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文檔簡介
1、<p><b> 廈門大學(xué)</b></p><p><b> 碩士學(xué)位論文</b></p><p> Banach空間的球覆蓋性質(zhì)與光滑性</p><p><b> 姓名:劉小燕</b></p><p><b> 申請學(xué)位級別:碩士</b&g
2、t;</p><p><b> 專業(yè):基礎(chǔ)數(shù)學(xué)</b></p><p><b> 指導(dǎo)教師:程立新</b></p><p><b> 20070501</b></p><p> 廈門大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明</p><p> 茲呈交的學(xué)位論文,是
3、本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下獨(dú)立完成的</p><p> 研究成果.本人在論文寫作中參考的其它個人或集體的研</p><p> 究成果,均在文中以明確方式標(biāo)明。本人依法享有和承擔(dān)</p><p> 由此論文而產(chǎn)生的權(quán)利和責(zé)任。</p><p><b> ?。?lt;/b></p><p> 廈門大學(xué)學(xué)位論文
4、著作權(quán)使用聲明</p><p> 本人完全了解廈門大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)</p><p> 定。廈門大學(xué)有權(quán)保留并向國家主管部門或其指定機(jī)構(gòu)送</p><p> 交論文的紙質(zhì)版和電子版,有權(quán)將學(xué)位論文用于非贏利目</p><p> 的的少量復(fù)制并允許論文進(jìn)入學(xué)校圖書館被查閱,有權(quán)將</p><p>
5、學(xué)位論文的內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索,有權(quán)將學(xué)位論</p><p> 文的標(biāo)題和摘要匯編出版。保密的學(xué)位論文在解密后適用</p><p><b> 本規(guī)定。</b></p><p><b> 本學(xué)位論文屬于</b></p><p><b> ?。?、保密(),在</b>&l
6、t;/p><p> 年解密后適用本授權(quán)書。</p><p><b> ?。?、不保密()</b></p><p> ?。ㄕ?jiān)谝陨舷鄳?yīng)括號內(nèi)打“ ̄/")</p><p> 作導(dǎo) 者師簽簽 名名</p><p><b> 剴力7</b></p><p>&
7、lt;b> 叭琵 施、圩</b></p><p><b> 日期:卿年期燁日</b></p><p><b> 嘿穸廣月卵</b></p><p> ?。拢幔睿幔悖杩臻g的球覆蓋性質(zhì)與光滑性</p><p><b> 摘要</b></p>
8、<p> 整個Banach空間幾何學(xué)就是一部單位球和單位球面的幾何學(xué).</p><p> 即使是其他學(xué)科分支,直接用“球”研究其他方面的內(nèi)容,很多也都成</p><p> 為相應(yīng)分支的重要組成部分.如屬于Banach空間幾何范疇的Mazur</p><p> intersection性質(zhì),最優(yōu)化理論的裝球問題(Packing problem),非線
9、</p><p> 性泛函分析的拓?fù)涠壤碚摰鹊龋疚氖窃诔塘⑿陆淌谝孕乱暯翘岢?lt;/p><p> 的“單位球面被不含原點(diǎn)的球所覆蓋的球數(shù)問題"下考察Banach空</p><p><b> 間中的球覆蓋性質(zhì).</b></p><p> ?。拢幔睿幔悖杩臻gx稱為具有球覆蓋性質(zhì)(簡記為BCP),如果x的</p&g
10、t;<p> 單位球面&可被可數(shù)多個不含原點(diǎn)的球所覆蓋.本文通過在f∞上</p><p> 構(gòu)造不同的范數(shù)證明了Banach空間x的球覆蓋性質(zhì)既不是線性同</p><p> 胚不變的,也不是在商映射下不變的,同時,它也不具有子空間的</p><p> 可繼承性.(文獻(xiàn)[24】:發(fā)表于中國科學(xué)A輯:數(shù)學(xué)2007年第7</p><
11、;p> 期)并且本文證明了具有BCP的可數(shù)多個Banach空間,它們的乘</p><p> 積在無窮范數(shù)意義下也具有BCP.另外,我們知道,凸性模、光滑</p><p> 模、一致正規(guī)結(jié)構(gòu)常數(shù)等Banach空間幾何常數(shù)給出了該空間相應(yīng)幾</p><p> 何性質(zhì)的定量刻畫。本文在第三章中給出了一個類似光滑模的幾何</p><p>
12、; 常數(shù),得到了一個一致光滑的等價條件。</p><p><b> 關(guān)鍵詞:</b></p><p><b> 光滑</b></p><p> 球覆蓋性質(zhì)(BCP),同胚不變,Banach空間,一致</p><p> ?。拢幔睿幔悖杩臻g的球覆蓋性質(zhì)與光滑性</p><p&
13、gt;<b> ?。粒?STRACT</b></p><p><b> ?。?lt;/b></p><p> The whole Banach space geometry is</p><p><b> ?。?lt;/b></p><p><b> geometry<
14、/b></p><p> ?。幔猓铮酰?the unit ball and</p><p> ?。酰睿椋?sphere of Banach spaces.Even among other knowledge branches,the di-</p><p> ?。颍澹悖?uses of“ball刀to study other aspects of</p&
15、gt;<p><b> ?。耄睿铮鳎欤澹洌纾?lt;/b></p><p><b> became</b></p><p><b> ?。椋恚穑铮颍簦幔睿?lt;/b></p><p> ?。穑幔颍簦?of the corresponding branches.For instance,the M
16、azur intersection prop-</p><p> ?。澹颍簦?which belongs to</p><p> Banach space geometry;the measure of non-compactness</p><p> with respect to topological degree in non—linear analys
17、is;the</p><p> ?。穑幔悖耄椋睿?sphere</p><p> ?。穑颍铮猓欤澹?of unit balls in optimization theory and</p><p><b> ?。樱?lt;/b></p><p> ?。铮睿校颍铮妫澹螅螅铮?Lixin Cheng</p><
18、;p> starts with a different view point to study on“how</p><p> ?。恚幔睿?balls which do not</p><p> ?。悖铮睿簦幔椋?the origin</p><p><b> ?。悖幔欤?lt;/b></p><p> ?。簦瑁?un
19、it sphere of</p><p><b> ?。?lt;/b></p><p> Banach space be covered by囂.</p><p> ?。樱?does this paper</p><p><b> ?。螅簦幔颍簦?lt;/b></p><p><
20、b> ?。妫颍铮?lt;/b></p><p> to study the ball-covering</p><p> ?。穑颍铮穑澹颍簦椋澹?of Banach</p><p><b> ?。螅穑幔悖澹螅?lt;/b></p><p> ?。裕瑁?space X is said to have balNcov
21、ering</p><p> property(denoted</p><p><b> ?。猓?lt;/b></p><p><b> ?。拢茫校椋?lt;/b></p><p><b> ?。椋?lt;/b></p><p><b> ?。幔洌恚椋簦?
