关于Rudin《泛函分析》定理1.35中Minkowski泛函相关结论的疑问
关于Rudin《泛函分析》定理1.35中Minkowski泛函相关结论的疑问
给定向量空间$X$的子集$A$,我们先明确几个基础定义:
- 凸集:若对任意$t\in[0,1]$以及任意$x,y\in A$,都有$ty+(1-t)x\in A$,则称$A$是凸的。
- 吸收集:若对任意$x\in X$,存在$t>0$使得$\frac{x}{t}\in A$,则称$A$是吸收的。
- Minkowski泛函:$A$的Minkowski泛函记为$m_A$,定义为:
$$m_A(x):=\inf\left{t>0\mid \frac{x}{t}\in A\right}$$
我们需要证明的是:当$A$是凸且吸收的集合时,$m_A$满足三角不等式。常规的证明思路如下:
任取$\epsilon>0$,存在$s,t>0$使得$\frac{x}{s}\in A$、$\frac{y}{t}\in A$,且$s<m_A(x)+\epsilon/2$,$t<m_A(y)+\epsilon/2$。利用$A$的凸性,可得$\frac{x+y}{s+t}\in A$,因此$m_A(x+y)\le s+t < m_A(x)+m_A(y)+\epsilon$。由$\epsilon$的任意性,三角不等式得证。
而Rudin在《泛函分析》里的证明思路是这样的:
取$\epsilon>0$,令$t=m_A(x)+\epsilon$,$s=m_A(y)+\epsilon$,则$\frac{x}{t}\in A$且$\frac{y}{s}\in A$,后续的推导和上面的思路完全一致。
这里我产生了一个疑问:Rudin的证明似乎默认了一个结论——对任意$t>m_A(x)$,都有$\frac{x}{t}\in A$,这个结论真的成立吗?如果它是对的,该怎么证明呢?
备注:内容来源于stack exchange,提问作者Koro
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