenzaussage für erhält man mit :
Konvergenz gegen 0 bzgl. Quasihalbnorm
Damit erhält man mit auch:
Dies liefert für das Infimum die Bedingung .
Mengenbeziehungen
Dann gilt:
Absorbierende Nullumgebung
Sei und dann gilt . Da Nullumgebungen absorbierend sind, gibt es für ein natürliche Zahl , sodass für alle auch und damit auch . Ferner gilt auch mit
Damit gilt insbesondere für auch .
Pseudokonvexe Algebren - skalar unbeschränkte Elemente
Wenn beliebig gewählt wird, gibt es ein Netz gegeben, dass gegen konvergiert, d.h. für alle gilt
Insbesondere gibt es für eine Indexschranke des Netzes mit Stetigkeitskonstante der Addition:
Anwendung der Infimumaussage auf Netze
Mit gibt es ein , wobei in der Quashalbnorm gegen konvergiert, d.h.
Dabei sei ohne Einschränkung für alle .
Definition eines Netzes im Komplement der Nullumgebung 1
Mit den obigen Bedingung definiert man mit der partiellen Ordnung (Mengeninklusion) auf der Indexmenge eine neue Indexmenge mit
Der Schnitt von Nullumgebung ist nach den Eigenschaften eines topologischen Raum wieder eine Nullumgebung. Für das Teilnetz gilt ebenfalls:
Definition eines Netzes im Komplement der Nullumgebung 2
Man definiert nun ein Summen Netz mit . Für die Komponenten des Netzes gilt.
Definiert man die Nullumgebung liegt das Netz im Komplement von .
Abschätzung des Produktes mit z
Da die Quasihalbnorm submultiplikativ ist.
Stetigkeit der Multiplikation
Aus der Stetigkeit der Multiplikation und folgt auch
und man erhält:
Widerspruch
Dadurch ergibt sich ein Widerspruch wie folgt:
Der Widerspruch zeigt, dass in nicht invertierbar sein kann.
Negation des MTNT-Kriteriums
Sei , dann kann man (bzw. ) über Gaugefunktionale äquivalent beschreiben:
bzw.
Lemma: Negation des MTNT-Kriteriums
Sei , dann kann man (bzw. ) über Gaugefunktionale äquivalent beschreiben:
bzw.
Beweisaufgabe für Studierende
- Beweisen Sie das Lemma zur Negation des -Kriteriums für Gaugefunktionale über Verwendung des Topologisierungslemmas für Algebren und der Stetigkeit der Multiplikation.
- Wie verändert sich die Beweisführung, wenn die Topologie über -Gaugefunktionale submultiplikative -Halbnormen) und nicht über Quasihalbnormen erzeugt werden.
- Vergleichen Sie den Begriff des topologischen Nullteilers mit der Definition eines multiplikativen topologischen Nullteilers. Ist jeder topologische Nullteiler immer ein multiplikativer topologischer Nullteiler oder umgekehrt? Unter welchen Voraussetzung gilt die Inklusion? Begründen Sie Ihre Antwort!
Siehe auch
- Multiplikative topologische Nullteiler
- Topologische Nullteiler
- Gaugefunktional
- Topologisierungslemma für Algebren
- B-Regularität
- P-Regularität
- MLC-Regularität
- MPC-Regularität
- TNT-Kriterium für Gaugefunktionale
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