Avanzado-Práctica 18 - Espacios normados III

Tema: Espacios normados III

Thu-31-10-2024 11:42 profe: Nicolás Sirolli- Mauro status: tags: Espacios Normados


Ejercicio 1

Definamos

E={(an)nNl:limnan}S={(an)nNE:limnan=0}\begin{array}{c} E=\{ ( a_n )_{n \in \mathbb{N} } \in l^{\infty}: \:\exists\:\lim_{ n \to \infty } a_{n} \} \\ S=\{ ( a_n )_{n \in \mathbb{N} } \in E:\lim_{ n \to \infty } a_{n} =0 \} \end{array}

Probar que SS es un hiperplano cerrado de EE.

Dem:Dem:

vE{0}S<v>=E\:\exists\:v \in E\setminus \{ 0 \}\:|\: S\:\oplus <v> = E Fijemos vEv=(1,1,,1)v\in E\:|\: v=(1,1,\dots,1) Debemos probar que dado wE,sSw\in E\:,\exists\:s \in S y αR\alpha \in \mathbb{R} tal que w=s+α.vw=s+\alpha.v

Ya podemos probar que

limn(an+α.bn)=limnan+α.limnbn\lim_{ n \to \infty } (a_{n} +\alpha.b_{n})=\lim_{ n \to \infty } a_{n} +\alpha.\lim_{ n \to \infty } b_{n}

Se deja como tarea.

Fijemos ww y hallemos ss y α\alpha.

limnw=0+α.1=α\lim_{ n \to \infty } w=0+\alpha.1=\alpha

y s=wα.vs=w-\alpha.v (Está en SS?)

limns=limnwα.limnv=0\lim_{ n \to \infty } s=\lim_{ n \to \infty } w-\alpha.\lim_{ n \to \infty } v=0

y sSs \in S Además, si hS<v>    limnh=0=β.limnv=β=0h\in S \cap<v>\implies \lim_{ n \to \infty }h=0=\beta.\lim_{ n \to \infty }v=\beta=0 Entonces h=β.v=0.v=0h=\beta.v=0.v=0 y listo. Veamos que es cerrado. Veamos que ESE\setminus S es abierto. Fijemos wESw\in E\setminus S, necesitamos r>0B(w,r)ESr>0\:|\:B(w,r)\subseteq E\setminus S Sea r=limw2r=\frac{|lim\:w|}{2}

Sea xB(w,r)x \in B(w,r)

xw<rxnwnxw<rlimx=limn(xw)+limnwlimnwlimn(xw)<<limnwlimnw2=limnw2>0\begin{array}{c} \left\| x-w \right\|_\infty <r \\ \left\| x_{n}-w_{n} \right\|_\infty \leq \left\| x-w \right\|_\infty <r \\ |lim\:x|=|\lim_{ n \to \infty } (x-w)+\lim_{ n \to \infty } w|\geq |\lim_{ n \to \infty } w|-|\lim_{ n \to \infty } (x-w)|< \\ <|\lim_{ n \to \infty } w|-\frac{|\lim_{ n \to \infty } w|}{2}=\frac{|\lim_{ n \to \infty } w|}{2}>0 \end{array}

Como queríamos.


Otra demo:

F:ERwlimnw\begin{array}{c} F:E\to \mathbb{R} \\ \quad w\mapsto \lim_{ n \to \infty } w \end{array}

bien definido. Por álgebra de límites (tarea) resulta lineal F1(0)F^{-1}(0) es hiperplano.

Lo anterior es por la teoría

Entonces vale pues S=F1(0)S=F^{-1}(0) Para ver que SS es cerrado basta ver que FF es continuo y basta ver que es acotado. Tomemos wE:w\in E:

F(w)=limnww|F(w)|=|\lim_{ n \to \infty } w|\leq \left\| w \right\|_\infty

Entonces F1\left\| F \right\|\leq1 y es continua.

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Citas y Comentarios

Todo lineal si es acotado es continuo

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