बानाच समष्टि

गणित में, विशेष रूप से कार्यात्मक विश्लेषण में, बानाख समष्टि (उच्चारण [ˈbanax]) एक पूर्ण मीट्रिक समष्टि मानक सदिश समष्टि है। इस प्रकार, बानाख समष्टि मीट्रिक (गणित) मीट्रिक के साथ एक सदिश समष्टि है जो सदिश लंबाई और सदिशों के बीच की दूरी की गणना की स्वीकृति देता है और इस अर्थ में पूर्ण है कि सदिशों का कॉची अनुक्रम सदैव एक अच्छी तरह से परिभाषित सीमा में अभिसरण करता है जो समष्टि के अंदर है।

बानाख समष्टि का नाम पोलिश गणितज्ञ स्टीफन बानाच के नाम पर रखा गया है, जिन्होंने इस अवधारणा को प्रस्तुत किया और 1920-1922 में हंस हैन (गणितज्ञ) और एडुआर्ड हेली के साथ व्यवस्थित रूप से इसका अध्ययन किया। मौरिस रेने फ्रेचेट शब्द बानाख समष्टि का उपयोग करने वाले पहले व्यक्ति थे और बदले में बानाख ने फ्रेचेट समष्टि शब्द नियत किया । बानाख समष्टि मूल रूप से डेविड हिल्बर्ट, मौरिस रेने फ्रेचेट, और फ्रिगियस रिज्ज़ द्वारा शताब्दी में पहले फलन समष्टि के अध्ययन से बाहर हो गए थे। कार्यात्मक विश्लेषण में बानाख समष्टि एक केंद्रीय भूमिका निभाते हैं। विश्लेषण के अन्य क्षेत्रों (गणित) में, अध्ययन के अंतर्गत रिक्त समष्टि प्रायः बानाख समष्टि होते हैं।

परिभाषा

एक बानाख समष्टि एक पूर्ण मीट्रिक समष्टि नॉर्म्ड समष्टि है और $(X,\|\cdot \|)$ मानक समष्टि युग्म है जिसमे $(X,\|\cdot \|)$ सदिश क्षेत्र $X$ पर $\mathbb {K}$ (जहाँ $\mathbb {K}$ सामान्यतः है $\mathbb {R}$ या $\mathbb {C}$) विशिष्ट वेक्टर समष्टि सम्मिलित है। सामान्य (गणित) $\|\cdot \|:X\to \mathbb {R}$ मानदंडों की तरह, यह मानदंड अनुवाद अपरिवर्तनीय और दूरी फलन मीट्रिक (गणित) को प्रेरित करता है, जिसे प्रामाणिक या मानक प्रेरित मीट्रिक कहा जाता है। जिसे इसके द्वारा परिभाषित किया गया है।

$$d(x,y):=\|y-x\|=\|x-y\|$$

सभी वैक्टर के लिए $x,y\in X.$ यह है $X$ एक मीट्रिक समष्टि में $(X,d).$ अनुक्रम $x_{\bullet }=\left(x_{n}\right)_{n=1}^{\infty }$ बनाता है। $d$-कॉची को कॉची मे $(X,d)$ या $\|\cdot \|$-कॉची में यदि प्रत्येक वास्तविक $r>0,$ वहाँ कुछ सूचकांक $N$ सम्मिलित है जैसे कि

$$d\left(x_{n},x_{m}\right)=\left\|x_{n}-x_{m}\right\|<r$$

जब भी $m$ और $n$ से $N$ अधिक हैं तो प्रामाणिक मीट्रिक $d$ को पूर्ण मेट्रिक कहा जाता है यदि युग्म $(X,d)$ पूर्ण मेट्रिक समष्टि है, जो परिभाषा के अनुसार प्रत्येक $d$-कॉची अनुक्रम $x_{\bullet }=\left(x_{n}\right)_{n=1}^{\infty }$ में $(X,d)$ के लिए $x\in X$ सम्मिलित है जैसे कि

$$\lim _{n\to \infty }\left\|x_{n}-x\right\|=0$$

जहाँ क्योंकि $\left\|x_{n}-x\right\|=d\left(x_{n},x\right),$ इस क्रम का अभिसरण $x$ समान रूप से व्यक्त किया जा सकता है:

$$\lim _{n\to \infty }x_{n}=x\;{\text{ in }}(X,d).$$

परिभाषा के अनुसार, मानक समष्टि $(X,\|\cdot \|)$ बनच समष्टि है, यदि मानक प्रेरित मीट्रिक $d$ एक पूर्ण मीट्रिक है, या अलग तरीके से कहा जाता है, यदि $(X,d)$ एक पूर्ण मीट्रिक समष्टि है। नियम $\|\cdot \|$ मानक समष्टि का $(X,\|\cdot \|)$ को एक पूर्ण मानक कहा जाता है यदि $(X,\|\cdot \|)$ बानाख समष्टि है।

L-अर्ध-आंतरिक गुणनफल

किसी भी सामान्य समष्टि के लिए $(X,\|\cdot \|),$ एक L-अर्ध-आंतरिक गुणनफल $\langle \cdot ,\cdot \rangle$ पर $X$ सम्मिलित है जैसे कि ${\textstyle \|x\|={\sqrt {\langle x,x\rangle }}}$ सभी $x\in X$; के लिए सामान्य रूप से, असीम रूप से कई L-अर्ध-आंतरिक गुणनफल हो सकते हैं जो इस शर्त को पूरा करते हैं। L-अर्ध-आंतरिक गुणनफल का एक सामान्यीकरण है, जो मूल रूप से हिल्बर्ट रिक्त समष्टि को अन्य सभी बानाच समष्टि से अलग करते हैं। इससे पता चलता है कि सभी मानक समष्टि (और इसलिए सभी बानाख समष्टि) को (पूर्व-) हिल्बर्ट रिक्त समष्टि के सामान्यीकरण के रूप में माना जा सकता है।

श्रृंखला के संदर्भ में विशेषता

सदिश समष्टि संरचना हमें कॉशी अनुक्रमों के व्यवहार को अभिसरण श्रृंखला (गणित) सामान्यीकरण के व्यवहार से संबंधित करने की स्वीकृति देती है। एक मानक समष्टि $X$ एक बानाख समष्टि है यदि और केवल यदि $X$ प्रत्येक निरपेक्ष अभिसरण श्रृंखला $X$ में अभिसरित हो जाता है

$$\sum _{n=1}^{\infty }\|v_{n}\|<\infty \quad {\text{ implies that }}\quad \sum _{n=1}^{\infty }v_{n}\ \ {\text{ converges in }}\ \ X.$$

सांस्थिति

प्रामाणिक मीट्रिक $d$ एक मानक समष्टि का $(X,\|\cdot \|)$ सामान्य मीट्रिक सांस्थिति $\tau _{d}$ पर $X$ को प्रेरित करता है, जिसे प्रामाणिक या मानक प्रेरित सांस्थिति कहा जाता है। जब तक अन्यथा इंगित नहीं किया जाता है, तब तक प्रत्येक मानक समष्टि स्वचालित रूप से इस हॉसडॉर्फ समष्टि सांस्थिति को ले जाने के लिए मान लिया जाता है। इस सांस्थिति के साथ, प्रत्येक बानाख समष्टि एक बायर समष्टि है, हालांकि ऐसे मानक समष्टि सम्मिलित हैं जो बेयर हैं लेकिन बानाख नहीं हैं। नियम $\|\,\cdot \,\|:\left(X,\tau _{d}\right)\to \mathbb {R}$ सांस्थिति के संबंध में सदैव एक सतत फलन होता है जो इसे प्रेरित करता है।

त्रिज्या की विवृत और संवृत गोले $r>0$ बिंदु पर केंद्रित $x\in X$ क्रमशः समुच्चय हैं

$$B_{r}(x):=\{z\in X:\|z-x\|<r\}\qquad {\text{ and }}\qquad C_{r}(x):=\{z\in X:\|z-x\|\leq r\}.$$

ऐसी कोई भी गोले $X$ का एक उत्तल और परिबद्ध उपसमुच्चय है (सांंस्थितिक वेक्टर समष्टि) है लेकिन एक सुसंहत समष्टि गोले/प्रतिवेश (सांस्थिति) सम्मिलित है यदि और केवल तभी $X$ एक परिमित-आयामी वेक्टर समष्टि है। विशेष रूप से, कोई अनंत-आयामी मानक समष्टि स्थानीय रूप से सुसंहत समष्टि नहीं हो सकता है या हेइन-बोरेल गुण हो सकती है। यदि $x_{0}$ वेक्टर है और $s\neq 0$ तब एक अदिश है

तब

$$x_{0}+sB_{r}(x)=B_{|s|r}\left(x_{0}+sx\right)\qquad {\text{ and }}\qquad x_{0}+sC_{r}(x)=C_{|s|r}\left(x_{0}+sx\right).$$

$s:=1$ का उपयोग करते हुए दिखाता है कि यह मानक-प्रेरित सांस्थिति अनुवाद अपरिवर्तनीय सांस्थिति है, जिसका अर्थ है कि किसी $x\in X$ और $S\subseteq X$ के लिए उप-समुच्चय $S$ विवृत समुच्चय (क्रमशः, संवृत समुच्चय) $X$ में है यदि और केवल यदि यह इसके अनुवाद $x+S:=\{x+s:s\in S\}$ के लिए सही है। परिणामस्वरूप, मानक प्रेरित सांस्थिति मूल रूप से किसी भी प्रतिवेश व्यवस्था द्वारा मूल रूप से निर्धारित की जाती है। मूल में कुछ सामान्य प्रतिवेश के आधारों में सम्मिलित हैं:

$$\left\{B_{r}(0):r>0\right\},\qquad \left\{C_{r}(0):r>0\right\},\qquad \left\{B_{r_{n}}(0):n\in \mathbb {N} \right\},\qquad {\text{ or }}\qquad \left\{C_{r_{n}}(0):n\in \mathbb {N} \right\}$$

जहाँ $\left(r_{n}\right)_{n=1}^{\infty }$ धनात्मक वास्तविक संख्याओं का एक क्रम है जो $0$ में $\mathbb {R}$ (जैसे कि $r_{n}:=1/n$ या $r_{n}:=1/2^{n}$ के लिए) अभिसरण करता है। तो उदाहरण के लिए, प्रत्येक विवृत उपसमुच्चय $U$ का $X$ समूह के रूप में लिखा जा सकता है

$$U=\bigcup _{x\in I}B_{r_{x}}(x)=\bigcup _{x\in I}x+B_{r_{x}}(0)=\bigcup _{x\in I}x+r_{x}B_{1}(0)$$

कुछ उपसमुच्चय द्वारा अनुक्रमित $I\subseteq U,$ जहां प्रत्येक $r_{x}$ किसी पूर्णांक $r_{x}={\tfrac {1}{n_{x}}}$ कुछ पूर्णांक के लिए $n_{x}>0$ स्वरूप का है (संवृत गोले का उपयोग विवृत गोले के अतिरिक्त भी किया जा सकता है, हालांकि अनुक्रमणिका समुच्चय $I$ और त्रिज्या $r_{x}$ बदलने की आवश्यकता हो सकती है)। इसके अतिरिक्त, $I$ गणनीय समुच्चय होने के लिए सदैव चयन किया जा सकता है यदि $X$ वियोज्य समष्टि है, जिसका परिभाषा के अनुसार तात्पर्य है कि $X$ कुछ गणनीय सघन समुच्चय सम्मिलित हैं। एंडरसन-केडेक प्रमेय कहता है कि प्रत्येक अनंत-आयामी वियोज्य फ्रेचेट समष्टि गुणनफल समष्टि के लिए ${\textstyle \prod _{i\in \mathbb {N} }\mathbb {R} }$ की अनगिनत प्रतियाँ $\mathbb {R}$ (इस होमियोमॉर्फिज़्म को एक रेखीय मानचित्र नहीं होना चाहिए) होमोमोर्फिज्म है। चूँकि प्रत्येक बानाख समष्टि एक फ्रेचेट समष्टि है, यह सभी अनंत-आयामी वियोज्य बानाख समष्टि के लिए भी सही है, जिसमें वियोज्य हिल्बर्ट समष्टि L2-समष्टि $\ell$² अनुक्रम समष्टि $\ell ^{2}(\mathbb {N} )$ भी सम्मिलित है। इसका सामान्य मानदंड $\|\cdot \|_{2},$ जहां (परिमित-आयामी रिक्त समष्टि के विपरीत) $\ell ^{2}(\mathbb {N} )$ इसकी इकाई क्षेत्र $\left\{x\in \ell ^{2}(\mathbb {N} ):\|x\|_{2}=1\right\}$होमोमोर्फिज्म भी है।

सघन और उत्तल उपसमुच्चय

$S$ का $\ell ^{2}(\mathbb {N} )$ सुसंहत उपसमुच्चय है जिसका उत्तल पतवार $\operatorname {co} (S)$ है not संवृत और इस प्रकार भी not सुसंहत (यह फुटनोट देखें एक उदाहरण के लिए)। हालाँकि, सभी बानाख समष्टि की तरह, संवृत उत्तल हल |closed उन्नतोत्तर पेटा ${\overline {\operatorname {co} }}S$ इसका (और प्रत्येक दूसरा) सुसंहत उप-समुच्चय सुसंहत होगा। लेकिन यदि एक मानक समष्टि पूर्ण नहीं है तो यह सामान्य रूप से होता है not ने गारंटी दी ${\overline {\operatorname {co} }}S$ जब भी सुसंहत होगा $S$ है; एक उदाहरणके पूर्व-हिल्बर्ट समष्टि|प्री-हिल्बर्ट वेक्टर सबस्पेस में भी पाया जा सकता है $\ell ^{2}(\mathbb {N} ).$

