Avanzado-Práctica 17 - Espacios normados II

Tema: Espacios normados II

Tue-29-10-2024 11:13 profe: Nicolás Sirolli- Mauro status: tags: Espacios Normados


Sea X=C([0,1])X=C([0,1]) con ala norma 1\left\| \right\|_1 y consideremos la función T:XXT:X\to X dada por T(f)=x.f(x)T(f)=x.f(x). Probar que es lineal, continua, hallar su norma y ver que no existe fXf \in X que la realice.

Que sea lineal:

  1. T(αf)=α.T(f),αRT(\alpha f)=\alpha.T(f),\alpha \in \mathbb{R}
T(αf)=αxf(x)=αT(f)T(\alpha f)=\alpha xf(x)=\alpha T(f)
  1. T(f+g)=T(f)+T(g)f,gXT(f+g)=T(f)+T(g)\quad f,g\in X

Para que sea continua uso

T acotado    T continuaT\text{ acotado}\iff T\text{ continua}

Fijo fXf \in X con 1\left\| \right\|_1

Tf1=01Tf(x).dx=01x.f(x).dx=01x.f(x).dxx101f(x)dx=f1\left\| Tf \right\|_1 =\int_{0}^1|Tf(x)|.dx=\int_{0}^1|x.f(x)|.dx=\int_{0}^1|x|.|f(x)|.dx\underset{|x|\leq 1}{\leq }\int_{0}^1 |f(x)| \, dx =\left\| f \right\|_1

Tomando M=1M=1:

Tf1M.f1\left\| Tf \right\|_1 \leq M.\left\| f \right\|_1

Entonces TT acotado.

Tengo que

T=supf10{Tf1f1}1\left\| T \right\| =sup_{\left\| f \right\|_1 \neq 0}\left\{ \frac{ \left\| Tf \right\|_1}{\left\| f \right\|_1 } \right\}\leq 1

Veamos que T=1\left\| T \right\|=1 Sea (fn)nX(f_{n})_{n}\subseteq X donde fn(x)=xnf_{n}(x)=x^n T(fn)=fn+1T(f_{n})=f_{n+1}, además

fn1=01xndx=xn+1n+101=1n+1\left\| f_{n} \right\|_1 =\int_{0}^1 x^n \, dx = \frac{x^{n+1}}{n+1}|_{0}^1= \frac{1}{n+1} TT(fn)1fn1=1n+21n+1=n+1n+2\left\| T \right\| \geq \frac{\left\| T(f_{n}) \right\|_1 }{\left\| f_{n} \right\|_1 }= \frac{ \frac{1}{n+2}}{ \frac{1}{n+1}}=\frac{n+1}{n+2}

Tomando supremo,

Tsupn{n+1n+2}=1\left\| T \right\| \geq sup_{n}\left\{ \frac{n+1}{n+2} \right\}=1

además ∄fT(f)1f1=1\not\exists f\:|\:\frac{\left\| T(f) \right\|_1}{\left\| f \right\|_1}=1 --> 00:00 Si existiera ff entonces:

Tf1=f1 con f0\left\| Tf \right\|_1 =\left\| f \right\|_1 \quad \text{ con } f\neq 0

Lema:Lema: Sea gXg0g \in X\:|\:g\geq0 y g(x)dx=0    g(x)=0x\int g(x) \, dx=0\implies g(x)=0\quad\forall x Dem:Dem: Tarea

Consultar a Mauro si no sale con continuidad


xf(x)dx=Tf1=f1=1.f(x)dx\int x|f(x)| \, dx =\left\| Tf \right\|_1=\left\| f \right\|_1 =\int 1.|f(x)| \, dx

Pasa restando lo de la izquierda de todo a la derecha de todo.

0=01(1x)f(x)dx0=\int_{0}^1 (1-x)|f(x)| \, dx

luego (1x).f(x)=0x(1-x).|f(x)|=0\quad\forall x

Usamos que si ff continua entonces f|f| es continua

Por el lema f(x)=0x<1f(x)=0\quad\forall x<1 por continuidad, f(1)=0f(1)=0 y f=0f=0

Absurdo pues f0f\neq0


Ejercicio 2 - Tarea de la clase pasada

C convexo, entonces C° tambieˊn.\text{$C$ convexo, entonces $C°$ también.}

Dem:Dem:

Quiero ver quez=t.x+(1t)yC°x,yC°,t[0,1]\text{Quiero ver que}\quad z=t.x+(1-t)y\in C°\quad \forall x,y\in C°,t\in[0,1]

Quiero ver que

E>0B(z,E)C\:\exists\:\mathcal{E}>0\:|\: B(z,\mathcal{E})\subseteq C

sabemos que existe E>0B(x,E)CB(y,E)C\mathcal{E}>0\:|\:B(x,\mathcal{E})\subseteq C\land B(y,\mathcal{E})\subseteq C

Tomemos wB(z,E)wz<Ew\in B(z,\mathcal{E})\:|\:\left\| w-z \right\|<\mathcal{E} Luego w=z+(wz)=t.x+(1t)y+t(wz)+(1t)(wz)=t.(x+wz)+(1t)(y+wz)w=z+(w-z)=t.x+(1-t)y+t(w-z)+(1-t)(w-z)=t.(x+w-z)+(1-t)(y+w-z)

sabemos que x+wzB(x,E)x+w-z\in B(x,\mathcal{E}) pues (x+wz)x=wz<E\left\| (x+w-z)-x \right\|=\left\| w-z \right\|<\mathcal{E} Luego, y+wzB(y,E)y+w-z\in B(y,\mathcal{E}) Como CC es convexo y ww resulta ser una combinación lineal convexa de dos elementos en CC entonces wCw\in C


Citas y Comentarios

Temas relacionados