Kurs:Topologische Invertierbarkeitskriterien/Topologisch große Potenzen
Einführung
Aus der Negation der Definition von topologisch kleinen Potenzen erhält man für , dass es für alle ein und Konstanten gibt, sodass für alle gilt:
(siehe topologisch kleine Potenzen)
Definition: Topologische große Potenzen
Sei ein unitale topologische Algebra. Ein besitzt topologisch große Potenzen (), wenn es für alle ein und Konstanten gibt, sodass für alle gilt:
Bemerkung
Damit gilt unmittelbar , weil die -Eigenschaft als Negation der Eigenschaft, topologisch kleine Potenzen zu besitzen, formuliert wurde.
Topologisch kleine / große Potenzen
Ein Element aus einer topologischen Algebra besitzt genau dann rechtsseitig topologisch kleine Potenzen, wenn es ein gibt, so dass für alle ein mit
existiert. Dies ist die Negation für die Eigenschaft, dass topologisch große Potenzen besitzt - ).
TGP-Kriterium
Ein Element besitzt genau topologisch große Potenzen in , ( , wenn es für alle ein und eine isotone Folge von Gaugefunktionalen mit positiven Konstanten gibt, für die gilt:
- (R1) für alle und und
- (R2) für alle und .
Beweis
Die Beweisführung basiert auf der Verwendung der topologischen Eigenschaft , um eine Eindeutigkeit der Komplementärteiler von Potenzen für die multiplikative Zerlegung für ein gegebenes zu erhalten, wenn diese existiert. Die Teilermenge der Komplementärteiler von Potenzen zu mit wird dann verwendet, um die -Funktionale zu definieren.
Beweisidee
Es ist eine Äquivalenz von und den beiden Ungleichung aus dem Kriterium zu zeigen.
- In Beweisteil (1) startet man mit und zeigt (R1) und (R2).
- In Beweisteil (2) startet man mit (R1) und (R2) als Vorausetzung und zeigt .
Folge der Konstanten
Ist zusätzlich zum obigen Satz eine weitere Folge gegeben, so kann man die Konstantenfolgen ohne Einschränkung so wählen, dass diese
- monoton wachsend (d.h. für alle ) und
gilt.
Grund für Isotonie und Majorante
Der Grund für die Konstruktion der Konstantenfolgen mit den vorher genannten Eigenschaften ist die Notwendigkeit, dass man bei der Stetigkeit des Algebraisomorphismus Konstanten für die Gaugefunktionale in der Polynomalgebra abschätzen muss. Genauer gesagt, Koeffizienten der Form für mit einem Gaugefunktional mit Koeffizenten für abschätzen. Dabei muss gleichzeitig die Stetigkeit der Addition und Multiplikation erfüllt sein. Dabei muss die Konstantenfolge zusätzliche Eigenschaften berücktsichtigen, die über die Eigenschaft in das TGP-Kriterium integriert werden können.
(1.1) Negation - Topologische kleine Potenzen
Aus erhält man über die Negation der -Definition für die Aussage, dass es für alle ein und Konstanten gibt, sodass für alle gilt:
(1.2) Stetigkeit der Multiplikation
Über die Stetigkeit der Multiplikation zu dem ein mit
(1.3) Teilerdefinition in Algebren
ist eine Teiler von genau dann, wenn es einen Komplementärteiler gibt, mit .
Analog erhält man ist eine Teiler von genau dann, wenn es einen Komplementärteiler gibt, mit .
(1.4) Eindeutigkeit der Komplementärteiler
Der Komplementärteiler von bzgl. ist mit der Regularitätsbedingung eindeutig bestimmt. Angenommen, es gibt zwei unterschiedliche Komplementärteile mit und , so gibt es mit der Hausdorff-Eigenschaft ein mit:
(1.5) Abschätzung mit der TKP-Regularitätsbedingung
Abschätzung mit der TKP-Regularitätsbedingung führt zum Widerspruch, denn es gilt
(1.6) Definition von Teilermengen
Nun definiert man mit der Eindeutigkeit der Komplementärteiler zu bzgl. folgende Mengen:
(1.7) Eigenschaften der Teilermengen
- für alle und , denn .
- , denn für gibt es ein mit . Damit gilt die Gleichung auch für und man erhält
- , denn mit der Eindeutigkeit der Komplementärteiler von bzgl. und kann es maximal Teiler von in geben.
(1.8) Definition ein Folge von Gaugefunktionalen
Mit der Eigenschaft definiert man eine Sequenz von Gaugefunktionalen.