22、lt;/b></p><p><b> a</b></p><p> ?。猓幔欤臁悖铮觯澹颍椋睿?consisting of countably many balls off the origin.This</p><p> ?。穑幔穑澹?,by constructing</p><p> ?。澹瘢酰椋觯幔欤澹睿?/p>
23、 norms</p><p><b> ?。铮?lt;/b></p><p> ?。?。0,shows that ball-covering prop-</p><p> ?。澹颍簦?is not invariant under isomorphic mappings;presents that this property of</p>
24、<p> ?。?is not heritable</p><p><b> ?。猓?lt;/b></p><p> ?。椋簦?closed subspaces;and the property is not preserved</p><p> ?。酰睿洌澹?quotient</p><p> mappings.(
25、【24】:Published</p><p> ?。椋?Science in China Series A:Math-</p><p> ?。澹恚幔簦椋悖?2007</p><p> ?。危铮罚粒欤螅铮椋?lt;/p><p> ?。螅瑁铮鳎?that the product of countably many Banach</p>
26、;<p> ?。螅穑幔悖澹ィㄙⅰ剩危鳎椋簦瑁ィ瑁幔觯椋睿?lt;/p><p> BCP has BCP in the</p><p><b> ?。螅澹睿螅?lt;/b></p><p> ?。铮?supremum</p><p> norm.It is well-known that modulus of c
27、onvexity,modulus of smoothness and</p><p> ?。酰睿椋妫铮颍?regular structure constants have played</p><p><b> ?。幔?lt;/b></p><p> important part in depicting</p><p>
28、?。簦瑁?fixed quantity of geometry property.Chapter3 gives</p><p><b> a</b></p><p> ?。纾澹铮恚澹簦颍?constant</p><p><b> ?。螅椋恚椋欤幔?lt;/b></p><p> ?。簦?modulus
29、 of</p><p> ?。螅恚铮铮簦瑁睿澹螅螅幔睿?gets</p><p><b> ?。?lt;/b></p><p> ?。澹瘢酰椋觯幔欤澹睿?condition of</p><p><b> uniformly</b></p><p><b> ?。螅恚?/p>
30、oth</b></p><p> ?。耍澹鳎铮颍洌螅海拢幔欤欤悖铮觯澹颍椋睿?lt;/p><p> nach space,uniformly smooth</p><p> property(BCP),isomorphic</p><p> invariant,Ba-</p><p> ?。拢幔睿幔悖?/p>
31、空間的球覆蓋性質(zhì)與光滑性</p><p><b> ?。?lt;/b></p><p><b> 第一章</b></p><p><b> 引言</b></p><p> 整個Banach空間幾何學(xué),可以說就是一部單位球和單位球面的幾何學(xué).</p><p&g
32、t; 各種幾何概念,如空間的凸性、光滑性,甚至自反性(包括超自反性)、算子的</p><p> 有界性、緊性、空間的逼近性質(zhì)、分解性質(zhì)等等都是通過或者都可以通過單位</p><p> 球來定義,即使是在其它的學(xué)科分支中,直接與。球”聯(lián)系在一起的研究,也</p><p> 早已成為相應(yīng)分支的重要組成部分,如屬于Banach空間幾何范疇的Mazur</p&
33、gt;<p> ?。椋睿簦澹颍螅澹悖簦椋铮钚再|(zhì),最優(yōu)化理論的裝球問題(packing problem),非線性泛函</p><p> 分析的拓?fù)涠壤碚摚瑥?fù)分析中的plank問題等等,具體如下:</p><p><b> 一.</b></p><p> Mazur intersection性質(zhì)</p><p
34、> 文獻(xiàn)[1】于1933年首先研究了具有Mazur intersection性質(zhì)的Banach空</p><p> 間.Banach空間X稱為具有Mazur intersection性質(zhì),當(dāng)X中的任意有界閉</p><p> 凸集K是一族球的交,等價于對此K以及z∈K,j球B,K</p><p><b> C</b></p&
35、gt;<p> ?。拢螅簦剩拢墨I(xiàn)</p><p> 【2】Phelps.R.R證明了有限維Banach空間x具有Mazur intersection性質(zhì)</p><p> 的充要條件是三k。端點(diǎn)集在S支.中稠密.1978年Giles.J、Gregory.D.A,</p><p> Sims.B證明了Banach空間X具有Mazur int
36、ersection性質(zhì)當(dāng)且僅當(dāng)取。</p><p> 的W+一可凹集在趺.中稠密.在證明該定理時,發(fā)現(xiàn)Mazur</p><p> intersection</p><p> 性質(zhì)、占k。的W+一可凹集與X的光滑性有關(guān).另外還提出了是否每個具有</p><p> ?。停幔酰?intersection性質(zhì)的Banach空間都是Asplu
37、nd空間(文獻(xiàn)【3】).后</p><p> 來,文獻(xiàn)『4]Sevilla.M.J和Moreno.zP找到了一類具有Mazur intersection</p><p> 性質(zhì)的等價范數(shù)的非Asplund空間.</p><p> 二.裝球問題(Packing spheres)</p><p> Banach空間中裝球問題的研究,在近五