यह मानक-प्रेरित सांस्थिति भी बनाती है $\left(X,\tau _{d}\right)$ एक सांंस्थितिक वेक्टर समष्टि (टीवीएस) के रूप में जाना जाता है, जो परिभाषा के अनुसार एक सांस्थिति के साथ संपन्न एक वेक्टर समष्टि है जो अतिरिक्त और स्केलर गुणन के संचालन को निरंतर बनाता है। इस बात पर जोर दिया जाता है कि TVS $\left(X,\tau _{d}\right)$ है only एक निश्चित प्रकार की सांस्थिति के साथ एक सदिश समष्टि; यानी जब टीवीएस के रूप में माना जाता है, तो यह है not के साथ जुड़े any विशेष मानदंड या मीट्रिक (जिनमें से दोनों भुलक्कड़ हैं)। यह हॉसडॉर्फ टीवीएस $\left(X,\tau _{d}\right)$ स्थानीय रूप से उत्तल सांंस्थितिक वेक्टर समष्टि भी है क्योंकि मूल पर केंद्रित सभी विवृत गेंदों का समुच्चय मूल रूप से उत्तल संतुलित समुच्चय खुले समुच्चय से मिलकर एक प्रतिवेश का आधार बनाता है। यह टीवीएस भी है normable, जो परिभाषा के अनुसार किसी भी टीवीएस को संदर्भित करता है जिसका सांस्थिति कुछ (संभवतः अज्ञात) मानक (गणित) से प्रेरित है। नॉर्मेबल टीवीएस कोल्मोगोरोव की नॉर्मबिलिटी कसौटी हौसडॉर्फ है और एक बाउंडेड समुच्चय (सांंस्थितिक वेक्टर समष्टि) होने के कारण मूल के उत्तल समुच्चय प्रतिवेश।

पूर्ण मेट्रिजेबल वेक्टर सांस्थिति की तुलना

ओपन मैपिंग प्रमेय (कार्यात्मक विश्लेषण) का तात्पर्य है कि यदि $\tau {\text{ and }}\tau _{2}$ सांस्थिति चालू हैं $X$ जो दोनों बनाते हैं $(X,\tau )$ और $\left(X,\tau _{2}\right)$ एफ-समष्टि में (उदाहरण के लिए, बानाच या फ्रेचेट समष्टि) और यदि एक सांस्थिति दूसरे की तुलना में सांस्थिति की तुलना है तो उन्हें समान होना चाहिए (अर्थात, यदि $\tau \subseteq \tau _{2}{\text{ or }}\tau _{2}\subseteq \tau {\text{ then }}\tau =\tau _{2}$). तो उदाहरण के लिए, यदि $(X,p){\text{ and }}(X,q)$ सांस्थिति के साथ बानाख समष्टि हैं $\tau _{p}{\text{ and }}\tau _{q}$ और यदि इन समष्टि में से एक में कुछ विवृत गोले है जो कि अन्य समष्टि का भी एक विवृत उपसमुच्चय है (या समकक्ष, यदि इनमें से एक $p:\left(X,\tau _{q}\right)\to \mathbb {R}$ या $q:\left(X,\tau _{p}\right)\to \mathbb {R}$ निरंतर है) तो उनकी सांस्थिति समान हैं और उनके समतुल्य मानदंड हैं।

पूर्णता

पूर्ण मानक और समकक्ष मानदंड

दो मानदंड, $p$ और $q,$ सदिश समष्टि पर मानक (गणित) # समतुल्य मानदंड कहा जाता हैequivalent यदि वे एक ही सांस्थिति प्रेरित करते हैं; ऐसा तब होता है जब और केवल तभी होता है जब धनात्मक वास्तविक संख्याएं सम्मिलित हों $c,C>0$ जैसे कि ${\textstyle cq(x)\leq p(x)\leq Cq(x)}$ सभी के लिए $x\in X.$ यदि $p$ और $q$ सदिश समष्टि पर दो समान मानदंड हैं $X$ तब $(X,p)$ एक बानाख समष्टि है यदि और केवल यदि $(X,q)$ एक बानाख समष्टि है। इस फ़ुटनोट को बानाच समष्टि पर एक सतत मानदंड के उदाहरण के लिए देखें not उस बानाख समष्टि के दिए गए मानदंड के बराबर। परिमित-आयामी सदिश समष्टि पर सभी मानदंड समतुल्य हैं और प्रत्येक परिमित-आयामी मानक समष्टि एक बानाख समष्टि है। पूर्ण मानक बनाम पूर्ण मेट्रिक्स

एक मीट्रिक $D$ एक वेक्टर समष्टि पर $X$ पर एक मानदंड से प्रेरित है $X$ यदि और केवल यदि $D$ अनुवाद अपरिवर्तनीय हैऔरabsolutely homogeneous, जिसका अर्थ है कि $D(sx,sy)=|s|D(x,y)$ सभी स्केलर्स के लिए $s$ और सभी $x,y\in X,$ किस स्थिति में फलन $\|x\|:=D(x,0)$ पर मानदंड परिभाषित करता है $X$ और प्रामाणिक मीट्रिक द्वारा प्रेरित $\|\cdot \|$ के बराबर है $D.$ लगता है कि $(X,\|\cdot \|)$ एक मानक समष्टि है और वह $\tau$ मानक सांस्थिति पर प्रेरित है $X.$ लगता है कि $D$ है any मीट्रिक (गणित) पर $X$ जैसे कि सांस्थिति कि $D$ प्रवृत्त करता है $X$ के बराबर है $\tau .$ यदि $D$ अनुवाद अपरिवर्तनीय हैतब $(X,\|\cdot \|)$ एक बानाख समष्टि है यदि और केवल यदि $(X,D)$ एक पूर्ण मीट्रिक समष्टि है। यदि $D$ है not अनुवाद अपरिवर्तनीय, तो इसके लिए संभव हो सकता है $(X,\|\cdot \|)$ एक बानाख समष्टि होने के लिए लेकिन के लिए $(X,D)$ को not एक पूर्ण मीट्रिक समष्टि हो (यह फुटनोट देखें एक उदाहरण के लिए)। इसके विपरीत, क्ले का एक प्रमेय, जो सभी मेट्रिजेबल सांंस्थितिक वेक्टर समष्टि पर भी प्रयुक्त होता है, इसका तात्पर्य है कि यदि सम्मिलित है any पूर्ण मीट्रिक $D$ पर $X$ जो मानक सांस्थिति को प्रेरित करता है $\tau$ पर $X,$ तब $(X,\|\cdot \|)$ एक बानाख समष्टि है।

एक फ्रेचेट समष्टि स्थानीय रूप से उत्तल सांंस्थितिक वेक्टर समष्टि है जिसका सांस्थिति कुछ ट्रांसलेशन-इनवेरिएंट पूर्ण मीट्रिक द्वारा प्रेरित होता है। प्रत्येक बानाख समष्टि एक फ्रेचेट समष्टि है लेकिन इसके विपरीत नहीं; वास्तव में, वहाँ भी फ्रेचेट समष्टि सम्मिलित हैं, जिस पर कोई मानदंड एक सतत फलन नहीं है (जैसे कि वास्तविक अनुक्रमों का समष्टि ${\textstyle \mathbb {R} ^{\mathbb {N} }=\prod _{i\in \mathbb {N} }\mathbb {R} }$ गुणनफल सांस्थिति के साथ)। हालांकि, प्रत्येक फ्रेचेट समष्टि की सांस्थिति वास्तविक-मूल्यवान (आवश्यक रूप से निरंतर) नक्शों के कुछ काउंटेबल समुच्चय परिवार से प्रेरित होती है, जिन्हें सेमिनोर्म कहा जाता है, जो मानक (गणित) के सामान्यीकरण हैं। एक फ्रेचेट समष्टि के लिए एक सांस्थिति होना भी संभव है जो एक गणनीय परिवार द्वारा प्रेरित है norms (ऐसे मानदंड आवश्यक रूप से निरंतर होंगे) लेकिन एक बानाख / सामान्य समष्टि नहीं होने के कारण इसकी सांस्थिति को किसी के द्वारा परिभाषित नहीं किया जा सकता है single मानदंड। ऐसी समष्टि का एक उदाहरण फ्रेचेट समष्टि है $C^{\infty }(K),$ जिसकी परिभाषा लेख में परीक्षण कार्यों और वितरण के रिक्त समष्टि पर पाई जा सकती है।

पूर्ण मानक बनाम पूर्ण सांंस्थितिक वेक्टर समष्टि

मीट्रिक पूर्णता के अतिरिक्त पूर्णता की एक और धारणा है और वह एक पूर्ण सांंस्थितिक वेक्टर समष्टि (टीवीएस) या टीवीएस-पूर्णता की धारणा है, जो समान समष्टि के सिद्धांत का उपयोग करती है। विशेष रूप से, टीवीएस-पूर्णता की धारणा एक अद्वितीय अनुवाद-अपरिवर्तनीय एकरूपता (सांस्थिति) का उपयोग करती है, जिसे पूर्ण सांंस्थितिक वेक्टर समष्टि#कैनोनिकल एकरूपता कहा जाता है, जो निर्भर करता है only वेक्टर घटाव और सांस्थिति पर $\tau$ सदिश समष्टि के साथ संपन्न है, और इसलिए विशेष रूप से, टीवीएस पूर्णता की यह धारणा सांस्थिति को प्रेरित करने वाले किसी भी मानक से स्वतंत्र है $\tau$ (और यहां तक ​​कि टीवीएस पर भी प्रयुक्त होता है not यहां तक ​​कि मेट्रिजेबल)। प्रत्येक बानाख समष्टि एक संपूर्ण टीवीएस है। इसके अतिरिक्त, एक मानक समष्टि एक बानाख समष्टि है (अर्थात, इसका मानक-प्रेरित मीट्रिक पूर्ण है) यदि और केवल यदि यह एक सांंस्थितिक वेक्टर समष्टि के रूप में पूर्ण है। यदि $(X,\tau )$ एक मेट्रिजेबल सांंस्थितिक वेक्टर समष्टि है (जैसे कि कोई मानक प्रेरित सांस्थिति, उदाहरण के लिए), फिर $(X,\tau )$ एक पूर्ण TVS है यदि और केवल यदि यह a sequentially पूर्ण टीवीएस, जिसका अर्थ है कि यह प्रत्येक कॉची की जाँच करने के लिए पर्याप्त है sequence में $(X,\tau )$ में विलीन हो जाता है $(X,\tau )$ किसी बिंदु पर $X$ (अर्थात्, मनमानी कॉची नेट (गणित) की अधिक सामान्य धारणा पर विचार करने की कोई आवश्यकता नहीं है)।

यदि $(X,\tau )$ एक सांंस्थितिक वेक्टर समष्टि है जिसकी सांस्थिति प्रेरित होती है some (संभवत: अज्ञात) मानदंड (ऐसे रिक्त समष्टि कहलाते हैं normable), तब $(X,\tau )$ एक पूर्ण सांंस्थितिक वेक्टर समष्टि है यदि और केवल यदि $X$ एक मानदंड सौंपा जा सकता है (गणित) $\|\cdot \|$ जो प्रेरित करता है $X$ सांस्थिति $\tau$ और बनाता भी है $(X,\|\cdot \|)$ एक बानाख समष्टि में। हॉउसडॉर्फ समष्टि स्थानीय रूप से उत्तल सांंस्थितिक वेक्टर समष्टि $X$ सामान्य समष्टि है यदि और केवल यदि इसकी मजबूत दोहरी समष्टि $X_{b}^{\prime }$ सामान्य है, किस स्थिति में $X_{b}^{\prime }$ एक बानाख समष्टि है ($X_{b}^{\prime }$ के मजबूत दोहरे समष्टि को दर्शाता है $X,$ जिसका सांस्थिति निरंतर दोहरे समष्टि पर दोहरे मानक-प्रेरित सांस्थिति का सामान्यीकरण है $X^{\prime }$; यह फुटनोट देखें अधिक जानकारी के लिए)। यदि $X$ स्थानीय रूप से उत्तल TVS, तब एक मेट्रिजेबल सांंस्थितिक वेक्टर समष्टि है $X$ सामान्य है यदि और केवल यदि $X_{b}^{\prime }$ एक फ्रेचेट-उरीसोहन समष्टि है। इससे पता चलता है कि स्थानीय रूप से उत्तल सांंस्थितिक वेक्टर समष्टि की श्रेणी में, बानाख समष्टि वास्तव में वे पूर्ण समष्टि हैं जो मेट्रिज़ेबल सांंस्थितिक वेक्टर समष्टि दोनों हैं और मेट्रिज़ेबल मजबूत दोहरी रिक्त समष्टि हैं।

समापन

प्रत्येक मानक समष्टि आइसोमेट्री के सघन वेक्टर उप-समष्टि में सन्निहित हो सकता है some बानाख समष्टि, जहां इस बैनच समष्टि को कंप्लीशन (मीट्रिक समष्टि) कहा जाता हैcompletion मानदंड समष्टि का। यह हॉसडॉर्फ समापन आइसोमेट्री आइसोमोर्फिज्म तक अद्वितीय है।

