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  • 1 # rubik

    這其實是個名稱問題,函式和泛函並沒有什麼本質的不同。它們都是一種對映(mapping),區別是:函式一般代表的是定義域和值域為數域(常見的如 R^n)的對映,而泛函指的是定義域為某函式空間,值域為數域的對映。說白了,泛函就是函式的推廣,泛函的泛函還是泛函,沒有其他特別的稱呼,據我所知。

    數學裡專門研究泛函的分支是泛函分析——概括整理經典分析和函式論的成果,把數學分析的一些研究方法運用到一般的抽象空間(比如Banach空間、Hilbert空間)進行更純粹的研究。目前,泛函分析的內容非常豐富,與其他學科也有著緊密的聯絡,已經成為了研究數學、物理等領域不可或缺的知識。

    下面對數學裡線性泛函的相關概念作一簡單的介紹。

    線性運算元

    首先,線性泛函是特殊的線性運算元:舉個例子,線性代數里矩陣可以對應一個線性變換,就是一個線性運算元。再比如求導運算:

    就是連續可微函式空間到連續函式空間的線性運算元。

    取值於實數(複數)的線性運算元稱為實(復)線性泛函,比如積分運算:

    f就是一個函式空間上的線性泛函。

    線性運算元的連續性和有界性

    簡明地,如果一個線性運算元T滿足

    那麼稱T連續。如果對於線性運算元T,存在一個常數C>0滿足

    那麼稱T 有界。當X和Y都是賦範空間時,連續性和有界性是等價的。有了這些概念,我們來介紹泛函分析中最重要的定理之一——Hahn-Banach延拓定理,在數學上具有廣泛的應用。

    Hahn-Banach定理

    對於有限維空間上的線性泛函,它一定是連續的, 而且可以組成一個與基空間具有相同維數的線性空間,我們稱為對偶空間。自然會問:如果是無窮維線性空間,會有什麼結果?下面給出Hahn-Banach定理在賦範空間的一個特殊形式:

    由這個可以得到判斷賦範空間零元的一種方法:

    X*代表X上的對偶空間(包含X上所有的連續線性泛函)。

    至於其他的一些重要概念,比如:弱收斂,譜,廣義函式,緊運算元等,下次有機會再說吧。

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