38、十年來也取得了令人矚目的發(fā)展.</p><p> ?。拢幔睿幔悖杩臻g的球覆蓋性質(zhì)與光滑性</p><p><b> ?。?lt;/b></p><p> 我們說由半徑為r的開球組成的一球族歷可以裝入Banach空間X的單位</p><p> 球Bx內(nèi),如果歷內(nèi)任一元素均包含在取內(nèi),且留中任相異兩球的交</p>
39、<p> 為空.裝球值^(x)蘭sup{r:無窮多個半徑為r的球可以裝入單位球Bx</p><p> 內(nèi)).Rankin.R.A等人給出了可分Hilbert空間與fp空間的裝球值([5,6】).</p><p> ?。耍铮簦簦恚幔睿茫猎冢保梗罚澳甏_定了一般線性賦范空間裝球值的范圍是({,{】([7】).</p><p> ?。祝澹欤欤螅冖艉停祝?/p>
40、Uians.L.R用內(nèi)插法的三線定理計算出了島空間的裝球值</p><p> ?。ǎ郏浮浚希颍欤椋悖蛄锌臻g的裝球值的準(zhǔn)確表達(dá)式是葉以寧【91(1983年,關(guān)于劉</p><p> 氏范數(shù))和王延輔(1985年,關(guān)于奧氏范數(shù))給出的.Orlicz—Musielak空</p><p> 間裝球值也已由吳從忻、葉以寧和Hydzik.H等人給出([10】).Orl
41、icz函數(shù)空</p><p> 間裝球值的取值范圍已得到(【11】).Lorentz序列空間裝球值由葉以寧和張波</p><p><b> 給出(【12】).</b></p><p> 三.非緊性測度(Measure of non—compactness)</p><p> 非緊性測度最早是由K.Kuratows
42、ki(【13】)于1930年提出的.S是實(shí)</p><p><b> m</b></p><p> ?。拢幔睿幔悖杩臻gx的有界集,非緊性測度a(s)蘭時{占>0:S=U&,直徑</p><p> d(Si)≤6).無窮維實(shí)Banach空間x單位球和單位球面的非緊性測度都為</p><p> ?。?,即Q(上k)=Q(s
43、x)=2([14D.關(guān)于拓?fù)涠鹊姆蔷o性測度是研究非線性算子</p><p> 定性理論的有力工具.</p><p> ?。ǜ嗟目蓞⒁娢墨I(xiàn)[15,16,35,36,37】)</p><p><b> 四.Plank問題</b></p><p> ?。龋椋欤猓澹颍艨臻g日中,用一族板狀體Plank R三{尼∈H:I(^,
44、e)l≤</p><p> 警,IlelI=1)覆蓋球的研究也有五十多年的歷史.</p><p> ?。保梗担蹦辏拢幔睿纾?iiEN T</p><p> ?。龋椋欤猓澹颍艨臻g日中,如果直徑W的球可以用一族寬分別為Wn的Plank R覆</p><p> 蓋,則∑Wn≥w([171).1991年Ball.K把Bang.T的證明從實(shí)Hil
45、bert空間</p><p> 推廣到一般Banach空間([18】).2001年Ball.K更進(jìn)一步證明了在復(fù)Hilbert</p><p> 空間中,∑%2≥W2([190.</p><p> ?。拢幔睿幔悖杩臻g的球覆蓋性質(zhì)與光滑性</p><p><b> 5</b></p><p>
46、 可以說,整個Banach空間幾何學(xué)就是一部單位球和單位球面的幾何學(xué).</p><p> 2004年,程立新教授以全新的視角提出了對Banach空間單位球面的一系列</p><p> 的研究,用完全不同的方法得出了Banach空間單位球面的一系列幾何性質(zhì).</p><p> 眾所周知,對一個有限維(可分無窮維)Banach空間X來說,由于其</p>
47、;<p> 單位球面S支的緊性(可分性),故S文可被有限個(可數(shù)個)半徑任意小的</p><p> 不含原點(diǎn)為其內(nèi)點(diǎn)的閉球所覆蓋.自然地,有一系列問題就產(chǎn)生了,諸如能覆</p><p> 蓋5又的最少球數(shù),覆蓋的最小半徑等等.由此出發(fā),程立新教授進(jìn)行了一系</p><p> 列研究,其主要的研究成果可分為如下幾個部分s</p>&
48、lt;p> 一?禮維Banach空間的極小系統(tǒng)</p><p> 這一部分主要考察It維Banach空間單位球面的球覆蓋最小勢及其覆蓋</p><p> 的最小半徑,并刻劃了極小勢』礞饑(x)=佗+k(k∈N)的n維Banach空</p><p><b> 間X的特征.</b></p><p> ?。椋荆?/p>
49、0l若對于一族對稱的球覆蓋{研)下∈J(即{B下].下∈J={一研}丁∈J),則</p><p> It≥2n.特殊地,</p><p> 趿可被一族正好含有2禮個閉球的球族所覆蓋,且當(dāng)</p><p> X=(艫,”112)時,由2n個閉球構(gòu)成的球覆蓋半徑不少于孚.</p><p> ?。椋椋荆玻啊俊荆玻薄繉τ冢螅氲娜我庖蛔迩蚋采w{
50、研)r∞有It≥n+1.特殊地,當(dāng)</p><p> ?。鵀楣饣瑫r,則存在一族恰好含n+1個閉球的球覆蓋.當(dāng)X=(tP,|I.㈦</p><p> 時,由幾+1個閉球構(gòu)成的球覆蓋半徑不少于等,且當(dāng)這n+1個閉球的球心</p><p> 恰好在號Sk的內(nèi)接正則單形的頂點(diǎn)上時,可取得覆蓋半徑警.</p><p> iii)[22l對任意佗+
51、1≤忌S 2n,存在一n維Banach空間x,其單位球面</p><p> 趺的極小球覆蓋的勢恰為k.</p><p> iv)【22l對于佗維Banach空間X,其極小勢留翥饑(x)=凡+k(k∈N)的</p><p> 充要條件是存在七個正整數(shù)碼和七個子空間瑪c X(J=1,2,…,k)使得</p><p> Banach空間的球
52、覆蓋性質(zhì)與光滑性</p><p><b> ?。?lt;/b></p><p><b> 七</b></p><p> (1)暑?,敚剑尧瑁得蓑荆?lt;/p><p><b> 比</b></p><p><b> ll</b>&l
53、t;/p><p><b> 七∑岸</b></p><p><b> ?。?lt;/b></p><p><b> ∈</b></p><p><b> ?。?lt;/b></p><p><b> ?。ǎ玻疲睿辏剑?;</b&
