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局部凸拓扑向量空间中应用Hahn-Banach分离定理时紧集的构造疑问

局部凸拓扑向量空间中应用Hahn-Banach分离定理时紧集的构造疑问

我现在正在梳理Hahn-Banach定理在一段证明里的应用逻辑,看起来证明用的是局部凸空间的版本(因为不等式是严格的),对应维基百科截图里的第二个要点,而我手头的教材里的表述也基本一致。

根据维基百科的说明,Hahn-Banach分离定理要求待分离的集合$A,B$满足以下条件:

  • 非空、凸、不相交
  • 其中一个是闭集,另一个是紧集

我正在读的证明里,$B = \text{epi } f$,根据证明开头的推导,它是闭的、凸的、非空的,这部分我已经搞清楚了。但现在困惑的是,$A$到底是什么?

我尝试过这样推导:因为$B$是闭集,所以它的补集$B^C$是开集。对于点$(x_0,t_0) \in B^C$,存在一个开集$U \subseteq B^C$使得$(x_0,t_0) \in U$。又因为空间是局部凸的(每个点的开邻域都包含一个凸邻域),所以存在一个凸集$A \subseteq U$,满足$(x_0,t_0) \in A$。显然$A$和$B$是不相交的,但我没法证明$A$是紧集——这该怎么处理?如果这条路走不通的话,是不是应该找一个开集$A$来用第一个要点?可那样的话,我又不知道怎么解释两端的严格不等式了。

下面是我正在读的证明的开头部分:

(出自教材:A Course on Large Deviations with an Introduction to Gibbs Measures,作者Firas Rassoul-Agha,第53页)

备注:内容来源于stack exchange,提问作者some_math_guy

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最近更新时间:2026.04.21 14:49:32