अधिक सटीक रूप से, प्रत्येक मानक समष्टि के लिए $X,$ वहाँ एक बानाख समष्टि सम्मिलित है $Y$ और एक मानचित्रण $T:X\to Y$ जैसे कि $T$ एक आइसोमेट्री है और $T(X)$ में घना है $Y.$ यदि $Z$ एक और बानाख समष्टि है जैसे कि एक सममितीय आइसोमोर्फिज्म है $X$ के सघन उपसमुच्चय पर $Z,$ तब $Z$ सममितीय रूप से समाकृतिक है $Y.$ यह बानाख समष्टि $Y$ हौसडॉर्फ कम्प्लीट मेट्रिक समष्टि#कंप्लीशन| हैcompletion मानदंड समष्टि का $X.$ के लिए अंतर्निहित मीट्रिक समष्टि $Y$ की मीट्रिक पूर्णता के समान है $X,$ से विस्तारित वेक्टर समष्टि संचालन के साथ $X$ को $Y.$ का पूरा होना $X$ कभी-कभी द्वारा दर्शाया जाता है ${\widehat {X}}.$

सामान्य सिद्धांत

रैखिक संकारक, समरूपता

Main article: Bounded operator

यदि $X$ और $Y$ एक ही जमीनी क्षेत्र में मानक समष्टि हैं $\mathbb {K} ,$ सभी सतत फलन (सांस्थिति) रैखिक परिवर्तन का समुच्चय$\mathbb {K}$-रैखिक नक्शे $T:X\to Y$ द्वारा निरूपित किया जाता है $B(X,Y).$ अनंत-आयामी समष्टि में, सभी रेखीय मानचित्र निरंतर नहीं होते हैं। एक मानक समष्टि से एक रेखीय मानचित्रण $X$ किसी अन्य नॉर्म्ड समष्टि के लिए निरंतर है यदि और केवल यदि यह संवृत इकाई क्षेत्र पर परिबद्ध ऑपरेटर है $X.$ इस प्रकार, वेक्टर समष्टि $B(X,Y)$ ऑपरेटर मानदंड दिया जा सकता है

$$\|T\|=\sup \left\{\|Tx\|_{Y}\mid x\in X,\ \|x\|_{X}\leq 1\right\}.$$

के लिए $Y$ एक बानाख समष्टि, समष्टि $B(X,Y)$ इस मानदंड के संबंध में एक बानाच समष्टि है। स्पष्ट संदर्भों में, कभी-कभी होम समष्टि को दो बानाख रिक्त समष्टि के बीच केवल छोटे मानचित्रों तक सीमित करना सुविधाजनक होता है; उस स्थिति में समष्टि $B(X,Y)$ एक प्राकृतिक द्विभाजक के रूप में फिर से प्रकट होता है। यदि $X$ एक बानाख समष्टि है, समष्टि $B(X)=B(X,X)$ एक इकाई बानाख बीजगणित बनाता है; गुणन संक्रिया रेखीय नक्शों के संघटन द्वारा दी जाती है।

यदि $X$ और $Y$ मानक समष्टि हैं, यदि एक रेखीय आक्षेप सम्मिलित है तो वे समरूपी मानक समष्टि हैं $T:X\to Y$ जैसे कि $T$ और इसका उलटा $T^{-1}$ निरंतर हैं। यदि दो में से एक समष्टि $X$ या $Y$ पूर्ण है (या प्रतिवर्त समष्टि, वियोज्य समष्टि, आदि) तो अन्य समष्टि भी है। दो मानक समष्टि $X$ और $Y$ सममितीय रूप से आइसोमोर्फिक हैं यदि इसके अतिरिक्त, $T$ एक आइसोमेट्री है, यानी $\|T(x)\|=\|x\|$ हरएक के लिए $x$ में $X.$ बानाख-मजूर दूरी $d(X,Y)$ दो आइसोमॉर्फिक लेकिन सममितीय समष्टि के बीच नहीं $X$ और $Y$ माप देता है कि दो समष्टि कितने हैं $X$ और $Y$ अलग होना।

सतत और परिबद्ध रेखीय फलन और सेमिनॉर्म्स

प्रत्येक निरंतर रैखिक संकारक एक परिबद्ध रैखिक संकारक होता है और यदि केवल मानक समष्टि के साथ व्यवहार किया जाता है तो इसका विलोम भी सत्य होता है। अर्थात्, दो मानक समष्टि के बीच एक रैखिक संकारक परिबद्ध रैखिक संकारक है यदि और केवल यदि यह एक सतत फलन है। तो विशेष रूप से, क्योंकि अदिश क्षेत्र (जो है $\mathbb {R}$ या $\mathbb {C}$) एक मानक समष्टि है, एक मानक समष्टि पर एक रैखिक कार्यात्मक एक परिबद्ध रैखिक कार्यात्मक है यदि और केवल यदि यह एक सतत रैखिक कार्यात्मक है। यह निरंतरता से संबंधित परिणामों (जैसे नीचे दिए गए) को बानाख समष्टि पर प्रयुक्त करने की स्वीकृति देता है। यद्यपि सीमाबद्धता मानक समष्टि के बीच रैखिक मानचित्रों के लिए निरंतरता के समान है, मुख्य रूप से बानाख रिक्त समष्टि के साथ व्यवहार करते समय बाध्य शब्द का अधिक उपयोग किया जाता है।

यदि $f:X\to \mathbb {R}$ एक उप-योगात्मक फलन है (जैसे कि एक मानक, एक उप-रैखिक फलन, या वास्तविक रैखिक कार्यात्मक), फिर $f$ एक बिंदु पर निरंतरता है यदि और केवल यदि $f$ सभी पर समान रूप से निरंतर है $X$; और यदि इसके अतिरिक्त $f(0)=0$ तब $f$ निरंतर है यदि और केवल यदि इसका पूर्ण मूल्य $|f|:X\to [0,\infty )$ निरंतर है, जो होता है यदि और केवल यदि $\{x\in X:|f(x)|<1\}$ का विवृत उपसमुच्चय है $X.$ और हन-बनाक प्रमेय, एक रैखिक कार्यात्मक को प्रयुक्त करने के लिए बहुत महत्वपूर्ण है $f$ निरंतर है यदि और केवल यदि यह इसके वास्तविक भाग के लिए सत्य है $\operatorname {Re} f$ और इसके अतिरिक्त, $\|\operatorname {Re} f\|=\|f\|$ और एक रैखिक कार्यात्मक के वास्तविक और काल्पनिक भाग | वास्तविक भाग $\operatorname {Re} f$ पूर्णतः निर्धारित करता है $f,$ यही कारण है कि हैन-बनाक प्रमेय को प्रायः केवल वास्तविक रैखिक कार्यात्मकताओं के लिए ही कहा जाता है। इसके अतिरिक्त, एक रैखिक कार्यात्मक $f$ पर $X$ निरंतर है यदि और केवल यदि सेमिनॉर्म $|f|$ निरंतर है, जो तभी होता है जब निरंतर सेमिनॉर्म सम्मिलित होता है $p:X\to \mathbb {R}$ जैसे कि $|f|\leq p$; यह अंतिम कथन रैखिक कार्यात्मक को सम्मिलित करता है $f$ और सेमिनोर्म $p$ हैन-बनाक प्रमेय के कई संस्करणों में इसका सामना करना पड़ता है।

मूलभूत धारणाएं

कार्टेशियन गुणनफल $X\times Y$ दो नॉर्म्ड रिक्त समष्टि कैनोनिक रूप से एक मानदंड से सुसज्जित नहीं हैं। हालाँकि, कई समान मानदंड सामान्य रूप से उपयोग किए जाते हैं, जैसे कि

$$\|(x,y)\|_{1}=\|x\|+\|y\|,\qquad \|(x,y)\|_{\infty }=\max(\|x\|,\|y\|)$$

जो (क्रमशः) बानाख समष्टि और लघु मानचित्र (ऊपर चर्चा की गई) की श्रेणी में प्रतिउत्पाद और गुणनफल (श्रेणी सिद्धांत) के अनुरूप हैं। परिमित (सह) उत्पादों के लिए, ये मानदंड आइसोमॉर्फिक मानक समष्टि और गुणनफल को जन्म देते हैं $X\times Y$ (या प्रत्यक्ष योग $X\oplus Y$) पूर्ण है यदि और केवल यदि दो कारक पूर्ण हैं।

यदि $M$ एक मानक समष्टि का एक संवृत समुच्चय रैखिक उपसमष्टि है $X,$ भागफल समष्टि पर एक प्राकृतिक मानदंड है $X/M,$

$$\|x+M\|=\inf \limits _{m\in M}\|x+m\|.$$

भागफल $X/M$ एक बानाख समष्टि है जब $X$ तैयार है। भागफल मानचित्र से $X$ पर $X/M,$ भेजना $x\in X$ इसकी कक्षा के लिए $x+M,$ रैखिक है, आच्छादक है और इसका मानक है $1,$ अतिरिक्त कब $M=X,$ जिस स्थिति में भागफल रिक्त समष्टि होता है।

संवृत रैखिक उप-समष्टि $M$ का $X$ की पूरक उपसमष्टि कहा जाता है $X$ यदि $M$ एक प्रक्षेपण परिबद्ध रैखिक प्रक्षेपण (रैखिक बीजगणित) के एक फलन की सीमा है $P:X\to M.$ इस स्थिति में समष्टि $X$ के प्रत्यक्ष योग के लिए आइसोमोर्फिक है $M$ और $\ker P,$ प्रक्षेपण की गिरी $P.$ लगता है कि $X$ और $Y$ बानाख समष्टि हैं और वह $T\in B(X,Y).$ का एक प्रामाणिक गुणनखंड सम्मिलित है $T$ जैसा

$$T=T_{1}\circ \pi ,\ \ \ T:X\ {\overset {\pi }{\longrightarrow }}\ X/ker(T)\ {\overset {T_{1}}{\longrightarrow }}\ Y$$

जहां पहला मानचित्र $\pi$ भागफल मानचित्र है, और दूसरा मानचित्र है $T_{1}$ प्रत्येक वर्ग भेजता है $x+\ker T$ छवि के भागफल में $T(x)$ में $Y.,$ यह अच्छी तरह से परिभाषित है क्योंकि एक ही वर्ग के सभी तत्वों की एक ही छवि होती है। मानचित्रण $T_{1}$ से एक रैखिक आक्षेप है $X/\ker T$ सीमा पर $T(X),$ जिनके व्युत्क्रम को बाध्य करने की आवश्यकता नहीं है।

शास्त्रीय समष्टि

मूलभूत उदाहरण बानाख समष्टि में सम्मिलित हैं: एलपी रिक्त समष्टि $L^{p}$ और उनके विशेष स्थिति, अनुक्रम समष्टि (गणित) $\ell ^{p}$ जिसमें प्राकृतिक संख्याओं द्वारा अनुक्रमित अदिश अनुक्रम सम्मिलित हैं $\mathbb {N}$; उनमें से, समष्टि $\ell ^{1}$ निरपेक्ष अभिसरण अनुक्रम और समष्टि $\ell ^{2}$ वर्ग योग्‍य अनुक्रम; समष्टि $c_{0}$ शून्य और समष्टि की ओर जाने वाले अनुक्रमों की $\ell ^{\infty }$ बंधे हुए अनुक्रमों की; समष्टि $C(K)$ सुसंहत हौसडॉर्फ समष्टि पर निरंतर स्केलर फ़ंक्शंस $K,$ अधिकतम मानदंड से लैस,

$$\|f\|_{C(K)}=\max\{|f(x)|:x\in K\},\quad f\in C(K).$$

बानाख-मजूर प्रमेय के अनुसार, प्रत्येक बानाख समष्टि कुछ के एक उप-समष्टि के लिए सममितीय रूप से आइसोमोर्फिक है। $C(K).$ प्रत्येक वियोज्य बानाख समष्टि के लिए $X,$ एक संवृत उप-समष्टि है $M$ का $\ell ^{1}$ जैसे कि $X:=\ell ^{1}/M.$ कोई भी हिल्बर्ट समष्टि बानाख समष्टि के उदाहरण के रूप में फलन करता है। एक हिल्बर्ट समष्टि $H$ पर $\mathbb {K} =\mathbb {R} ,\mathbb {C}$ प्रपत्र के एक मानक के लिए पूर्ण है

$$\|x\|_{H}={\sqrt {\langle x,x\rangle }},$$

जहाँ

$$\langle \cdot ,\cdot \rangle :H\times H\to \mathbb {K}$$

आंतरिक गुणनफल समष्टि है, इसके पहले तर्क में रैखिक है जो निम्नलिखित को संतुष्ट करता है:

$${\begin{aligned}\langle y,x\rangle &={\overline {\langle x,y\rangle }},\quad {\text{ for all }}x,y\in H\\\langle x,x\rangle &\geq 0,\quad {\text{ for all }}x\in H\\\langle x,x\rangle =0{\text{ if and only if }}x&=0.\end{aligned}}$$

उदाहरण के लिए, समष्टि $L^{2}$ एक हिल्बर्ट समष्टि है।

हार्डी समष्टि, सोबोलेव समष्टि, बानाख समष्टि के उदाहरण हैं जो इससे संबंधित हैं $L^{p}$ रिक्त समष्टि और अतिरिक्त संरचना है। वे विश्लेषण की विभिन्न शाखाओं, हार्मोनिक विश्लेषण और दूसरों के बीच आंशिक अंतर समीकरणों में महत्वपूर्ण हैं।

बानाख बीजगणित

एक बानाख बीजगणित एक बानाख समष्टि है $A$ ऊपर $\mathbb {K} =\mathbb {R}$ या $\mathbb {C} ,$ साथ में एक क्षेत्र के ऊपर बीजगणित की एक संरचना|बीजगणित खत्म $\mathbb {K}$, जैसे कि गुणनफल का मानचित्र $A\times A\ni (a,b)\mapsto ab\in A$ निरंतर है। एक समकक्ष मानदंड $A$ पाया जा सकता है ताकि $\|ab\|\leq \|a\|\|b\|$ सभी के लिए $a,b\in A.$