54、gt;</p><p><b> j=l</b></p><p> ?。ǎ常┝尊嚕ùa)=ni+1</p><p> J=1,2,…,k.</p><p> 二?無窮維Banach空間的球覆蓋性質(zhì)</p><p> ?。保拢幔睿幔悖杩臻g的可分性與球覆蓋性質(zhì)</p><p&
55、gt; i)【20】若Banach空間x為可分的,顯然它具有球覆蓋.反之,設(shè)A={r∈</p><p> ?。遥海颍荆埃?,若任一具有可數(shù)球覆蓋且其覆蓋半徑不超過r的Banach空間X</p><p> 為可分的,則A的上確界是否存在?答案是肯定的,其上確界為1,但不可</p><p><b> 達(dá)到.</b></p><
56、;p> ii)【20l由凸集分離定理可證明具有可數(shù)球覆蓋的Banach空間x,其對偶</p><p> 空間X’為W’一可分的.而反之,若X為Gateaux可微空間或是局部一致</p><p> 凸的,且X+為W+一可分的,則X具有可數(shù)球覆蓋.</p><p> ?。玻苑纯臻g的球覆蓋性質(zhì)</p><p> i)【22J Ba
57、nach空間x是非方的充要條件是對X的每個非平凡佗維子空間</p><p><b> ?。?c</b></p><p> ?。兀写抛I(y)=佗+1.</p><p> ?。椋椋荆玻玻蕦τ冢拢幔睿幔悖杩臻gX,若存在常數(shù)Ol,p>0,使得,對X的任一</p><p> 二維子空間y,有一個球覆蓋留滿足(t)r(2)≤∥
58、;(2)留是Q—off原點(diǎn)</p><p><b> 的.則X一致非方.</b></p><p> ?。椋椋椋郏玻病浚拢幔睿幔悖杩臻gx是超自反的充要條件是存在x的一個等價范數(shù)1.1</p><p> 及兩個正值真函數(shù)Ol,p:N—R+使得對x的任一個n(n∈N)維子空</p><p><b> 間y&l
59、t;/b></p><p><b> ?。?lt;/b></p><p> ?。嬖谇蚋采w勿滿足(1)歷帶=幾+1;(2)r(房)≤p(禮);(3)留是</p><p> ?。幔ǎ睿┮唬铮妫嬖c(diǎn)的.</p><p> 3.【23】商空間的球覆蓋性質(zhì)</p><p> ?。拢幔睿幔悖杩臻g的球覆蓋
60、性質(zhì)與光滑性</p><p><b> ?。?lt;/b></p><p> 這一部分程立新教授證明了對一個無窮維的Banach空間X,它存在一</p><p> 個等價范數(shù)l?l及一閉子空間y,且dimX/Y=oo,使得x/Y對于范數(shù)I?l</p><p> 具有球覆蓋性質(zhì),從而可得一個Banach空間X有一無窮維的可
61、分商空間當(dāng)</p><p> 且僅當(dāng)X中存在一無窮維的商空間滿足其單位球面具有可數(shù)球覆蓋,且覆蓋</p><p><b> 半徑r<1.</b></p><p> 三?【23】不具有球覆蓋性質(zhì)的Banach空間</p><p> 若Banach空間X不具有球覆蓋性質(zhì),則對V£>0,|It>Ro及雙正</p&
62、gt;<p> 交系{(zi,z;))t∈J</p><p><b> C X</b></p><p><b> ?。?lt;/b></p><p><b> X+,s.t</b></p><p> ?。螅酰穑桑簦桑桑海欤伞埽保牛?lt;/p>
63、<p><b> ?。椋牛?lt;/b></p><p> 本文在此基礎(chǔ)上,主要是針對第二部分內(nèi)容得到若干結(jié)果.</p><p> cheng[20】給</p><p> 出了:若X為Gateaux可微性空間,則X具有球覆蓋性質(zhì)的充分必要條件</p><p> 是X+為w‘一可分的.這說明在Gateaux可
64、微性空間中,球覆蓋性質(zhì)是拓?fù)?lt;/p><p> 不變量.由凸集分離定理易證具有球覆蓋性質(zhì)的Banach空間X,其對偶空</p><p> 間X+是W+一可分的.然而,對偶空間X+為W+一可分的Banach空間x是</p><p> 否具有球覆蓋性質(zhì)呢(即文獻(xiàn)[20】中問題3)?本文通過在f∞上構(gòu)造不同的</p><p> 范數(shù)證明了B
65、anach空間X的球覆蓋性質(zhì)既不是線性同胚不變的,也不是在</p><p> 商映射下不變的,同時,它也不具有子空間的可繼承性.并且本文證明了具有</p><p> ?。拢茫械目蓴?shù)多個Banach空間,它們的乘積在無窮范數(shù)意義下也具有BCP.</p><p> 另外,本文在第三章中還給出了一個一致光滑的等價條件.</p><p><
66、b> 全文共分為三章:</b></p><p> 第一章,主要回顧了從Banach空間單位球出發(fā)研究Banach空間性質(zhì)的</p><p> 一些成果,并給出了本文的研究基礎(chǔ).</p><p> 第二章,主要是研究Banach空間X的球覆蓋性質(zhì).我們首先回顧一些預(yù)</p><p> 備知識,這些預(yù)備知識主要是本章涉
67、及的一些記號及基本定義和基本定理.接</p><p> ?。拢幔睿幔悖杩臻g的球覆蓋性質(zhì)與光滑性</p><p><b> ?。?lt;/b></p><p><b> 著給出了主要定理.</b></p><p> 第三章,本部分主要給出了一個類似光滑模的幾何常數(shù),得到了一個一致</p>
68、<p><b> 光滑的等價條件.</b></p><p> ?。拢幔睿幔悖杩臻g的球覆蓋性質(zhì)與光滑性</p><p><b> ?。?lt;/b></p><p><b> 第二章</b></p><p> Banach空間中的球覆蓋性質(zhì)</p><
69、;p> §2.1相關(guān)概念和性質(zhì)</p><p> 為證明主要結(jié)果,我們先給出一些定義和定理.不作特別聲明,本文總假</p><p> 設(shè)X是一實(shí)Banach空間,其對偶空間為X’.我們以Js又表示X的單位球</p><p> 面,Bx表示X的單位球;同樣地,以Sx。表示X‘的單位球面,</p><p><b>
