Arzelà–Ascolis teorem

Fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Hopp til navigering Hopp til søk

Arzelà–Ascolis teorem, også kalt Ascoli–Arzelàs teorem eller bare Ascolis teorem er et viktig resultat innen matematisk analyse og gir nødvendige (og tilstrekkelige) betingelser for hvorvidt en familie av reelle kontinuerlige funksjoner, definert over et topologisk rom med visse egenskaper, har en uniformt kontinuerlig delfølge. Teoremet kommer i flere varianter, der både betingelser og implikasjoner er formuliert på forskjellige måter i forskjellige kilder.

Teoremet er kalt opp etter de italienske matematikerne Cesare Arzelà og Giulio Ascoli. Ascoli oppdaget at grensen av en funksjonsfølge der alle funksjoner er kontinuerlige med bunden varians også må være kontinuerlig, og introduserte dermed (i 1883) begrepet ekvikontinuerlig og satte opp de nødvendige betingelsene for at teoremet skal holde.[1] At dette også er tilstrekkelig ble bevist av Arzelà i 1889.[2]

Formulering[rediger | rediger kilde]

Arzelà–Ascolis teorem kan formuleres på følgende måte:[3] La være en følge av reelle uniformt ekvikontinuerlige funksjoner, det vil si at for hver funksjon , så er

og for en gitt , så finnes en slik at

hvis , og dette gjelder (med de samme konstantene ) for alle funksjoner , for alle . Da finnes en delfølge og en kontinuerlig funksjon slik at konvergerer uniformt til f på alle kompakte delmengder av .

Formuleringen over gir tilstrekkelige betingelser, men ikke nødvendige; det viser at hvis betingelsene er oppfylt, så finnes en konvergent delfølge. Det motsatte er imidlertid også sant – hvis en slik konvergent delfølge eksisterer, så er delfølgen en familie som er ekvikontinuerlig og bundet – og regnes av og til som en del av teoremet.

Dette kan, mer generelt, formuleres slik:[4]

  1. Hvis X er et kompakt Hausdorff-rom og F en ekvikontinuerlig, punktvis bundet familie av funksjoner, så er F totalt bundet og lukningen av F er kompakt.
  2. Hvis X er et lukket σ-kompakt Hausdorff-rom, og en følge av ekvikontinuerlige, punktvis bunktvis bundede funksjoner, så finnes det en konvergent delfølge av slik at denne konvergerer uniformt til en kontinuerlig funksjon .

Referanser[rediger | rediger kilde]

  1. ^ Aull, C.E., Lowen, R., red. (1997). Handbook of the History of General Topology. Springer. s. 366. ISBN 978-94-017-0468-7. 
  2. ^ J. Tinsley Oden, Leszek Demkowicz (2018). Applied Functional Analysis (Tredje utgave utg.). CRC Press. ISBN 978-1498761147. 
  3. ^ Lawrence C. Evans (2010). Partial Differential Equations. 19 (2 utg.). USA: American Mathematical Society. s. 721–722. ISBN 978-0-8218-4974-3. 
  4. ^ Gerald B. Folland (1984). Real analysis – modern techniques and their applications. USA: Wiley-Interscience. s. 131. ISBN 0-471-80958-6.