(1.9) Ungleichung für Folge von Gaugefunktionalen
(1.10) Erstes Gaugefunktional in der Sequenz
Das erste Gaugefunktional für in der Sequenz stimmt mit überein, denn mit gilt:
(1.11) Isotonie der Sequenz
Die Isotonie der Sequenz von Gaugefunktionalen ergibt sich unmittelbar aus der Definition und :
(1.12) Abschätzung der Sequenz nach oben
Die Isotonie der Sequenz von Gaugefunktionalen ergibt sich unmittelbar aus der Definition:
(1.13) Homogenität
Die Homogenität der Funktionale aus der Sequenz ergibt sich unmittelbar aus der Definition denn mit gilt auch :
(2) Umgekehrte Beweisrichtung
Existiert nun zu jedem ein und eine isotone Folge von -Funktionalen mit positiven Konstanten gibt, für die gilt:
- (R1) für alle und und
- (R2) für alle und
(2.1) Umgekehrte Beweisrichtung - Einsetzen in Sequenz
Durch Einsetzung erhält man durch folgende Ungleichungskette:
(2.2) Stetigkeit der Multiplkation
Mit der Stetigkeit der Multiplikation kann man die Potenz auch noch weiter nach ober abschätzen, denn es gilt:
Damit folgt insgesamt folgt die Behauptung.
PC-Regularitätslemma
Sei -regulär in , dann gibt es für alle ein und eine isotone Folge von Quasihalbnormen mit der Stetigkeitskonstante der Addition und positive Konstanten gibt, für die gilt:
- (PC1) für alle und und
- (PC2) für alle und .
Beweis
Das Element sei ein -reguläres Element in Algebra und in einer Algebraerweiterung von invertiertbar.
Beweis 1 - Inverses Element in B
Da in invertierbar ist, sei das eindeutig bestimmte Inverse zu . Ferner sei der Algebraisomorphismus, der in einbettet.
Beweis 2 - Homöomorphie des Algebraisomorphismus
Die Homöomorphie des Algebraisomorphismus liefert
- zu jedem eine mit
- zu jedem gibt es mit der Stetigkeit der Multiplikation ein mit für alle und
- zu jedem gibt es mit der Stetigkeit der Multiplikation ein mit für alle und
- zu jedem gibt es ein mit .
Beweis 3 - Definition der Quasihalbnormen
Zunächst werden Quasihalbnormen auf wie folgt definiert mit :
Dabei ist eine monoton wachsende Folge, wegen
- .
Beweis 4 - Abschätzung mit den Ungleichungen
Die Ungleichungskette ergibt sich durch die obigen Eigenschaften und :
Beweis 5 - Definition der Konstanten
Mit erhält man die Ungleichung:
Beweis 6 - Abschätzung bezüglich z
Mit erhält man ferner:
Beweis 7- Stetigkeit und Homöomorphie
Wahl der Konstanten für die Ungleichungen aus dem -Regularitätslemma erfolgt nun insgesamt über die Stetigkeit des Algebraisomorphismus und von und der Verwendung der Ungleichung für die Stetigkeit der Multiplikation auf .
Bemerkung TGP-Kriterium
In einer Beweisrichtung des TGP-Kriteriums kann man entnehmen, dass ein Sequenz von Gaugefunktionalen existiert, die man zwischen den gegeben Quasihalbnormen einschachteln kann. Damit ist noch nicht gesagt, dass diese Gaugefunktionale auch Quasihalbnormen sind.
Bemerkung
Da die lokalkonvexen Räume ein Spezialfall der pseudokonvexen Räume ist, ergibt sich als Korrollar unmittelbar das LC-Regularitätslemma.
LC-Regularitätslemma
Sei ein -regulär in , wenn es für alle ein und eine isotone Folge von Halbnormen mit positiven Konstanten gibt, für die gilt:
- (LC1) für alle und und
- (LC2) für alle und .
Siehe auch
Seiteninformation
Diese Lernresource können Sie als Wiki2Reveal-Foliensatz darstellen.
Wiki2Reveal
Dieser Wiki2Reveal Foliensatz wurde für den Lerneinheit Kurs:Topologische Invertierbarkeitskriterien' erstellt der Link für die Wiki2Reveal-Folien wurde mit dem Wiki2Reveal-Linkgenerator erstellt.
- Die Seite wurde als Dokumententyp PanDocElectron-SLIDE erstellt.
- Link zur Quelle in Wikiversity: https://de.wikiversity.org/wiki/Kurs:Topologische%20Invertierbarkeitskriterien/Topologisch%20gro%C3%9Fe%20Potenzen
- siehe auch weitere Informationen zu Wiki2Reveal und unter Wiki2Reveal-Linkgenerator.