70、; ?。拢?lt;/b></p><p><b> 示x+的單位球;</b></p><p> ?。拢ǎ?,r)表示x中以z為中心,半徑為r的閉球.且在不</p><p> 至于產(chǎn)生混淆時也以B(z,r)表示開球.</p><p><b> 定義2.1.1</b></p>
71、<p> ?。椋┓Q{研)r∈J為&的一個球覆蓋,若對V 7-∈,,日為內(nèi)部</p><p> 不含原點(diǎn)的閉球,且Sx</p><p><b> C</b></p><p><b> ?。昭校?lt;/b></p><p> ii)稱Banach空間x具有球覆蓋性質(zhì)(簡記為BCP),如果|
72、<zn】.篙產(chǎn)C</p><p><b> ?。?lt;/b></p><p> ,rn>0,IIXnII≥rn,使得,-毀C U B(zn,‰).</p><p> 定義2.1.2定義于X中開凸子集D上的一個廣義實(shí)值真函數(shù).廠稱為凸</p><p> 函數(shù),如果對V z,Y∈D及0≤A≤1,有</p>&
73、lt;p> ,(入z+(1一A)可)≤A,(z)+(1一A)f(y)</p><p> 顯然,,是凸的當(dāng)且僅當(dāng)喇(.廠)是X×R中的凸集.</p><p><b> 定義2.1.3</b></p><p> ?。刂虚_凸子集D上實(shí)值凸函數(shù),的次微分映射o/:D一2x’</p><p><b>
74、; 定義為</b></p><p> a.廠(z)={z+∈X+:Y(y)一,(z)≥(X+,Y—z),V Y∈D】.,z∈D</p><p><b> 定義2.1.4</b></p><p> ?。椋┒x于X中開凸子集D上的一個連續(xù)凸函數(shù),稱在</p><p> ?。剩奶幨牵牵幔簦澹幔酰晌⒌?,若存
75、在z+∈X+,使得對任意Y∈X,有</p><p> ?。欤椋恚劢z塑,上型一(z+,可)】.0</p><p> Banach空間的球覆蓋性質(zhì)與光滑性</p><p><b> ?。保?lt;/b></p><p> 此時,稱z’為,在z處的Gateaux微分.</p><p> ii)Banac
76、h空間X稱為是Gateaux可微空間,若任一定義于非空開凸集</p><p><b> ?。?c</b></p><p> X上的連續(xù)凸函數(shù)在D的—個稠密子集上處處Gateaux可微.</p><p> 定義2.1.5設(shè)C為Banach空間上的非空有界閉凸子集,稱點(diǎn)z∈C</p><p> 為C的一個暴露點(diǎn)(強(qiáng)暴露
77、點(diǎn)),若|z+∈X’,s.t</p><p><b> V</b></p><p><b> ?。佟剩?,Y≠z,有</b></p><p> 缸+,Y)<(X‘,z)(切片{可∈C:(z’,Y)>扛’,z)一Q)a>o構(gòu)成X∈C點(diǎn)處的局</p><p> 部基),相應(yīng)地,稱z’為C的一個暴露泛
78、函(強(qiáng)暴露泛函).若凸集C∈x+,</p><p> 我們可類似定義C的W+一暴露點(diǎn)(W+一強(qiáng)暴露點(diǎn)),但其W’一暴露泛函</p><p> ?。ǎ住粡?qiáng)暴露泛函)取自X而不是x”.</p><p> 顯然C∈X‘的W+一暴露點(diǎn)為C的暴露點(diǎn);若X是自反的(特殊地,</p><p> ?。貫橛邢蘧S),則W+一暴露點(diǎn)與暴露點(diǎn)一致.</p
79、><p><b> 定義2.1.6稱A</b></p><p><b> ?。?lt;/b></p><p><b> X+為賦范集,若j</b></p><p><b> ?。眩荆?,s.t V</b></p><p><b>
80、 z∈X,有</b></p><p> sup(z+,X)≥Q惻I</p><p><b> 正。EA</b></p><p><b> 定義2.1.7稱D</b></p><p><b> ?。?lt;/b></p><p> ?。兀?/p>
81、分離x中的點(diǎn),若對比∈x\{D),3x’∈D,</p><p> ?。螅簦ǎ亍?,z)>0.</p><p> 性質(zhì)2.1.8設(shè)P是定義于空間X上的Minkowski泛函,則有</p><p> i)P在X點(diǎn)處Gn亡en釓z(Frgc九e亡)可微且G耐en亂z(Fr∈c九e亡)微分是z+的充</p><p> 要條件是X’是驢的W+一暴
82、露點(diǎn)(W+一強(qiáng)暴露點(diǎn))且其暴露泛函(強(qiáng)暴露</p><p><b> 泛函)是X.</b></p><p> ii)X’∈ap x)當(dāng)且僅當(dāng)z‘∈C+,(z+,X)=p(z),其中C’定義為集C三</p><p> ?。勖搿剩兀海穑ǎ埽保┑臉O,即C+={.廠∈X。:l,(z)I≤1,V X∈C).</p><p&g
83、t; ?。拢幔睿幔悖杩臻g的球覆蓋性質(zhì)與光滑性</p><p> §2.2球覆蓋性質(zhì)不是同胚不變的</p><p> 首先,我們設(shè)入∈[0,II,并定義p:joo—呻R為</p><p> ?。穑ǎ剑欤椋恚螅酰?Iz(n)I、—童=(z(禮))∈z∞.</p><p> 此時可令”隊(duì)=刈?0+(1一入)p,其中”lI表示f∞
84、中的自然范數(shù).</p><p> 定理2.2.1【241弘=(z∞,I|.隊(duì))具有BCP的充分必要條件是A>i1.</p><p> 在證明該定理之前,我們先給出以下引理.</p><p> 引理2.2.2【25】任何可數(shù)無窮集必包含不可數(shù)的子集族,使得每個子集是</p><p> 無限的,且兩兩(相異)的交集是有限的.</p&
85、gt;<p> 引理2.2.3【24】設(shè){R)器1為一集合序列,其中R</p><p><b> ?。?lt;/b></p><p> N,F2=∞(Vn∈N).</p><p> 則存在{Gn)黯1,使得G霧=∞,Gn</p><p> 時,(甌N Gm)襻<oo.</p><p&g
