Линейный функционал называется банаховым пределом если выполняются следующие 3 условия: 1) Здесь и далее под понимается последовательность

2) для любых

3) для любого , где  — оператор сдвига, действующий следующим образом:

Существование таких пределов было доказано Стефаном Банахом. Из определения следует, что и , если последовательность сходится. Множество банаховых пределов обозначается как . — выпуклое замкнутое множество на единичной сфере пространства . Из неравенства треугольника следует, что для любых справедливо неравенство . Если и являются крайними точками множества , то .

Лемма 1 Различные банаховы пределы несравнимы, то есть если , то .

Если для какого-то . Возьмём ,

Получаем противоречие, которое доказывает лемму.

Теорема 1 Функционал можно представить в виде () тогда и только тогда, когда для всех

Для того, чтобы при указанных условиях данное представление было единственным, необходимо и достаточно, чтобы .

Необходимость условий 1.—3. вытекает из определения банаховых пределов. Для доказательства достаточности определим функционал

Используя свойства 1.—3. получаем:

Для справедливо, что , значит — банахов предел. То же самое верно для функционала . По построению . Докажем единственность такого представления при . Пусть при .

Выше доказано, что , аналогичные рассуждения показывают, что . По лемме 1 получаем

Теорема доказана.

Понятие почти сходимости Для заданных , , для любых

равномерно по . Последнее равенство называется критерием Лоренца. Его можно уточнить следующим образом:

Последовательность называется почти сходящейся к числу , если значения всех банаховых пределов на этой последовательности равны . Используется следующее обозначение: . Множество почти сходящихся последовательностей имеет обозначение . — линейное не сепарабельное пространство, замкнутое и нигде не плотное в . Множество почти сходящихся к числу последовательностей обозначается как . Ясно, что для любого .

Пример Последовательность не имеет обычного предела, но . Для проверки равенства можно использовать критерий Лоренца или свойство данной последовательности: .

Также можно будет использовать следующую лемму:

Лемма 2 Любая периодическая последовательность почти сходится к числу, равному среднему арифметическому значений по периоду .

Характеристические функции Системой Радемахера называется последовательность функций

Каждому можно поставить в соответствие функцию

которая называется характеристической функцией банахова предела . — комплекснозначная функция.

Теорема 2 Если и для всех , то для всех .

Свойства характеристических функций Пусть , тогда периодична, причём периодом является любое двоично-рациональное число из для любых , что для любого и график плотен в прямоугольнике

для всех

Источники

Примечания

Литература

Категория:Функциональный анализ Категория:Функционалы