उदाहरण

• द बानाख समष्टि $C(K)$ बिंदुवार गुणनफल के साथ, एक बैनाच बीजगणित है।
• डिस्क बीजगणित $A(\mathbf {D} )$ ओपन यूनिट डिस्क में होलोमॉर्फिक फ़ंक्शन के फलन होते हैं $D\subseteq \mathbb {C}$ और इसके क्लोजर (सांस्थिति) पर निरंतर: ${\overline {\mathbf {D} }}.$ अधिकतम मानदंड से लैस ${\overline {\mathbf {D} }},$ डिस्क बीजगणित $A(\mathbf {D} )$ का एक संवृत सबलजेब्रा है $C\left({\overline {\mathbf {D} }}\right).$
• वीनर बीजगणित $A(\mathbf {T} )$ यूनिट सर्कल पर कार्यों का बीजगणित है $\mathbf {T}$ बिल्कुल अभिसरण फूरियर श्रृंखला के साथ। किसी फ़ंक्शन को जोड़ने वाले मानचित्र के माध्यम से $\mathbf {T}$ इसके फूरियर गुणांकों के अनुक्रम के अनुसार, यह बीजगणित बानाख बीजगणित के लिए समरूप है $\ell ^{1}(Z),$ जहां गुणनफल अनुक्रमों का कनवल्शन# असतत कनवल्शन है।
• प्रत्येक बानाख समष्टि के लिए $X,$ समष्टि $B(X)$ परिबद्ध रैखिक ऑपरेटरों की $X,$ गुणनफल के रूप में नक्शों की संरचना के साथ, एक बानाख बीजगणित है।
• ए सी*-बीजगणित एक जटिल बानाच बीजगणित है $A$ एक एंटीलाइनर मानचित्र इनवोल्यूशन (गणित) के साथ $a\mapsto a^{*}$ जैसे कि $\left\|a^{*}a\right\|=\|a\|^{2}.$ समष्टि $B(H)$ हिल्बर्ट समष्टि पर परिबद्ध रैखिक ऑपरेटरों की संख्या $H$ C*-बीजगणित का एक मूलभूत उदाहरण है। गेलफैंड-नैमार्क प्रमेय कहता है कि प्रत्येक सी*-बीजगणित कुछ के सी*-सबलजेब्रा के लिए सममितीय रूप से आइसोमोर्फिक है। $B(H).$ समष्टि $C(K)$ सुसंहत हौसडॉर्फ समष्टि पर जटिल निरंतर कार्यों का $K$ क्रमविनिमेय C*-बीजगणित का एक उदाहरण है, जहां प्रत्येक क्रिया के साथ जुड़ाव जुड़ा हुआ है $f$ इसका जटिल संयुग्म ${\overline {f}}.$

दोहरी समष्टि

Main article: Dual space

यदि $X$ एक मानक समष्टि है और $\mathbb {K}$ अंतर्निहित क्षेत्र (गणित) (या तो वास्तविक संख्या या जटिल संख्या), दोहरी समष्टि#सतत दोहरी समष्टि निरंतर रैखिक मानचित्रों का समष्टि है $X$ में $\mathbb {K} ,$ या निरंतर रैखिक फलन। निरंतर दोहरे के लिए अंकन है $X^{\prime }=B(X,\mathbb {K} )$ इस आलेख में। तब से $\mathbb {K}$ एक बानाख समष्टि है (मानक के रूप में पूर्ण मूल्य का उपयोग करके), दोहरी $X^{\prime }$ प्रत्येक मानक समष्टि के लिए एक बानाख समष्टि है $X.$ निरंतर रैखिक क्रियाओं के अस्तित्व को सिद्ध करने का मुख्य उपकरण हैन-बनाक प्रमेय है।

Hahn–Banach theorem — Let $X$ be a vector space over the field $\mathbb {K} =\mathbb {R} ,\mathbb {C} .$ Let further

• $Y\subseteq X$ be a linear subspace,
• $p:X\to \mathbb {R}$ be a sublinear function and
• $f:Y\to \mathbb {K}$ be a linear functional so that $\operatorname {Re} (f(y))\leq p(y)$ for all $y\in Y.$

Then, there exists a linear functional $F:X\to \mathbb {K}$ so that

$$F{\big \vert }_{Y}=f,\quad {\text{ and }}\quad {\text{ for all }}x\in X,\ \ \operatorname {Re} (F(x))\leq p(x).$$

विशेष रूप से, कार्यात्मक के मानदंड को बढ़ाए बिना, एक मानक समष्टि के उप-समष्टि पर प्रत्येक निरंतर रैखिक कार्यात्मक को लगातार पूरे समष्टि तक बढ़ाया जा सकता है। एक महत्वपूर्ण विशेष मामला निम्नलिखित है: प्रत्येक सदिश के लिए $x$ एक मानक समष्टि में $X,$ वहाँ एक सतत रैखिक कार्यात्मक सम्मिलित है $f$ पर $X$ जैसे कि

$$f(x)=\|x\|_{X},\quad \|f\|_{X^{\prime }}\leq 1.$$

कब $x$ के बराबर नहीं है $\mathbf {0}$ वेक्टर, कार्यात्मक $f$ मानक एक होना चाहिए, और इसके लिए एक मानक कार्यात्मक कहा जाता है $x.$ हैन-बनाक पृथक्करण प्रमेय कहता है कि दो असंयुक्त गैर-रिक्त उत्तल समुच्चय एक वास्तविक बानाच समष्टि में, उनमें से एक विवृत है, एक संवृत एफ़िन समष्टि hyperplane द्वारा अलग किया जा सकता है। विवृत उत्तल समुच्चय हाइपरप्लेन के एक तरफ सख्ती से स्थित है, दूसरा उत्तल समुच्चय दूसरी तरफ स्थित है लेकिन हाइपरप्लेन को छू सकता है। उपसमुच्चय $S$ एक बानाख समष्टि में $X$ कुल है यदि की रैखिक अवधि $S$ सघन रूप से स्थापित है $X.$ उपसमुच्चय $S$ में कुल है $X$ यदि और केवल यदि एकमात्र निरंतर रैखिक कार्यात्मक जो गायब हो जाता है $S$ है $\mathbf {0}$ कार्यात्मक: यह तुल्यता हन-बनाक प्रमेय से आती है।

यदि $X$ दो संवृत रैखिक उपसमष्टियों का प्रत्यक्ष योग है $M$ और $N,$ फिर द्वैत $X^{\prime }$ का $X$ के द्वैत के प्रत्यक्ष योग के लिए समरूप है $M$ और $N.$ यदि $M$ में एक संवृत रैखिक उपसमष्टि है $X,$ कोई जोड़ सकता है orthogonal of $M$ दोहरे में,

$$M^{bot}=\left\{x^{\prime }\in X:x^{\prime }(m)=0,\ {\text{ for all }}m\in M\right\}.$$

ऑर्थोगोनल $M^{\bot }$ द्वैत की एक संवृत रेखीय उपसमष्टि है। का द्वैत $M$ सममितीय रूप से समाकृतिक है $X'/M^{\bot }.$ का द्वैत $X/M$ सममितीय रूप से समाकृतिक है $M^{\bot }.$ एक वियोज्य बानाख समष्टि के दोहरे को वियोज्य होने की आवश्यकता नहीं है, लेकिन:

Theorem — Let $X$ be a normed space. If $X'$ is separable, then $X$ is separable.

कब $X'$ वियोज्य है, समग्रता के लिए उपरोक्त मानदंड का उपयोग गणना योग्य कुल उपसमुच्चय के अस्तित्व को साबित करने के लिए किया जा सकता है $X.$

दुर्बल सांस्थिति

बानाख समष्टि पर दुर्बल सांस्थिति $X$ पर सांस्थिति की तुलना है $X$ जिसके लिए सभी तत्व $x^{\prime }$ निरंतर दोहरी समष्टि में $X^{\prime }$ निरंतर हैं। मानक सांस्थिति इसलिए दुर्बल सांस्थिति की तुलना में सांस्थिति की तुलना है। यह हैन-बनाक पृथक्करण प्रमेय से अनुसरण करता है कि दुर्बल सांस्थिति हौसडॉर्फ समष्टि है, और यह कि बानाख समष्टि का एक मानक-संवृत उत्तल समुच्चय भी दुर्बल रूप से संवृत है। दो बानाख समष्टि के बीच एक मानक-निरंतर रेखीय मानचित्र $X$ और $Y$ भी दुर्बल रूप से निरंतर है, अर्थात दुर्बल सांस्थिति से निरंतर है $X$ उसके वहां के लिए $Y.$ यदि $X$ अनंत-आयामी है, ऐसे रैखिक मानचित्र सम्मिलित हैं जो निरंतर नहीं हैं। समष्टि $X^{*}$ से सभी रैखिक मानचित्रों का $X$ अंतर्निहित क्षेत्र के लिए $\mathbb {K}$ (यह समष्टि $X^{*}$ इसे अलग करने के लिए इसे दोहरी समष्टि#बीजगणितीय दोहरी समष्टि कहा जाता है $X^{\prime }$ एक सांस्थिति को भी प्रेरित करता है $X$ जो दुर्बल सांस्थिति की तुलना में बेहतर सांस्थिति है, और कार्यात्मक विश्लेषण में बहुत कम प्रयोग किया जाता है।

दोहरे समष्टि पर $X^{\prime },$ की दुर्बल सांस्थिति की तुलना में दुर्बल सांस्थिति है $X^{\prime },$ दुर्बल सांस्थिति कहा जाता है|दुर्बल* सांस्थिति। यह सबसे मोटे सांस्थिति है $X^{\prime }$ जिसके लिए सभी मूल्यांकन मानचित्र $x^{\prime }\in X^{\prime }\mapsto x^{\prime }(x),$ जहाँ $x$ से अधिक है $X,$ निरंतर हैं। इसका महत्व बानाख-अलाग्लू प्रमेय से आता है।

Banach–Alaoglu theorem — Let $X$ be a normed vector space. Then the closed unit ball $B=\left\{x\in X:\|x\|\leq 1\right\}$ of the dual space is compact in the weak* topology.

सुसंहत हौसडॉर्फ रिक्त समष्टि के अनंत उत्पादों के बारे में टायकोनॉफ़ के प्रमेय का उपयोग करके बानाच-अलाग्लु प्रमेय को सिद्ध किया जा सकता है। कब $X$ वियोज्य है, यूनिट बॉल $B^{\prime }$ दोहरे का दुर्बल * सांस्थिति में मेट्रिजेबल समष्टि सुसंहत है।

दोहरे समष्टि के उदाहरण

का द्वैत $c_{0}$ सममितीय रूप से समाकृतिक है $\ell ^{1}$: प्रत्येक परिबद्ध रैखिक कार्यात्मक के लिए $f$ पर $c_{0},$ एक अनूठा तत्व है $y=\left\{y_{n}\right\}\in \ell ^{1}$ जैसे कि

$$f(x)=\sum _{n\in \mathbb {N} }x_{n}y_{n},\qquad x=\{x_{n}\}\in c_{0},\ \ {\text{and}}\ \ \|f\|_{(c_{0})'}=\|y\|_{\ell _{1}}.$$

का द्वैत $\ell ^{1}$ सममितीय रूप से समाकृतिक है $\ell ^{\infty }$. एलपी समष्टि का दोहरा # एलपी समष्टि का गुण $L^{p}([0,1])$ सममितीय रूप से समाकृतिक है $L^{q}([0,1])$ कब $1\leq p<\infty$ और ${\frac {1}{p}}+{\frac {1}{q}}=1.$ प्रत्येक वेक्टर के लिए $y$ एक हिल्बर्ट समष्टि में $H,$ मानचित्रण

$$x\in H\to f_{y}(x)=\langle x,y\rangle$$

एक सतत रैखिक कार्यात्मक परिभाषित करता है $f_{y}$ पर $H.$रिज़ प्रतिनिधित्व प्रमेय कहता है कि प्रत्येक निरंतर रैखिक कार्यात्मक पर $H$ स्वरूप का है $f_{y}$ विशिष्ट रूप से परिभाषित वेक्टर के लिए $y$ में $H.$ मानचित्रण $y\in H\to f_{y}$ एक गैर-रैखिक मानचित्र सममितीय बायजेक्शन है $H$ इसके दोहरे पर $H'.$ जब स्केलर वास्तविक होते हैं, तो यह मानचित्र एक सममितीय समाकृतिकता है।

कब $K$ एक सुसंहत हॉउसडॉर्फ सांंस्थितिक समष्टि है, डुअल $M(K)$ का $C(K)$ बॉरबाकी के अर्थ में रेडॉन उपायों का समष्टि है। उपसमुच्चय $P(K)$ का $M(K)$ द्रव्यमान 1 (संभाव्यता उपाय) के गैर-नकारात्मक उपायों से मिलकर यूनिट बॉल का एक उत्तल w*-संवृत उपसमुच्चय है $M(K).$ के चरम बिंदु $P(K)$ डिराक उपाय चालू हैं $K.$ डिराक का समुच्चय चालू है $K,$ डब्ल्यू * - सांस्थिति से लैस, होमोमोर्फिज्म है $K.$

Banach–Stone Theorem — If $K$ and $L$ are compact Hausdorff spaces and if $C(K)$ and $C(L)$ are isometrically isomorphic, then the topological spaces $K$ and $L$ are homeomorphic.