86、t;<b> ?。?lt;/b></p><p> ?。遥ā搿剩危┣耶?dāng)m,凡∈N,m≠n</p><p> 證明:由芹=oo,F1</p><p><b> ?。?lt;/b></p><p> ?。?,對F1利用引理2.2.2知,|五={f1)刖,其</p><p> 中』帶=N,使
87、得,F2</p><p><b> ?。?lt;/b></p><p> ?。疲?,(F2)書=oo(w∈,)且當(dāng)∈,叩∈N,∈≠叩時,</p><p> ?。ㄅ遥钛桑В迹铮铮?lt;/p><p> 對vj≥1,定義晴1如下:</p><p> 磷。:{研1'n乃+1,</p><p
88、> 削肛死∽鳴+1礦鋤,</p><p> 當(dāng)3A∈五,(A N Fj+1)社=∞.</p><p> 因五不可數(shù),故j矸∈五,使得vj≥1,有(矸n聘1)孝<oo.</p><p> 注意到毋c F2,(F1)帶=∞.對尼利用引理2.2.2知,|五={砰)日,</p><p> 其中,孝=R,使得,砰C r1,(砰)樺=oo
89、(v6∈,)且當(dāng)∈,叩∈N,∈≠叩時,</p><p><b> ?。叮畹K)孝<∞.</b></p><p> Banach空間的球覆蓋性質(zhì)與光滑性</p><p> 對v歹≥2,定義硌1如下。</p><p><b> ?。保?lt;/b></p><p><b>
90、; 臻。=</b></p><p><b> 乃+1,</b></p><p><b> ?。?lt;/b></p><p> 當(dāng)VA∈五,(A n Fj+1)孝<OO,</p><p> 當(dāng)3A∈無,(A n乃+1)斧=oo.</p><p> 因五不可數(shù),
91、故j霹∈無,使得Ⅵ≥2,有(露n硌1)移<oo</p><p> 設(shè)對佗≥I,定義曰O≥n)滿足</p><p> ?。椋┛冢憧桑?c…c曰三Fj</p><p> ?。椋椋梗В剑埃扒遥ǖ穑钍铮保┘梗迹埃?lt;/p><p> 由(%1)孝=。o,%1</p><p><b> ?。?lt;/b>
92、;</p><p> ?。遥?,對曙1利用引理2.2.2,可找到一序列</p><p> ?。伞埃┢鳎睿保沟?,Ⅵ≥禮+1</p><p> 蚴刁“c曰c…c日三乃</p><p> iv)(可+1)孝=CO且(蹦n。Fjjn++1l,、孝<oo</p><p> 因此,我們得到一序列{四)罌1,使得<
93、/p><p><b> ?。牛?lt;/b></p><p><b> ?。?lt;/b></p><p><b> R,(四)社=00</b></p><p><b> ?。郑睢剩?,</b></p><p><b> 且</b
94、></p><p> ?。ㄋ模?j::)孝<00 Vm,n∈N,m≠n.</p><p> 故令Gn=研即可完成證明.</p><p> 接下來我們來證明定理2.2.I.</p><p> 定理2.2.1的證明:</p><p> 充分性:若I≥入>i1,此時,令z寺=:l:2en(en表示標(biāo)準(zhǔn)單位向量)
95、,</p><p> ?。保迹颍迹玻粒⒁獾剑桑欤鷦潱粒剑玻欤欤澹睢恚剑玻粒荆?,即Vn,B(z孝,7’)不包含原點(diǎn).</p><p> 下證tB(z孝,r))箍,即為墨的一個球覆蓋.</p><p> ?。拢幔睿幔悖杩臻g的球覆蓋性質(zhì)與光滑性</p><p><b> 13</b></p><p&g
96、t; 事實(shí)上,對Yu∈P,IIu隊(duì)=1,有Ilull≥1,p(u)≤1且IlulI=1告今</p><p><b> p(u)=1.</b></p><p> 由Iluil定義知,對尋>0,彤∈N,使得lu(j)l>|I讓0一譬.不失一般性,</p><p> 我們假設(shè)u(j)>0.</p><p><b&
97、gt; 因此</b></p><p> II哼一仳0A=AII哼一u|I+(1一A)p(哼一u)</p><p> ?。剑粒桑刹乓唬酰欤桑ǎ币唬粒穑ǎ酰?lt;/p><p> ?。剑恚幔惨唬酰埃螅酰?Iu(i)I)+(1一入)p(亂)</p><p><b> ?。魠s</b></p>
98、;<p><b> 如果</b></p><p> ?。惨唬酰ǎ辏埽螅酰?I仳(i)I(≤Ilull),</p><p><b> i7勺</b></p><p><b> 那么</b></p><p> ?。桑珊咭粊yI|^≤入llulI+(1一A)p(讓
99、)=IluilA=1<r.</p><p><b> 如果</b></p><p> ?。惨唬酰ǎ辏荆螅酰?Iu(i)I,</p><p><b> ?。簟伲?lt;/b></p><p><b> 那么</b></p><p> ?。桑桑灰唬酰桑欤粒?/p>
100、入(2一讓0))+(1一A)p(亂)</p><p> ?。迹粒ǎ惨唬欤祓嚕欤欤珜ぃǎ币唬幔穑ǎ酰?lt;/p><p> ≤A(1+與})+(1一入)=r</p><p> 因此,“∈B(哼,r).</p><p> 必要性:當(dāng)0≤入≤i1時,設(shè)xA具有球覆蓋性質(zhì),即|z竹∈2∞,lIzn隊(duì)≥</p><p>
101、 rn>0,Vn∈N,使得</p><p><b> ?。?。c</b></p><p><b> U B(%,h)</b></p><p> ?。拢幔睿幔悖杩臻g的球覆蓋性質(zhì)與光滑性</p><p> 現(xiàn)劃分{%)黯,為以下兩部分:</p><p> 研={zn:p(z
102、n)>o)蘭{‰,.</p><p><b> 和</b></p><p> ?。印海玻剑睿海穑ǎ睿剑铮?lt;/p><p> 則對‰,存在遞增的正整數(shù)序列{訊】.使得</p><p><b> ?。椋?lt;/b></p><p><b> ?。保?lt;/
103、b></p><p> 利用引理2.2.3,當(dāng)m,佗∈N,仇≠幾時,</p><p> ?。ǎ砥撸┟ⅲ?n{‰)是1)拳<oo</p><p><b> ∞</b></p><p> 令A=U{n七)芒1.規(guī)定{0.,]。:。=0.定義u∈{-1,1)N如下s</p><p><
104、;b> ?。睿?lt;/b></p><p> ?。酰悖椋剑笙Γ睢搿?;,,;}i耋£二釜八變。九,罌。.</p><p><b> 易知,</b></p><p> llullA=1,且Vn∈N,至多存在有限多個正整數(shù)i∈{仃_jc】-使得</p><p> sgnzn(i) =u(z).
