关于具有中位数的巴拿赫空间的完备刻画问询
关于具有中位数的巴拿赫空间的完备刻画问询
咱们先来明确问题里的核心定义,再抛出核心疑问:
在度量空间 $X$ 中,用 $I(x,y)$ 表示两点间的度量区间,具体定义是:
$$I(x,y):={z:d(z,x)+d(z,y)=d(x,y)}$$
对于三元组 $(x,y,z)$,如果点 $w$ 满足 $w\in I(x,y)\cap I(x,z)\cap I(y,z)$,我们就称 $w$ 是这个三元组的中位数。
根据度量几何的已有结论,所有1-内射巴拿赫空间都存在中位数(证明细节见下文),现在的关键问题是:
这是不是完备的刻画?也就是说,存在中位数的巴拿赫空间是否必然是1-内射的?如果不是,能不能给出一个满足“存在中位数”但并非1-内射的巴拿赫空间例子?
补充1:「所有1-内射空间都存在中位数」的证明
先给大家理清楚一个关键等价性:巴拿赫空间是1-内射的,当且仅当它是内射度量空间(也常被称为紧度量空间或超凸度量空间)。所以我们只需要证明所有内射度量空间都存在中位数即可:
- 设 $X$ 是内射度量空间,任取 $x,y,z\in X$。如果Gromov乘积 $(x|y)_z$、$(x|z)_y$、$(y|z)_x$ 中有一个为0(这里 $(x|y)_z$ 表示Gromov乘积),那么对应的那个基点本身就是这个三元组的中位数。
- 如果这三个Gromov乘积都不为0,我们可以构造一个包含四个点的度量空间 ${x,y,z,a}$,其中 $d(a,x)=(y|z)_x$,同理定义 $d(a,y)=(x|z)_y$、$d(a,z)=(x|y)_z$。利用内射度量空间的性质,我们能把这个四点空间Lipschitz嵌入到 $X$ 中,而嵌入后 $a$ 在 $X$ 中的像就是我们要找的中位数。
补充2:带中位数的巴拿赫空间实例——$\ell^\infty_2$
为了帮大家直观理解,这里举一个具体的巴拿赫空间例子:$\ell^\infty_2$。
在这个空间里,两点 $x,y$ 之间的度量线段是一个(可能退化的)矩形,它的两条边平行于以 $x$ 和 $y$ 为顶点的对角线。基于这个性质,三个点的中位数集合就是这三个点两两之间度量线段(矩形)的交集。
备注:内容来源于stack exchange,提问作者Pelota
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