परिणाम आमिर द्वारा बढ़ाया गया है और कैम्बरन स्थिति में जब गुणक बानाख-मजूर कॉम्पेक्टम | बानाख-मजूर के बीच की दूरी $C(K)$ और $C(L)$ है $<2.$ दूरी होने पर प्रमेय अब सत्य नहीं है $=2.$ क्रमविनिमेय बानाख बीजगणित में $C(K),$ द बानाख बीजगणित#मानक और चरित्र सटीक रूप से डायराक उपायों की गुठली हैं $K,$

$$I_{x}=\ker \delta _{x}=\{f\in C(K):f(x)=0\},\quad x\in K.$$

अधिक सामान्य रूप से, गेलफैंड-मजूर प्रमेय द्वारा, एक यूनिटल कम्यूटेटिव बानाख बीजगणित के अधिकतम आदर्शों को इसके बानाख बीजगणित # आदर्शों और पात्रों के साथ पहचाना जा सकता है - न केवल समुच्चय के रूप में बल्कि सांंस्थितिक रिक्त समष्टि के रूप में: हल-कर्नेल सांस्थिति के साथ पूर्व और w*-सांस्थिति के साथ बाद वाला। इस पहचान में, अधिकतम मानक समष्टि को दोहरी गोले में इकाई गोले के w*-सुसंहत उपसमुच्चय के रूप में देखा जा सकता है $A'.$

Theorem — If $K$ is a compact Hausdorff space, then the maximal ideal space $\Xi$ of the Banach algebra $C(K)$ is homeomorphic to $K.$

प्रत्येक इकाई क्रमविनिमेय बानाख बीजगणित का रूप नहीं है $C(K)$ कुछ सुसंहत हौसडॉर्फ समष्टि के लिए $K.$ हालाँकि, यह कथन यदि एक समष्टि पर है $C(K)$ क्रमविनिमेय C*-अल्जेब्रा की छोटी श्रेणी में। इज़राइल गेलफैंड | गेलफैंड का गेलफैंड प्रतिनिधित्व क्रमविनिमेय C*-बीजगणित के लिए बताता है कि प्रत्येक क्रमविनिमेय इकाई C*-बीजगणित $A$ सममितीय रूप से समाकृतिक to a $C(K)$ समष्टि। हॉउसडॉर्फ सुसंहत समष्टि $K$ यहाँ फिर से अधिकतम मानक समष्टि है, जिसे C*-बीजगणित का स्पेक्ट्रम भी कहा जाता है# के उदाहरण $A$ सी*-बीजगणित संदर्भ में।

द्विभाषी

See also: Bidual, Reflexive space, and Semi-reflexive space

यदि $X$ एक मानक समष्टि है, (निरंतर) दोहरा $X''$ द्वैत का $X'$ कहा जाता हैbidual, याsecond dual का $X.$ प्रत्येक सामान्य समष्टि के लिए $X,$ एक प्राकृतिक मानचित्र है,

$${\begin{cases}F_{X}:X\to X''\\F_{X}(x)(f)=f(x)&{\text{ for all }}x\in X,{\text{ and for all }}f\in X'\end{cases}}$$

यह परिभाषित करता है $F_{X}(x)$ एक सतत रैखिक कार्यात्मक के रूप में $X^{\prime },$ वह है, का एक तत्व $X^{\prime \prime }.$ वो मानचित्र $F_{X}:x\to F_{X}(x)$ से एक रेखीय मानचित्र है $X$ को $X^{\prime \prime }.$ बानाख समष्टि # दोहरे समष्टि के अस्तित्व के परिणामस्वरूप $f$ हरएक के लिए $x\in X,$ यह मानचित्र $F_{X}$ isometric है, इस प्रकार इंजेक्शन।

उदाहरण के लिए, की दोहरी $X=c_{0}$ से पहचाना जाता है $\ell ^{1},$ और की दोहरी $\ell ^{1}$ से पहचाना जाता है $\ell ^{\infty },$ परिबद्ध अदिश अनुक्रमों का समष्टि। इन पहचान के अंतर्गत $F_{X}$ से समावेशन मानचित्र है $c_{0}$ को $\ell ^{\infty }.$ यह वास्तव में सममितीय है, लेकिन आच्छादक नहीं है।

यदि $F_{X}$ आच्छादन है, तो मानक समष्टि $X$ रिफ्लेक्सिव कहा जाता है (बानाख समष्टि # रिफ्लेक्सिविटी देखें)। एक मानक समष्टि के दोहरे होने के नाते, बिडुअल $X''$ पूर्ण है, इसलिए, प्रत्येक रिफ्लेक्सिव नॉर्म्ड समष्टि एक बानाख समष्टि है।

सममितीय एम्बेडिंग का उपयोग करना $F_{X},$ यह एक मानक समष्टि पर विचार करने के लिए प्रथागत है $X$ इसकी बोली के उप-समुच्चय के रूप में। कब $X$ एक बानाख समष्टि है, इसे एक संवृत रेखीय उप-समष्टि के रूप में देखा जाता है $X^{\prime \prime }.$ यदि $X$ रिफ्लेक्सिव नहीं है, की यूनिट बॉल $X$ की इकाई गोले का एक उपयुक्त उपसमुच्चय है $X^{\prime \prime }.$ गोल्डस्टाइन प्रमेय में कहा गया है कि एक मानक समष्टि की इकाई गोले बोली की इकाई गोले में दुर्बल*-सघन होती है। दूसरे शब्दों में, प्रत्येक के लिए $x''$ बिडुअल में, एक नेट सम्मिलित है (गणित) $\left(x_{i}\right)_{i\in I}$ में $X$ ताकि

$$\sup _{i\in I}\left\|x_{i}\right\|\leq \|x''\|,\ \ x''(f)=\lim _{i}f\left(x_{i}\right),\quad f\in X'.$$

दोहरी होने पर नेट को दुर्बल *-अभिसरण अनुक्रम द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है $X'$ वियोज्य है। दूसरी ओर, की बोली के तत्व $\ell ^{1}$ जो अंदर नहीं हैं $\ell ^{1}$ दुर्बल नहीं हो सकता* - की सीमा sequences में $\ell ^{1},$ तब से $\ell ^{1}$ बानाच समष्टि है # अनुक्रमों का दुर्बल अभिसरण।

बानाख के प्रमेय

बानाख की किताब के समय तक वापस जाने वाले बानाख रिक्त समष्टि के बारे में मुख्य सामान्य परिणाम यहां दिए गए हैं (Banach (1932)) और बायर श्रेणी प्रमेय से संबंधित हैं। इस प्रमेय के अनुसार, एक पूर्ण मीट्रिक समष्टि (जैसे कि एक बैनच समष्टि, एक फ्रेचेट समष्टि या एक एफ-समष्टि) खाली इंटीरियर (सांस्थिति) के साथ गिने-चुने कई संवृत उपसमुच्चयों के संघ के बराबर नहीं हो सकता है। इसलिए, एक बानाख समष्टि गिनती के कई संवृत उप-समष्टि का संघ नहीं हो सकता है, जब तक कि यह पहले से ही उनमें से एक के बराबर न हो; एक गणनीय हामेल आधार वाला एक बानाख समष्टि परिमित-आयामी है।

Banach–Steinhaus Theorem — Let $X$ be a Banach space and $Y$ be a normed vector space. Suppose that $F$ is a collection of continuous linear operators from $X$ to $Y.$ The uniform boundedness principle states that if for all $x$ in $X$ we have $\sup _{T\in F}\|T(x)\|_{Y}<\infty ,$ then $\sup _{T\in F}\|T\|_{Y}<\infty .$

बानाख-स्टाइनहॉस प्रमेय बानाख समष्टि तक सीमित नहीं है। इसे उदाहरण के लिए उस स्थिति में बढ़ाया जा सकता है जहां $X$ एक फ्रेचेट समष्टि है, बशर्ते निष्कर्ष को निम्नानुसार संशोधित किया जाए: एक ही परिकल्पना के अंतर्गत, एक प्रतिवेश सम्मिलित है $U$ का $\mathbf {0}$ में $X$ जैसे कि सभी $T$ में $F$ समान रूप से बंधे हुए हैं $U,$

$$\sup _{T\in F}\sup _{x\in U}\;\|T(x)\|_{Y}<\infty .$$

The Open Mapping Theorem — Let $X$ and $Y$ be Banach spaces and $T:X\to Y$ be a surjective continuous linear operator, then $T$ is an open map.

Corollary — Every one-to-one bounded linear operator from a Banach space onto a Banach space is an isomorphism.

The First Isomorphism Theorem for Banach spaces — Suppose that $X$ and $Y$ are Banach spaces and that $T\in B(X,Y).$ Suppose further that the range of $T$ is closed in $Y.$ Then $X/\ker T$ is isomorphic to $T(X).$

यह परिणाम पूर्ववर्ती बानाख समरूपता प्रमेय और बंधे हुए रैखिक मानचित्रों के प्रामाणिक गुणनखंड का प्रत्यक्ष परिणाम है।

Corollary — If a Banach space $X$ is the internal direct sum of closed subspaces $M_{1},\ldots ,M_{n},$ then $X$ is isomorphic to $M_{1}\oplus \cdots \oplus M_{n}.$

यह बानाच के समरूपता प्रमेय का एक और परिणाम है, जो निरंतर आक्षेप पर प्रयुक्त होता है $M_{1}\oplus \cdots \oplus M_{n}$ पर $X$ भेजना $m_{1},\cdots ,m_{n}$ राशि के लिए $m_{1}+\cdots +m_{n}.$

The Closed Graph Theorem — Let $T:X\to Y$ be a linear mapping between Banach spaces. The graph of $T$ is closed in $X\times Y$ if and only if $T$ is continuous.

रिफ्लेक्सिविटी

Main article: Reflexive space

मानक समष्टि $X$ प्राकृतिक मानचित्र होने पर रिफ्लेक्सिव समष्टि कहा जाता है

$${\begin{cases}F_{X}:X\to X''\\F_{X}(x)(f)=f(x)&{\text{ for all }}x\in X,{\text{ and for all }}f\in X'\end{cases}}$$

विशेषण है। रिफ्लेक्सिव नॉर्म्ड समष्टि बानाख समष्टि हैं।

Theorem — If $X$ is a reflexive Banach space, every closed subspace of $X$ and every quotient space of $X$ are reflexive.

यह हैन-बनाक प्रमेय का परिणाम है। इसके अतिरिक्त, ओपन मैपिंग प्रमेय द्वारा, यदि बानाख समष्टि से एक परिबद्ध रैखिक ऑपरेटर है $X$ बानाख समष्टि पर $Y,$ तब $Y$ प्रतिवर्त है।

Theorem — If $X$ is a Banach space, then $X$ is reflexive if and only if $X^{\prime }$ is reflexive.

Corollary — Let $X$ be a reflexive Banach space. Then $X$ is separable if and only if $X^{\prime }$ is separable.

दरअसल, यदि दोहरी $Y^{\prime }$ एक बानाख समष्टि का $Y$ वियोज्य है, तो $Y$ वियोज्य है। यदि $X$ प्रतिवर्त और वियोज्य है, फिर का दोहरा $X^{\prime }$ वियोज्य है, इसलिए $X^{\prime }$ वियोज्य है।

Theorem — Suppose that $X_{1},\ldots ,X_{n}$ are normed spaces and that $X=X_{1}\oplus \cdots \oplus X_{n}.$ Then $X$ is reflexive if and only if each $X_{j}$ is reflexive.

हिल्बर्ट समष्टि रिफ्लेक्सिव हैं। $L^{p}$ h> समष्टि रिफ्लेक्सिव होते हैं जब $1<p<\infty .$ अधिक सामान्य रूप से, मिलमैन-पेटिस प्रमेय द्वारा समान रूप से उत्तल रिक्त समष्टि प्रतिवर्ती होते हैं। रिक्त समष्टि $c_{0},\ell ^{1},L^{1}([0,1]),C([0,1])$ परावर्तक नहीं हैं। गैर-रिफ्लेक्सिव रिक्त समष्टि के इन उदाहरणों में $X,$ बोली $X''$ से बहुत बड़ा है $X.$ अर्थात्, प्राकृतिक सममितीय एम्बेडिंग के अंतर्गत $X$ में $X''$ हन-बानाख प्रमेय द्वारा दिया गया भागफल $X^{\prime \prime }/X$ अनंत-आयामी है, और अविभाज्य भी है। हालाँकि, रॉबर्ट सी। जेम्स ने एक उदाहरण का निर्माण किया है एक गैर-रिफ्लेक्सिव समष्टि, जिसे सामान्य रूप से जेम्स समष्टि कहा जाता है और इसके द्वारा निरूपित किया जाता है $J,$ ऐसा भागफल $J^{\prime \prime }/J$ एक आयामी है। इसके अतिरिक्त, यह समष्टि $J$ सममितीय रूप से समाकृतिक to its Bidual है।

Theorem — A Banach space $X$ is reflexive if and only if its unit ball is compact in the weak topology.