105、</p><p><b> 因此</b></p><p><b> p(z)=</b></p><p> lim sup lz(n)</p><p><b> 住</b></p><p> ?。穑ǎ睿保剑穑ā耄穑ǎ酰荩穑ǎヒ唬眨?lt
106、;/p><p> ≥lim sup lzn(nk)一u(nk)</p><p><b> ?。?lt;/b></p><p><b> 即</b></p><p> ?。穑ā胍唬酰剑穑ā耄?lt;/p><p> 注意到,V X∈島,有p(z)=0.因此</p>&
107、lt;p><b> Vn∈N</b></p><p> ?。拢幔睿幔悖杩臻g的球覆蓋性質(zhì)與光滑性</p><p><b> ?。保?lt;/b></p><p> ?。穑ǎ睢眨剑穑ǎ睿?lt;/p><p><b> ?。郑睢剩?lt;/b></p><p&
108、gt;<b> 所以</b></p><p> zn一釓IIA=AIlzn—u0+(1一入加(zn—u)</p><p> ?。剑粒桑妫睢酰桑桑ǎ币蝗耄穑ǎ睿保?lt;/p><p> ≥入(1lxn0—1)+(1一A)0(zn)+1)</p><p> ?。剑桑桑睿妫桑粒薄踩耄荆欤桑睿欤欤痢荩颍睿?/p>
109、</p><p><b> 這表明,U g</b></p><p> ?。?B(zn,rn).矛盾!</p><p> 該定理表明球覆蓋性質(zhì)不是同胚不變的.同時,它對文獻(xiàn)【20】中的問題3</p><p><b> 給出了否定的回答.</b></p><p><b
110、> 推論2.2.4</b></p><p> ?。拢茫胁痪哂型卟蛔冃裕?lt;/p><p> 證明:利用定理2.2.1,取A=i1,x{=(P,II。鴨)不具有BCP.</p><p> 而?。粒剑?,X1=(P,II?111)具有BCP.并且II?№與”111等價,由此說</p><p> 明,BCP不具有同胚不變性.
111、</p><p> 推論2.2.5若Banach空間X具有BCP,則其對偶空間X+是W’一可</p><p><b> 分的,但反之不真.</b></p><p> 推論2.2.6[24】BCP不能遺傳到商空間上.</p><p> 證明:令X=f∞,Xo=Co.記[.】:X-----4 X/Xo為商映射.商范數(shù)
112、”|I</p><p><b> 定義為t</b></p><p> ?。保桑郏保保桑剑穑ǎ?lt;/p><p> ?。诌湃啊剩兀兀铮?lt;/p><p> 由定理2.2.1知,不存在可數(shù)球族{B(zn,rn))箍1(其中p(zn)≥rn>0),使</p><p><b>
113、00</b></p><p> 得S三{z∈z∞:p(z)=11</p><p><b> ?。?lt;/b></p><p> ?。?B(xn,%).注意到Co三{z∈f∞:p(x)=01.</p><p><b> 付=1</b></p><p> 因此,X/
114、Xo的單位球面S■‰不能被X/Xo中可數(shù)多個不含x/%原點(diǎn)的</p><p><b> 球所覆蓋.</b></p><p> ?。拢幔睿幔悖杩臻g的球覆蓋性質(zhì)與光滑性</p><p> 下面的推論表明,球覆蓋性質(zhì)不能遺傳到子空間上.</p><p><b> ?。保?lt;/b></p>
115、<p> 推論2.2.71241</p><p> P中存在不具有球覆蓋性質(zhì)的閉子空間.</p><p> 證明;如定理2.2.1定義Xx,令入=i1,則lI.嶺={(11.1l+P)且x§不具</p><p> 有球覆蓋性質(zhì).因xi=(f∞)’=f1 o若是W+一可分的,故j{z:)黯1</p><p> 使得
116、{z:)甚。在Bxi中W+一稠密.</p><p><b> Z</b></p><p> 定義T:X≥一f∞為:</p><p><b> ?。泔L(fēng):,</b></p><p> ?。裕剑ǎǎ?,z))黯1</p><p><b> 比∈強(qiáng)</b>
117、;</p><p><b> ~</b></p><p><b> ””2</b></p><p> ?。欤桑裕埃剑螅酰睿?lt;/p><p> l<z:,z)I.又由{z:】-黯?在??;中的伽‘一稠密性知,IITxll=11211{‘</p><p> 即丁是一等距同
118、構(gòu).因X{不具有球覆蓋性質(zhì),故TX{亦不具有球覆蓋性質(zhì).</p><p> §2.3乘積空間的球覆蓋性質(zhì)</p><p> 本節(jié)證明了:具有BCP的可數(shù)多個Banach空間,它們的乘積在無窮范</p><p> 數(shù)意義下也具有BCP.</p><p> 在給出主要定理之前,先看如下已知定理2.3.1.</p>
119、<p> 定理2.3.11231設(shè)x為Banach空間,</p><p><b> ?。怼剩?lt;/b></p><p> U No,{玩)銎1∈X.則</p><p><b> j</b></p><p> ?。伲椤剩遥兀?,II璣I|>ri>0,s.t.趺c U JEi(璣,n)的充
120、要條件是對硎?0在</p><p> ?。妫├洠鄙系拿總€選擇妒,{妒(甄))罌1都正定地分離X中的點(diǎn),其中No定義</p><p><b> 為可數(shù)集的勢.</b></p><p><b> ?。埃?lt;/b></p><p> 定理2.3.2設(shè)(%,11.1In)7/,=1,2…為Banach空
121、間,令X=(兀%,11.</p><p><b> ?。睿剑?lt;/b></p><p><b> ?。铮?lt;/b></p><p> II∞)其中忙|I∞=sup Ilzn‰比=(Xn)罌1∈n.k.若對‰,墨具有BCP,</p><p><b> 則X具有BCP.</b>&l
