ノルム付きベクトルたちスペース(空間)たち間マップ(写像)に対して、マップ(写像)はコンティニュアス(連続)である、もしも、マップ(写像)はノルムたちによってインデュースト(誘導された)メトリック(計量)たちによってインデュースト(誘導された)トポロジカルスペース(空間)たち間マップ(写像)としてコンティニュアス(連続)である場合、そしてその場合に限って、ことの記述/証明
話題
About: ベクトルたちスペース(空間)
About: トポロジカルスペース(空間)
この記事の目次
開始コンテキスト
- 読者は、リアル(実)またはコンプレックス(複素)ベクトルたちスペース(空間)上のノルムによってインデュースト(誘導された)メトリック(計量)の定義を知っている。
- 読者は、メトリック(計量)によってインデュースト(誘導された)トポロジーの定義を知っている。
- 読者は、コンティニュアス(連続)ノルム付きベクトルたちスペース(空間)たちマップ(写像)の定義を知っている。
- 読者は、コンティヌアス(連続)な、トポロジカルスペース(空間)たちマップ(写像)の定義 を知っている。
ターゲットコンテキスト
- 読者は、任意のノルム付きベクトルたちスペース(空間)たち間任意のマップ(写像)に対して、当該マップ(写像)はコンティニュアス(連続)である、もしも、当該マップ(写像)は当該ノルムたちによってインデュースト(誘導された)メトリック(計量)たちによってインデュースト(誘導された)トポロジカルスペース(空間)たち間マップ(写像)としてコンティニュアス(連続)である場合、そしてその場合に限って、という命題の記述および証明を得る。
オリエンテーション
本サイトにてこれまで議論された定義たちの一覧があります。
本サイトにてこれまで議論された命題たちの一覧があります。
本体
1: 構造化された記述
ここに'構造化された記述'のルールたちがある。
エンティティ(実体)たち:
\(F\): \(\in \{\mathbb{R}, \mathbb{C}\}\)で、カノニカル(正典)フィールド(体)ストラクチャー(構造)を持つもの
\(V_1\): \(\in \{\text{ 全ての } F \text{ ベクトルたちスペース(空間)たち }\}\)で、任意のノルムを持ち、当該ノルムによってインデュースト(誘導された)メトリック(計量)によってインデュースト(誘導された)トポロジーを持つもの
\(V_2\): \(\in \{\text{ 全ての } F \text{ ベクトルたちスペース(空間)たち }\}\)で、任意のノルムを持ち、当該ノルムによってインデュースト(誘導された)メトリック(計量)によってインデュースト(誘導された)トポロジーを持つもの
\(f\): \(: V_1 \to V_2\)
//
ステートメント(言明)たち:
\(f \in \{\text{ 全てのコンティニュアス(連続)なノルム付きベクトルたちスペース(空間)たちマップ(写像)たち }\}\)
\(\iff\)
\(f \in \{\text{ 全てのコンティニュアス(連続)なトポロジカルスペース(空間)たちマップ(写像)たち }\}\)
//
2: 証明
全体戦略: ステップ1: \(f\)はコンティニュアス(連続)なノルム付きベクトルたちスペース(空間)たちマップ(写像)であると仮定し、\(f\)はコンティニュアス(連続)なトポロジカルスペース(空間)たちマップ(写像)であることを見る; ステップ2: \(f\)はコンティニュアス(連続)なトポロジカルスペース(空間)たちマップ(写像)であると仮定し、\(f\)はコンティニュアス(連続)なノルム付きベクトルたちスペース(空間)たちマップ(写像)であることを見る。
ステップ1:
\(f\)はコンティニュアス(連続)なノルム付きベクトルたちスペース(空間)たちマップ(写像)であると仮定しよう。
\(t \in T_1\)を任意のものとしよう。
\(U_{f (t)} \subseteq T_2\)を\(f (t)\)の任意のオープンネイバーフッド(開近傍)としよう。
\(f (t)\)周りの以下を満たすある\(\epsilon\)-'オープンボール(開球)'\(B_{f (t), \epsilon} \subseteq T_2\)、つまり、\(0 \lt \epsilon\)および\(B_{f (t), \epsilon} \subseteq U_{f (t)}\)、がある。
以下を満たすある\(\delta \in \mathbb{R}\)、つまり、\(0 \lt \delta\)および\(f (B_{t, \delta}) \subseteq B_{f (t), \epsilon}\)、がある。
\(B_{t, \delta}\)は\(t\)のオープンネイバーフッド(開近傍)である、メトリック(計量)によってインデュースト(誘導された)トポロジーの定義に対する"注"によって。
\(f (B_{t, \delta}) \subseteq B_{f (t), \epsilon} \subseteq U_{f (t)}\)であるから、\(f\)は、\(t\)において、トポロジカルスペース(空間)たちマップ(写像)としてコンティニュアス(連続)である。
\(t\)は恣意的であるから、\(f\)はコンティニュアス(連続)なトポロジカルスペース(空間)たちマップ(写像)である。
ステップ2:
\(f\)はコンティニュアス(連続)なトポロジカルスペース(空間)たちマップ(写像)であると仮定しよう。
\(t \in T_1\)を任意のものとしよう。
\(B_{f (t), \epsilon}\)を、\(f (t)\)周りの\(\epsilon\)-'オープンボール(開球)'、ここで、\(\epsilon \in \mathbb{R}\)は\(0 \lt \epsilon\)を満たす任意のもの、としよう。
\(B_{f (t), \epsilon}\)は\(f (t)\)のオープンネイバーフッド(開近傍)である、メトリック(計量)によってインデュースト(誘導された)トポロジーの定義に対する"注"によって。
したがって、\(t\)の以下を満たすあるオープンネイバーフッド(開近傍)\(U_t \subseteq T_1\)、つまり、\(f (U_t) \subseteq B_{f (t), \epsilon}\)、がある。
以下を満たすある\(\delta \in \mathbb{R}\)、つまり、\(0 \lt \delta\)および\(B_{t, \delta} \subseteq U_t\)、がある。
\(f (B_{t, \delta}) \subseteq f (U_t) \subseteq B_{f (t), \epsilon}\)。
したがって、\(f\)は、\(t\)において、ノルム付きベクトルたちスペース(空間)たちマップ(写像)としてコンティニュアス(連続)である。
\(t\)は恣意的であるから、\(f\)はコンティニュアス(連続)なノルム付きベクトルたちスペース(空間)たちマップ(写像)である。