कब $X$ स्वतुल्य है, यह इस प्रकार है कि सभी संवृत और परिबद्ध उत्तल समुच्चय $X$ दुर्बल रूप से संकुचित हैं। एक हिल्बर्ट समष्टि में $H,$ यूनिट बॉल की दुर्बल सघनता का उपयोग प्रायः निम्नलिखित तरीके से किया जाता है: प्रत्येक बंधे हुए क्रम में $H$ दुर्बल रूप से अभिसारी परिणाम हैं।

यूनिट बॉल की दुर्बल कॉम्पैक्टनेस कुछ अनंत-आयामी अनुकूलन के लिए रिफ्लेक्सिव रिक्त समष्टि में समाधान खोजने के लिए एक उपकरण प्रदान करती है। उदाहरण के लिए, प्रत्येक उत्तल इकाई गोले पर निरंतर फलन करता है $B$ एक रिफ्लेक्सिव समष्टि किसी बिंदु पर न्यूनतम हो जाता है $B.$ पूर्ववर्ती परिणाम के एक विशेष स्थिति के रूप में, कब $X$ एक रिफ्लेक्सिव समष्टि ओवर है $\mathbb {R} ,$ प्रत्येक निरंतर रैखिक कार्यात्मक $f$ में $X^{\prime }$ अधिकतम प्राप्त करता है $\|f\|$ की यूनिट बॉल पर $X.$ निम्नलिखित जेम्स प्रमेय|रॉबर्ट सी. जेम्स का प्रमेय एक विलोम कथन प्रदान करता है।

James' Theorem — For a Banach space the following two properties are equivalent:

• $X$ is reflexive.
• for all $f$ in $X^{\prime }$ there exists $x\in X$ with $\|x\|\leq 1,$ so that $f(x)=\|f\|.$

प्रमेय को दुर्बल रूप से सघन उत्तल समुच्चय का लक्षण वर्णन देने के लिए बढ़ाया जा सकता है।

प्रत्येक नॉन-रिफ्लेक्सिव बानाख समष्टि पर $X,$ निरंतर रेखीय फलन सम्मिलित हैं जो मानक-प्राप्ति नहीं कर रहे हैं। हालांकि, बिशप बचाओ -रॉबर्ट फेल्प्स प्रमेय बताता है कि मानक-प्राप्त करने वाले कार्यात्मक दोहरे में मानक सघन हैं $X^{\prime }$ का $X.$

अनुक्रमों के दुर्बल अभिसरण

एक क्रम $\left\{x_{n}\right\}$ एक बानाख समष्टि में $X$ वेक्टर के लिए दुर्बल रूप से अभिसरण है $x\in X$ यदि $\left\{f\left(x_{n}\right)\right\}$ में विलीन हो जाता है $f(x)$ प्रत्येक निरंतर रैखिक कार्यात्मक के लिए $f$ दोहरे में $X^{\prime }.$ क्रम $\left\{x_{n}\right\}$ एक दुर्बल कॉची अनुक्रम है यदि $\left\{f\left(x_{n}\right)\right\}$ एक स्केलर सीमा में अभिसरण करता है $L(f),,$ हरएक के लिए $f$ में $X^{\prime }.$ एक क्रम $\left\{f_{n}\right\}$ दोहरे में $X^{\prime }$ दुर्बल रूप से* एक कार्यात्मक के लिए अभिसरण है $f\in X^{\prime }$ यदि $f_{n}(x)$ में विलीन हो जाता है $f(x)$ हरएक के लिए $x$ में $X.$ यूनिफ़ॉर्म बाउंडेडनेस सिद्धांत | बानाच-स्टाइनहॉस प्रमेय के परिणामस्वरूप दुर्बल कॉची अनुक्रम, दुर्बल रूप से अभिसरण और दुर्बल रूप से अभिसरण अनुक्रम मानदंड से बंधे हुए हैं।

जब क्रम $\left\{x_{n}\right\}$ में $X$ एक दुर्बल कॉशी अनुक्रम है, सीमा $L$ उपरोक्त दोहरी पर एक बाध्य रैखिक कार्यात्मक परिभाषित करता है $X^{\prime },$ वह है, एक तत्व $L$ की बोली का $X,$ और $L$ की सीमा है $\left\{x_{n}\right\}$ दुर्बल * में - बिडुअल की सांस्थिति। द बानाख समष्टि $X$ दुर्बल रूप से क्रमिक रूप से पूर्ण होता है यदि प्रत्येक दुर्बल कॉची अनुक्रम में दुर्बल रूप से अभिसरण होता है $X.$ यह पूर्ववर्ती चर्चा से अनुसरण करता है कि रिफ्लेक्सिव समष्टि दुर्बल रूप से क्रमिक रूप से पूर्ण होते हैं।

Theorem  — For every measure $\mu ,$ the space $L^{1}(\mu )$ is weakly sequentially complete.

हिल्बर्ट समष्टि में एक ऑर्थोनॉर्मल अनुक्रम एक दुर्बल रूप से अभिसरण अनुक्रम का एक सरल उदाहरण है, जिसकी सीमा के बराबर है $\mathbf {0}$ वेक्टर। शाउडर आधार # के उदाहरण $\ell ^{p}$ के लिए $1<p<\infty ,$ या का $c_{0},$ एक दुर्बल अशक्त अनुक्रम का एक और उदाहरण है, जो कि एक ऐसा क्रम है जो दुर्बल रूप से अभिसरण करता है $\mathbf {0} .$ बानाच समष्टि में प्रत्येक दुर्बल अशक्त अनुक्रम के लिए, दिए गए अनुक्रम से वैक्टरों के उत्तल संयोजनों का एक क्रम सम्मिलित है जो मानक-अभिसरण है $\mathbf {0} .$ इकाई वेक्टर आधार $\ell ^{1}$ दुर्बल कॉची नहीं है। दुर्बल कॉची क्रम में $\ell ^{1}$ दुर्बल रूप से अभिसरण हैं, चूंकि $L^{1}$-समष्टि दुर्बल रूप से क्रमिक रूप से पूर्ण हैं। वास्तव में, दुर्बल रूप से अभिसारी अनुक्रम $\ell ^{1}$ मानक अभिसरण हैं। इस का तात्पर्य है कि $\ell ^{1}$ शूर की गुण को संतुष्ट करता है।

== परिणाम सम्मिलित हैं $\ell ^{1}$ आधार

दुर्बल कॉची अनुक्रम और $\ell ^{1}$ आधार H. P. रोसेन्थल के निम्नलिखित गहरे परिणाम में स्थापित द्विभाजन के विपरीत स्थिति हैं।

Theorem — Let $\left\{x_{n}\right\}_{n\in \mathbb {N} }$ be a bounded sequence in a Banach space. Either $\left\{x_{n}\right\}_{n\in \mathbb {N} }$ has a weakly Cauchy subsequence, or it admits a subsequence equivalent to the standard unit vector basis of $\ell ^{1}.$

इस परिणाम का पूरक ओडेल और रोसेन्थल (1975) के कारण है।

Theorem — Let $X$ be a separable Banach space. The following are equivalent:

• The space $X$ does not contain a closed subspace isomorphic to $\ell ^{1}.$
• Every element of the bidual $X''$ is the weak*-limit of a sequence $\left\{x_{n}\right\}$ in $X.$

गोल्डस्टाइन प्रमेय द्वारा, यूनिट बॉल का प्रत्येक तत्व $B^{\prime \prime }$ का $X^{\prime \prime }$ दुर्बल है*- की यूनिट बॉल में नेट की सीमा $X.$ कब $X$ सम्मिलित नहीं है $\ell ^{1},$ का प्रत्येक तत्व $B^{\prime \prime }$ दुर्बल है* - एक की सीमा sequence की यूनिट बॉल में $X.$ जब बानाख समष्टि $X$ वियोज्य है, दोहरी की इकाई गोले $X^{\prime },$ दुर्बल *-सांस्थिति से लैस, एक मेट्रिजेबल सुसंहत समष्टि है $K,$और प्रत्येक तत्व $x^{\prime \prime }$ बोली में $X^{\prime \prime }$ एक बंधे हुए फलन को परिभाषित करता है $K$:

$$x'\in K\mapsto x''(x'),\quad \left|x''(x')\right|\leq \left\|x''\right\|.$$

यह फलन सुसंहत सांस्थिति के लिए निरंतर है $K$ यदि और केवल यदि $x^{\prime \prime }$ वास्तव में है $X,$ का उपसमुच्चय माना जाता है $X^{\prime \prime }.$ बाकी पैराग्राफ के लिए अतिरिक्त मान लें कि $X$ सम्मिलित नहीं है $\ell ^{1}.$ ओडेल और रोसेन्थल के पूर्ववर्ती परिणाम से, फलन $x^{\prime \prime }$ बिन्दुवार अभिसरण चालू है $K$ एक क्रम का $\left\{x_{n}\right\}\subseteq X$ निरंतर कार्यों पर $K,$ इसलिए यह एक बाहरी फलन है $K.$ बिडुअल की यूनिट बॉल पहले बायर वर्ग का बिंदुवार सुसंहत उपसमुच्चय है $K.$

अनुक्रम, दुर्बल और दुर्बल * कॉम्पैक्टनेस

कब $X$ वियोज्य है, दोहरी की इकाई गोले दुर्बल है * - बानाख-अलाग्लु प्रमेय द्वारा सुसंहत और दुर्बल * सांस्थिति के लिए मेट्रिजेबल,इसलिए दोहरे में प्रत्येक बंधे हुए क्रम में दुर्बल रूप से अभिसारी अनुक्रम होते हैं। यह वियोज्य रिफ्लेक्सिव रिक्त समष्टि पर प्रयुक्त होता है, लेकिन इस स्थिति में अधिक सत्य है, जैसा कि नीचे बताया गया है।

बानाख समष्टि की दुर्बल सांस्थिति $X$ मेट्रिजेबल है यदि और केवल यदि $X$ परिमित-आयामी है। यदि द्वि $X'$ वियोज्य है, यूनिट बॉल की दुर्बल सांस्थिति $X$ मेट्रिजेबल है। यह विशेष रूप से अलग करने योग्य रिफ्लेक्सिव बैनच रिक्त समष्टि पर प्रयुक्त होता है। हालांकि यूनिट बॉल की दुर्बल सांस्थिति सामान्य रूप से मेट्रिजेबल नहीं है, लेकिन अनुक्रमों का उपयोग करके दुर्बल कॉम्पैक्टनेस को चिह्नित किया जा सकता है।

Eberlein–Šmulian theorem — A set $A$ in a Banach space is relatively weakly compact if and only if every sequence $\left\{a_{n}\right\}$ in $A$ has a weakly convergent subsequence.

एक बानाख समष्टि $X$ रिफ्लेक्सिव है यदि और केवल यदि प्रत्येक बंधे अनुक्रम में $X$ एक दुर्बल अभिसारी परिणाम है। एक दुर्बल सुसंहत उप-समुच्चय $A$ में $\ell ^{1}$ मानक-सुसंहत है। दरअसल, प्रत्येक क्रम में $A$ Eberlein-Smulian द्वारा दुर्बल रूप से अभिसारी परिणाम हैं, जो कि Schur गुण द्वारा मानक अभिसरण हैं $\ell ^{1}.$

कंपकंपी के आधार

Main article: Schauder basis

बानाख क्षेत्र में एक कंपकंपी का आधार $X$ एक क्रम है $\left\{e_{n}\right\}_{n\geq 0}$ वैक्टर में $X$ गुण के साथ कि प्रत्येक वेक्टर के लिए $x\in X,$ वहां है uniquely परिभाषित स्केलर $\left\{x_{n}\right\}_{n\geq 0}$ इस पर निर्भर करते हुए $x,$ जैसे कि

$$x=\sum _{n=0}^{\infty }x_{n}e_{n},\quad {\textit {i.e.,}}\quad x=\lim _{n}P_{n}(x),\ P_{n}(x):=\sum _{k=0}^{n}x_{k}e_{k}.$$

स्कॉडर आधार के साथ बैनच रिक्त समष्टि आवश्यक रूप से वियोज्य समष्टि हैं, क्योंकि तर्कसंगत गुणांक (कहते हैं) के साथ परिमित रैखिक संयोजनों का गणनीय समुच्चय घना है।

यह बानाच-स्टाइनहॉस प्रमेय से आता है जो कि रैखिक मानचित्रण है $\left\{P_{n}\right\}$ समान रूप से कुछ स्थिरांक से बंधे होते हैं $C.$ होने देना $\left\{e_{n}^{*}\right\}$ उन समन्वय कार्यों को निरूपित करें जो प्रत्येक को असाइन करते हैं $x$ में $X$ समन्वय $x_{n}$ का $x$ उपरोक्त विस्तार में। उन्हें बायोरथोगोनल फंक्शंस कहा जाता है। जब आधार वैक्टर का मानदंड होता है $1,$ समन्वय फलन करता है $\left\{e_{n}^{*}\right\}$ मानक है $\,\leq 2C$ के दोहरे में $X.$ अधिकांश शास्त्रीय वियोज्य समष्टि में स्पष्ट आधार होते हैं। उसकी तरंगिका $\left\{h_{n}\right\}$ का आधार है $L^{p}([0,1]),1\leq p<\infty .$ द स्कॉडर बेसिस#उदाहरण एक आधार है $L^{p}(\mathbf {T} )$ कब $1<p<\infty .$ इकाई अंतराल और संबंधित प्रणालियों पर हार तरंगिका # हार प्रणाली समष्टि में एक आधार है $C([0,1]).$ डिस्क बीजगणित का सवाल है $A(\mathbf {D} )$ एक आधार है 1974 में Bočkarev द्वारा दिखाए जाने तक चालीस से अधिक वर्षों तक विवृत रहा $A(\mathbf {D} )$ यूनिट अंतराल और संबंधित प्रणालियों पर हार वेवलेट #हार प्रणाली से निर्मित आधार को स्वीकार करता है। चूंकि प्रत्येक वेक्टर $x$ एक बानाख समष्टि में $X$ आधार के साथ की सीमा है $P_{n}(x),$ साथ $P_{n}$ परिमित रैंक और समान रूप से घिरा, समष्टि $X$ सन्निकटन गुण को संतुष्ट करता है। सन्निकटन गुण को विफल करने वाले समष्टि के प्रति एंफ्लो द्वारा पहला उदाहरण एक ही समय में एक अलग-अलग बानाच समष्टि का पहला उदाहरण था, जो कि स्कॉडर आधार के बिना था। रॉबर्ट सी. जेम्स ने बैनाच समष्टि में एक आधार के साथ रिफ्लेक्सिविटी की विशेषता बताई: समष्टि $X$ एक Schauder आधार के साथ रिफ्लेक्सिव है यदि और केवल यदि आधार Schauder आधार#Schauder आधार और द्वैत दोनों है। इस स्थिति में, बायोऑर्थोगोनल कार्यात्मकता दोहरे के आधार का निर्माण करती है $X.$