122、t;/p><p><b> ?。?lt;/b></p><p><b> ?。睿剑?lt;/b></p><p><b> ?</b></p><p> Banach空間的球覆蓋性質(zhì)與光滑性</p><p><b> ?。保?lt;/b></p
123、><p> 證明:若對Vn,K具有BCP,由定理2.3.1知,j{z:n’)罌1 C既使得</p><p> 對圳z,>11n的每個選擇妒,{妒(z:n’))罌,正分離矗中的點(diǎn).</p><p><b> 記</b></p><p> 霹n’=(o,…,z:n’,0,…)∈II jo</p><p
124、><b> ?。睿剑?lt;/b></p><p><b> ?。睿簦?lt;/b></p><p><b> i,n∈N</b></p><p><b> 貝o</b></p><p> ?。幔桑赡睢欤桑铮铮荩ǎ?,…,壚(z:n’),0,…):妒是a
125、Ilz:n’lln的—僦擇】.Vi,佗∈N</p><p><b> ?。睿簦?lt;/b></p><p> 于是j{墨n’h仃∈N C.毀,使得對訓(xùn)毒幾>11∞的每個選擇≯,如(霹n’)hn∈N正分</p><p><b> 離X中的點(diǎn).</b></p><p><b> 否則,<
126、;/b></p><p> ?。诤粒睢剩伞薜囊粋€選擇而,使得{而(墨竹’))伽∈N不能正分離X中的</p><p><b> 點(diǎn).</b></p><p> 即|o≠玩∈X,使得,對V礦∈{而(毒n’)hn∈N有(礦,-0)≤0.</p><p> 不妨設(shè)50中第k個分量z乎’不為0.</p>
127、<p><b> 則</b></p><p> ((o,…,伽(z5七’),0,…),_0)≤0.</p><p><b> kth</b></p><p> 其中‰是圳z:MII七的一個選擇.</p><p> 從而(‰(z≯’),z乎’)≤0</p><
128、;p><b> 故X具有BCP.</b></p><p><b> V</b></p><p><b> ?。椋?!</b></p><p> Banach空間的球覆蓋性質(zhì)與光滑性</p><p><b> ?。保?lt;/b></p>
129、<p><b> 第三章</b></p><p><b> 一致光滑的等價條件</b></p><p> 我們知道,Banach空間的各種凸性和光滑性以及范數(shù)可微性的研究,在</p><p> 最佳逼近、不動點(diǎn)原理上有重要應(yīng)用.而凸性模、光滑模、一致正規(guī)結(jié)構(gòu)常數(shù)</p><p>
130、; 等Banach空間幾何常數(shù)給出了該空間相應(yīng)幾何性質(zhì)的定量刻畫.本部分給</p><p> 出了一個類似光滑模的幾何常數(shù),得到了一個一致光滑的等價條件.</p><p> §3.1相關(guān)概念和性質(zhì)</p><p> 定義3.1.1一致光滑</p><p> ?。拢幔睿幔悖杩臻gX稱為是一致光滑的,如果對Ve>0,劭>0,使得當(dāng)
131、</p><p> ?。?,Y∈X,z∈-s支,IlylI<6時,</p><p> IJz+秒lI+IIz一秒|I<2+£llylI</p><p> 定義3.1.2光滑模</p><p><b> 定義實(shí)函數(shù)</b></p><p> ?。剩模ǘ。海螅酰鸨O(jiān)生業(yè)掣竺型一1(?。荆铮?lt
132、;/p><p><b> ?。?lt;/b></p><p><b> 稱</b></p><p> px('r):[0,oo)_[0,00)</p><p><b> 是X的光滑模.</b></p><p> 易見,X是一致光滑的充要條件是鼉皿_0&l
133、t;/p><p> 定義3.1.3定義實(shí)函數(shù)</p><p> ?。穑欤ǎ罚海郏埃?。o)一[0,o。)</p><p><b> ?。ǘ。撸铮?lt;/b></p><p> ?。拢幔睿幔悖杩臻g的球覆蓋性質(zhì)與光滑性</p><p> ∥x T)=sup min{llz+7-秒0—1,Ilz一7
134、-引I一1)</p><p><b> ?。牛樱?lt;/b></p><p><b> 計>0</b></p><p><b> 19</b></p><p><b> 定義3.1.4</b></p><p><b&g
135、t; Gateaux可微</b></p><p> ?。拢幔睿幔悖杩臻gX的范數(shù)說成是Gateaux可微的,如果對比o∈sx,Y∈</p><p> ?。?,E>0,|6三6(E,XO,Y)>0和數(shù)D(xo,可),使得</p><p> 定理3.1.5【叫設(shè)X是Banach空間,則以下的陳述等價:</p><p> ?。ǎ保?/p>
136、一致光滑的;</p><p> (2)x‘是一致凸的;</p><p> (3)X的范數(shù)是一致Frechet可微的.</p><p> 定理3.1.6凸集分離定理</p><p> 設(shè)X為賦范空間,M是x的子空間,XO∈X,d=d(xo,M)>0.</p><p> 貝0 jz+∈X+使得</p>
137、<p> ?。ǎ保ǎ剑埃ǎ剩掎埽?lt;/p><p> ?。ǎ玻ǎ铮剑洌?lt;/p><p> ?。ǎ常┟Α桑剑保?lt;/p><p> §3.2一致光滑的等價條件</p><p><b> 我們知道,若定義</b></p><p> 蹦£)_刪in∈
138、f婦max{1]z+剮I|.1,]ix-E訓(xùn)一1】.</p><p><b> 垤∈(0)2)</b></p><p> 有:X一致凸錯67x(E)>0</p><p> 垤∈(0,2)(文獻(xiàn)[33])</p><p> ?。拢幔睿幔悖杩臻g的球覆蓋性質(zhì)與光滑性</p><p> 從而提出下
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