टेंसर गुणनफल

Main articles: Tensor product and Topological tensor product

होने देना $X$ और $Y$ दो हो $\mathbb {K}$-वेक्टर रिक्त समष्टि। टेंसर गुणनफल $X\otimes Y$ का $X$ और $Y$ एक है $\mathbb {K}$-सदिश क्षेत्र $Z$ बिलिनियर मैपिंग के साथ $T:X\times Y\to Z$ जिसके पास निम्नलिखित सार्वभौमिक गुण है:

यदि $T_{1}:X\times Y\to Z_{1}$ क्या कोई बिलिनियर मैपिंग ए में है $\mathbb {K}$-सदिश क्षेत्र $Z_{1},$ तो वहाँ एक अद्वितीय रेखीय मानचित्रण सम्मिलित है $f:Z\to Z_{1}$ जैसे कि $T_{1}=f\circ T.$

नीचे की छवि $T$ एक जोड़े का $(x,y)$ में $X\times Y$ द्वारा निरूपित किया जाता है $x\otimes y,$ और एक साधारण टेन्सर कहा जाता है। प्रत्येक तत्व $z$ में $X\otimes Y$ ऐसे सरल टेंसरों का परिमित योग है।

ऐसे विभिन्न मानदंड हैं जिन्हें अंतर्निहित वेक्टर रिक्त समष्टि के टेंसर गुणनफल पर रखा जा सकता है, दूसरों के बीच सांंस्थितिक टेंसर गुणनफल#क्रॉस मानदंड और बैनच समष्टि के टेंसर गुणनफल और सांंस्थितिक टेंसर गुणनफल#अलेक्जेंडर ग्रोथेंडिक द्वारा प्रस्तुत किए गए बानाख समष्टि के क्रॉस मानदंड और टेंसर गुणनफल |ए. 1955 में ग्रोथेंडिक। सामान्य रूप से, पूर्ण रिक्त समष्टि का टेन्सर गुणनफल फिर से पूर्ण नहीं होता है। बानाख रिक्त समष्टि के साथ काम करते समय, यह कहने की प्रथा है कि प्रक्षेपी टेंसर गुणनफल दो बानाख समष्टि में से $X$ और $Y$ है completion $X{\widehat {\otimes }}_{\pi }Y$ बीजगणितीय टेंसर गुणनफल का $X\otimes Y$ प्रोजेक्टिव टेंसर मानदंड से लैस है, और इसी तरह इंजेक्शन टेंसर गुणनफल के लिए $X{\widehat {\otimes }}_{\varepsilon }Y.$ ग्रोथेंडिक ने विशेष रूप से साबित किया

$${\begin{aligned}C(K){\widehat {\otimes }}_{\varepsilon }Y&\simeq C(K,Y),\\L^{1}([0,1]){\widehat {\otimes }}_{\pi }Y&\simeq L^{1}([0,1],Y),\end{aligned}}$$

जहाँ $K$ एक सुसंहत हौसडॉर्फ समष्टि है, $C(K,Y)$ से निरंतर कार्यों की बानाख समष्टि $K$ को $Y$ और $L^{1}([0,1],Y)$ Bochner-मापने योग्य और पूर्णांक कार्यों का समष्टि $[0,1]$ को $Y,$ और जहां समरूपताएं सममितीय हैं। उपरोक्त दो समाकृतिकता टेंसर भेजने वाले मानचित्र के संबंधित विस्तार हैं $f\otimes y$ वेक्टर-वैल्यू फ़ंक्शन के लिए $s\in K\to f(s)y\in Y.$

टेंसर गुणनफल और सन्निकटन गुण

होने देना $X$ बानाख समष्टि बनो। टेंसर गुणनफल $X'{\widehat {\otimes }}_{\varepsilon }X$ में संवृत होने के साथ सममितीय रूप से पहचाना जाता है $B(X)$ परिमित रैंक ऑपरेटरों के समुच्चय का। कब $X$ सन्निकटन गुण है, यह क्लोजर सुसंहत ऑपरेटरों के समष्टि के साथ मेल खाता है $X.$ प्रत्येक बानाख समष्टि के लिए $Y,$ एक प्राकृतिक मानदंड है $1$ रैखिक मानचित्र

$$Y{\widehat {\otimes }}_{\pi }X\to Y{\widehat {\otimes }}_{\varepsilon }X$$

बीजगणितीय टेन्सर गुणनफल के पहचान मानचित्र को विस्तारित करके प्राप्त किया गया। ग्रोथेंडिक ने सन्निकटन गुण को इस सवाल से संबंधित किया कि क्या यह मानचित्र एक-से-एक कब है $Y$ का द्वैत है $X.$ सटीक रूप से, प्रत्येक बानाख समष्टि के लिए $X,$ वो मानचित्र

$$X'{\widehat {\otimes }}_{\pi }X\ \longrightarrow X'{\widehat {\otimes }}_{\varepsilon }X$$

एक-से-एक है यदि और केवल यदि $X$ सन्निकटन गुण है। ग्रोथेंडिक ने अनुमान लगाया था $X{\widehat {\otimes }}_{\pi }Y$ और $X{\widehat {\otimes }}_{\varepsilon }Y$ जब भी अलग होना चाहिए $X$ और $Y$ अनंत-आयामी बानाख समष्टि हैं। यह 1983 में गाइल्स पिसिएर द्वारा अस्वीकृत किया गया था। पिसिएर ने एक अनंत-आयामी बानाख समष्टि का निर्माण किया $X$ जैसे कि $X{\widehat {\otimes }}_{\pi }X$ और $X{\widehat {\otimes }}_{\varepsilon }X$ बराबर हैं। इसके अतिरिक्त, Per Enflo|Enflo के उदाहरण के रूप में, यह समष्टि $X$ एक हाथ से बनाया गया समष्टि है जो सन्निकटन गुण रखने में विफल रहता है। दूसरी ओर, सज़ांकोव्स्की ने सिद्ध किया कि शास्त्रीय समष्टि $B\left(\ell ^{2}\right)$ सन्निकटन गुण नहीं है।

कुछ वर्गीकरण परिणाम

बानाच समष्टि के बीच हिल्बर्ट समष्टि की विशेषताएं

बानाख समष्टि के मानक के लिए एक आवश्यक और पर्याप्त शर्त $X$ एक आंतरिक गुणनफल से जुड़ा होना समांतर चतुर्भुज पहचान है:

Parallelogram identity — for all $x,y\in X:\qquad \|x+y\|^{2}+\|x-y\|^{2}=2\left(\|x\|^{2}+\|y\|^{2}\right).$

यह इस प्रकार है, उदाहरण के लिए, कि Lp समष्टि $L^{p}([0,1])$ हिल्बर्ट समष्टि तभी है जब $p=2.$ यदि यह पहचान संतुष्ट होती है, तो संबंधित आंतरिक गुणनफल ध्रुवीकरण पहचान द्वारा दिया जाता है। वास्तविक अदिशों के स्थिति में, यह देता है:

$$\langle x,y\rangle ={\tfrac {1}{4}}\left(\|x+y\|^{2}-\|x-y\|^{2}\right).$$

जटिल स्केलर्स के लिए, आंतरिक प्रोडक्ट समष्टि को परिभाषित करना ताकि हो सके $\mathbb {C}$-रैखिक में $x,$ एंटीलाइनर मानचित्र में $y,$ ध्रुवीकरण पहचान देता है:

$$\langle x,y\rangle ={\tfrac {1}{4}}\left(\|x+y\|^{2}-\|x-y\|^{2}+i\left(\|x+iy\|^{2}-\|x-iy\|^{2}\right)\right).$$

यह देखने के लिए कि समांतर चतुर्भुज कानून पर्याप्त है, कोई वास्तविक स्थिति में देखता है कि $\langle x,y\rangle$ सममित है, और जटिल स्थिति में, कि यह हर्मिटियन समरूपता गुण को संतुष्ट करता है और $\langle ix,y\rangle =i\langle x,y\rangle .$ समांतर चतुर्भुज कानून का तात्पर्य है $\langle x,y\rangle$ में योगात्मक है $x.$ यह इस प्रकार है कि यह परिमेय पर रैखिक है, इस प्रकार निरंतरता से रैखिक है।

हिल्बर्ट रिक्त समष्टि के लिए आइसोमोर्फिक (सममितीय के अतिरिक्त) रिक्त समष्टि के कई लक्षण उपलब्ध हैं। समांतर चतुर्भुज कानून को दो से अधिक सदिशों तक बढ़ाया जा सकता है, और एक स्थिर के साथ दो तरफा असमानता की शुरूआत से दुर्बल हो सकता है $c\geq 1$: Kwapień ने साबित कर दिया कि यदि

$$c^{-2}\sum _{k=1}^{n}\left\|x_{k}\right\|^{2}\leq \operatorname {Ave} _{\pm }\left\|\sum _{k=1}^{n}\pm x_{k}\right\|^{2}\leq c^{2}\sum _{k=1}^{n}\left\|x_{k}\right\|^{2}$$

प्रत्येक पूर्णांक के लिए $n$ और वैक्टर के सभी परिवार$\left\{x_{1},\ldots ,x_{n}\right\}\subseteq X,$ फिर बानाख समष्टि $X$ हिल्बर्ट समष्टि के लिए आइसोमोर्फिक है। यहाँ, $\operatorname {Ave} _{\pm }$ से अधिक औसत दर्शाता है $2^{n}$ संकेतों के संभावित विकल्प $\pm 1.$ उसी लेख में, Kwapień ने साबित किया कि फूरियर रूपांतरण के लिए बैनच-वैल्यू पारसेवल के प्रमेय की वैधता बानाख समष्टि आइसोमॉर्फिक को हिल्बर्ट समष्टि की विशेषता बताती है।

लिंडेनस्ट्रॉस और ज़फ़रीरी ने साबित किया कि एक बानाख समष्टि जिसमें प्रत्येक संवृत रैखिक उप-समष्टि पूरक है (अर्थात, एक परिबद्ध रैखिक प्रक्षेपण की सीमा है) एक हिल्बर्ट समष्टि के लिए आइसोमोर्फिक है। प्रमाण उच्च-आयामी केंद्रीय सममित उत्तल पिंडों के यूक्लिडियन वर्गों के बारे में ड्वोरेट्स्की के प्रमेय पर आधारित है। दूसरे शब्दों में, Dvoretzky के प्रमेय में कहा गया है कि प्रत्येक पूर्णांक के लिए $n,$ किसी भी परिमित-आयामी मानक समष्टि की तुलना में पर्याप्त रूप से बड़े आयाम के साथ $n,$ से लगभग सममितीय उपस्थान समाहित करता है $n$-आयामी यूक्लिडियन समष्टि।

अगला परिणाम तथाकथित का समाधान देता है homogeneous space problem. एक अनंत-आयामी बानाख समष्टि $X$ सजातीय कहा जाता है यदि यह अपने सभी अनंत-आयामी संवृत उप-समष्टि के लिए आइसोमोर्फिक है। एक बैनच समष्टि आइसोमॉर्फिक टू $\ell ^{2}$ सजातीय है, और बानाख ने बातचीत के लिए कहा।

Theorem — A Banach space isomorphic to all its infinite-dimensional closed subspaces is isomorphic to a separable Hilbert space.

एक अनंत-आयामी बैनच समष्टि आनुवंशिक रूप से अपघटनीय है, जब इसका कोई उपस्थान दो अनंत-आयामी बैनच रिक्त समष्टि के प्रत्यक्ष योग के लिए समरूप नहीं हो सकता है। टिमोथी गोवर्स द्विभाजन प्रमेयदावा करता है कि प्रत्येक अनंत-आयामी बानाख समष्टि $X$ सम्मिलित है, या तो एक उप-समष्टि $Y$ Schauder आधार के साथ # बिना शर्त, या वंशानुगत रूप से अविभाज्य उप-समष्टि $Z,$ खास तरीके से, $Z$ अपने संवृत हाइपरप्लेन के लिए आइसोमोर्फिक नहीं है। यदि $X$ सजातीय है, इसलिए इसका बिना शर्त आधार होना चाहिए। इसके बाद कोमोरोव्स्की और निकोल टोम्ज़ाक-जेगेर्मन द्वारा प्राप्त आंशिक समाधान से अनुसरण किया जाता है | वह $X$ के लिए आइसोमॉर्फिक है $\ell ^{2}.$

मीट्रिक वर्गीकरण

यदि $T:X\to Y$ बानाख समष्टि से एक आइसोमेट्री है $X$ बानाख समष्टि पर $Y$ (जहां दोनों $X$ और $Y$ सदिश समष्टि समाप्त हो गए हैं $\mathbb {R}$), तो मजूर-उलम प्रमेय कहता है कि $T$ एक affine परिवर्तन होना चाहिए। विशेष रूप से, यदि $T(0_{X})=0_{Y},$ यह है $T$ के शून्य को मानचित्र करता है $X$ के शून्य तक $Y,$ तब $T$ रैखिक होना चाहिए। इस परिणाम का अर्थ है कि बानाख रिक्त समष्टि में मीट्रिक, और अधिक सामान्य रूप से मानक समष्टि में, उनकी रैखिक संरचना को पूरी तरह से कैप्चर करता है।

सांस्थितिक वर्गीकरण

परिमित आयामी बानाख रिक्त समष्टि स्थलीय रिक्त समष्टि के रूप में होमोमॉर्फिक हैं, यदि और केवल यदि उनके पास वास्तविक वेक्टर रिक्त समष्टि के समान आयाम हैं।

एंडरसन-केडेक प्रमेय (1965-66) साबित करता है कि कोई भी दो अनंत-आयामी वियोज्य समष्टि बानाख रिक्त समष्टि सामयिक समष्टि के रूप में होमियोमॉर्फिक हैं। कैडेक के प्रमेय को टोरुनज़िक द्वारा बढ़ाया गया था, जो साबित हुआ कि कोई भी दो बानाख समष्टि होमोमॉर्फिक हैं यदि और केवल यदि उनके पास समान समुच्चय-सैद्धांतिक सांस्थिति#कार्डिनल फ़ंक्शंस हैं, तो सघन उपसमुच्चय की न्यूनतम कार्डिनैलिटी।

निरंतर कार्यों के समष्टि

जब दो सुसंहत हॉउसडॉर्फ रिक्त समष्टि $K_{1}$ और $K_{2}$ होमोमोर्फिज्म हैं, बानाख समष्टि $C\left(K_{1}\right)$ और $C\left(K_{2}\right)$ सममितीय हैं। इसके विपरीत कब $K_{1}$ के लिए होमियोमॉर्फिक नहीं है $K_{2},$ (गुणक) बानाख-मजूर के बीच की दूरी $C\left(K_{1}\right)$ और $C\left(K_{2}\right)$ से अधिक या बराबर होना चाहिए $2,$ बानाच समष्टि के ऊपर देखें # दोहरे समष्टि के उदाहरण। यद्यपि बेशुमार सुसंहत मीट्रिक रिक्त समष्टि में अलग-अलग होमियोमॉर्फी प्रकार हो सकते हैं, मिलुटिन के कारण निम्नलिखित परिणाम होते हैं:

Theorem — Let $K$ be an uncountable compact metric space. Then $C(K)$ is isomorphic to $C([0,1]).$

काउंटेबल समुच्चय सुसंहत हौसडॉर्फ समष्टि के लिए स्थिति अलग है। प्रत्येक गिनती अनंत सुसंहत $K$ क्रमिक संख्याओं के कुछ संवृत अंतराल के लिए होमोमोर्फिक है

$$\langle 1,\alpha \rangle =\{\gamma \ :\ 1\leq \gamma \leq \alpha \}$$

आदेश सांस्थिति से लैस है, जहां $\alpha$ एक गणनीय अनंत क्रमसूचक है। द बानाख समष्टि $C(K)$ तो isometric है C(⟨1, α⟩). कब $\alpha ,\beta$ दो अनगिनत अनंत अध्यादेश हैं, और मान रहे हैं $\alpha \leq \beta ,$ रिक्त समष्टि C(⟨1, α⟩) और C(⟨1, β⟩) आइसोमॉर्फिक हैं यदि और केवल यदि β < α^ω. उदाहरण के लिए, बानाख रिक्त समष्टि

$$C(\langle 1,\omega \rangle ),\ C(\langle 1,\omega ^{\omega }\rangle ),\ C(\langle 1,\omega ^{\omega ^{2}}\rangle ),\ C(\langle 1,\omega ^{\omega ^{3}}\rangle ),\cdots ,C(\langle 1,\omega ^{\omega ^{\omega }}\rangle ),\cdots$$

परस्पर गैर-समरूपी हैं।

उदाहरण

Main article: List of Banach spaces

नीचे दी गई तालिका के लिए प्रतीकों की शब्दावली:Glossary of symbols for the table below:

• $\mathbb {F}$ denotes the field of real numbers $\mathbb {R}$ or complex numbers $\mathbb {C} .$
• $K$ is a compact Hausdorff space.
• $p,q\in \mathbb {R}$ are real numbers with $1<p,q<\infty$ that are Hölder conjugates, meaning that they satisfy ${\frac {1}{q}}+{\frac {1}{p}}=1$ and thus also $q={\frac {p}{p-1}}.$
• $\Sigma$ is a $\sigma$-algebra of sets.
• $\Xi$ is an algebra of sets (for spaces only requiring finite additivity, such as the ba space).
• $\mu$ is a measure with variation $|\mu |.$ A positive measure is a real-valued positive set function defined on a $\sigma$-algebra which is countably additive.

Classical Banach spaces
	Dual space	Reflexive	weakly sequentially complete	Norm		Notes
$\mathbb {F} ^{n}$	$\mathbb {F} ^{n}$	Yes	Yes	$\|x\|_{2}$	$=\left(\sum _{i=1}^{n}|x_{i}|^{2}\right)^{1/2}$	Euclidean space
$\ell _{p}^{n}$	$\ell _{q}^{n}$	Yes	Yes	$\|x\|_{p}$	$=\left(\sum _{i=1}^{n}|x_{i}|^{p}\right)^{\frac {1}{p}}$
$\ell _{\infty }^{n}$	$\ell _{1}^{n}$	Yes	Yes	$\|x\|_{\infty }$	$=\max \nolimits _{1\leq i\leq n}|x_{i}|$
$\ell ^{p}$	$\ell ^{q}$	Yes	Yes	$\|x\|_{p}$	$=\left(\sum _{i=1}^{\infty }|x_{i}|^{p}\right)^{\frac {1}{p}}$
$\ell ^{1}$	$\ell ^{\infty }$	No	Yes	$\|x\|_{1}$	$=\sum _{i=1}^{\infty }\left|x_{i}\right|$
$\ell ^{\infty }$	$\operatorname {ba}$	No	No	$\|x\|_{\infty }$	$=\sup \nolimits _{i}\left|x_{i}\right|$
$\operatorname {c}$	$\ell ^{1}$	No	No	$\|x\|_{\infty }$	$=\sup \nolimits _{i}\left|x_{i}\right|$
$c_{0}$	$\ell ^{1}$	No	No	$\|x\|_{\infty }$	$=\sup \nolimits _{i}\left|x_{i}\right|$	Isomorphic but not isometric to $c.$
$\operatorname {bv}$	$\ell ^{\infty }$	No	Yes	$\|x\|_{bv}$	$=\left|x_{1}\right|+\sum _{i=1}^{\infty }\left|x_{i+1}-x_{i}\right|$	Isometrically isomorphic to $\ell ^{1}.$
$\operatorname {bv} _{0}$	$\ell ^{\infty }$	No	Yes	$\|x\|_{bv_{0}}$	$=\sum _{i=1}^{\infty }\left|x_{i+1}-x_{i}\right|$	Isometrically isomorphic to $\ell ^{1}.$
$\operatorname {bs}$	$\operatorname {ba}$	No	No	$\|x\|_{bs}$	$=\sup \nolimits _{n}\left|\sum _{i=1}^{n}x_{i}\right|$	Isometrically isomorphic to $\ell ^{\infty }.$
$\operatorname {cs}$	$\ell ^{1}$	No	No	$\|x\|_{bs}$	$=\sup \nolimits _{n}\left|\sum _{i=1}^{n}x_{i}\right|$	Isometrically isomorphic to $c.$
$B(K,\Xi )$	$\operatorname {ba} (\Xi )$	No	No	$\|f\|_{B}$	$=\sup \nolimits _{k\in K}|f(k)|$
$C(K)$	$\operatorname {rca} (K)$	No	No	$\|x\|_{C(K)}$	$=\max \nolimits _{k\in K}|f(k)|$
$\operatorname {ba} (\Xi )$	?	No	Yes	$\|\mu \|_{ba}$	$=\sup \nolimits _{S\in \Sigma }|\mu |(S)$
$\operatorname {ca} (\Sigma )$	?	No	Yes	$\|\mu \|_{ba}$	$=\sup \nolimits _{S\in \Sigma }|\mu |(S)$	A closed subspace of $\operatorname {ba} (\Sigma ).$
$\operatorname {rca} (\Sigma )$	?	No	Yes	$\|\mu \|_{ba}$	$=\sup \nolimits _{S\in \Sigma }|\mu |(S)$	A closed subspace of $\operatorname {ca} (\Sigma ).$
$L^{p}(\mu )$	$L^{q}(\mu )$	Yes	Yes	$\|f\|_{p}$	$=\left(\int |f|^{p}\,d\mu \right)^{\frac {1}{p}}$
$L^{1}(\mu )$	$L^{\infty }(\mu )$	No	Yes	$\|f\|_{1}$	$=\int |f|\,d\mu$	The dual is $L^{\infty }(\mu )$ if $\mu$ is $\sigma$-finite.
$\operatorname {BV} ([a,b])$	?	No	Yes	$\|f\|_{BV}$	$=V_{f}([a,b])+\lim \nolimits _{x\to a^{+}}f(x)$	$V_{f}([a,b]).$ is the total variation of $f$
$\operatorname {NBV} ([a,b])$	?	No	Yes	$\|f\|_{BV}$	$=V_{f}([a,b])$	$\operatorname {NBV} ([a,b])$ consists of $\operatorname {BV} ([a,b])$ functions such that $\lim \nolimits _{x\to a^{+}}f(x)=0$
$\operatorname {AC} ([a,b])$	$\mathbb {F} +L^{\infty }([a,b])$	No	Yes	$\|f\|_{BV}$	$=V_{f}([a,b])+\lim \nolimits _{x\to a^{+}}f(x)$	Isomorphic to the Sobolev space $W^{1,1}([a,b]).$
$C^{n}([a,b])$	$\operatorname {rca} ([a,b])$	No	No	$\|f\|$	$=\sum _{i=0}^{n}\sup \nolimits _{x\in [a,b]}\left|f^{(i)}(x)\right|$	Isomorphic to $\mathbb {R} ^{n}\oplus C([a,b]),$ essentially by Taylor's theorem.

डेरिवेटिव्स

एक डेरिवेटिव की कई अवधारणाओं को बानाच समष्टि पर परिभाषित किया जा सकता है। विवरण के लिए फ्रेचेट डेरिवेटिव और व्युत्पन्न केक पर लेख देखें। फ़्रेचेट डेरिवेटिव बानाख समष्टि के कुल व्युत्पन्न की अवधारणा के विस्तार के लिए स्वीकृति देता है। गेटॉक्स व्युत्पन्न स्थानीय रूप से उत्तल सांंस्थितिक वेक्टर रिक्त समष्टि के लिए एक दिशात्मक व्युत्पन्न के विस्तार की स्वीकृति देता है। गैटॉक्स डिफरेंशियलिटी की तुलना में फ्रेचेट डिफरेंशियलिटी एक मजबूत स्थिति है। अर्ध-व्युत्पन्न दिशात्मक व्युत्पत्ति का एक और सामान्यीकरण है जो गेटॉक्स विभेदीकरण की तुलना में एक मजबूत स्थिति का तात्पर्य है, लेकिन फ्रेचेट भिन्नता की तुलना में दुर्बल स्थिति है।

सामान्यीकरण

कार्यात्मक विश्लेषण में कई महत्वपूर्ण समष्टि, उदाहरण के लिए सभी असीम रूप से अलग-अलग कार्यों का समष्टि $\mathbb {R} \to \mathbb {R} ,$ या सभी वितरण (गणित) का समष्टि $\mathbb {R} ,$ पूर्ण हैं लेकिन मानक सदिश समष्टि नहीं हैं और इसलिए बानाख समष्टि नहीं हैं। फ्रेचेट समष्टि में अभी भी एक पूर्ण मेट्रिक समष्टि है, जबकि वामो-समष्टि पूर्ण यूनिफॉर्म समष्टि वेक्टर समष्टि हैं जो फ्रेचेट समष्टि की सीमा के रूप में उत्पन्न होते हैं।

यह भी देखें

• समष्टि (गणित) – कुछ अतिरिक्त संरचना के साथ गणितीय समुच्चय
  • फ्रेचेट समष्टि - स्थानीय रूप से उत्तल सांंस्थितिक वेक्टर समष्टि जो कि एक पूर्ण मीट्रिक समष्टि भी है
  • हार्डी समष्टि - जटिल विश्लेषण के अंदर अवधारणा
  • हिल्बर्ट समष्टि - सांंस्थितिक वेक्टर समष्टि का प्रकार
  • L-अर्द्ध-आंतरिक उत्पाद - आंतरिक उत्पादों का सामान्यीकरण जो सभी मानक समष्टि पर प्रयुक्त होता है
  • $L^{p}$ समष्टि-परिमित-आयामी p मानक समष्टि को सामान्य बनाने वाले फलन समष्टि
  • सोबोलेव समष्टि - गणित में फलन का वेक्टर समष्टि
  • बनच लैटिस - लैटिस की संगत संरचना के साथ बनच समष्टि
• बानाच डिस्क
• बानाच बहुरूपता-बनच समष्टि पर कई गुना मॉडलिंग
  • बनच बंडल - वेक्टर बंडल जिसके तन्तु बनच समष्टि बनाते हैं
• विरूपण समस्या
• प्रक्षेप समष्टि
• स्थानीय रूप से उत्तल सांंस्थितिक वेक्टर समष्टि - उत्तल विवृत समुच्चय द्वारा परिभाषित सांंस्थिति के साथ एक वेक्टर समष्टि
• उत्तलता का मापांक और विशेषता
• स्मिथ समष्टि - एक सार्वभौमिक सुसंहत समुच्चय के साथ पूरी तरह से स्थानीय रूप से उत्पन्न उत्तल समष्टि
• सांस्थितिक सदिश समष्टि - निकटता की धारणा के साथ सदिश समष्टि

ग्रन्थसूची

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बाहरी संबंध

• "Banach space", Encyclopedia of Mathematics, EMS Press, 2001 [1994]
• Weisstein, Eric W. "Banach Space". MathWorld.

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