Teorema de F. Riesz

Summary

El teorema de F. Riesz (llamado así por el matemático húngaro Frigyes Riesz (1880-1956)) es una proposición importante en análisis funcional, que establece que un espacio vectorial topológico (EVT) de Hausdorff es de dimensión finita si y solo si es localmente compacto. El teorema y sus consecuencias se utilizan de forma ubicua en el análisis funcional, a menudo sin mencionarlo explícitamente.

Enunciado

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En primer lugar, debe recordarse que un espacio vectorial topológico (EVT)   es de Hausdorff si y solo si el conjunto unitario   que consta exclusivamente del origen es un subconjunto cerrado de  . Una aplicación entre dos EVT se denomina isomorfismo EVT o isomorfismo en la categoría de EVT si es un homeomorfismo lineal.

Teorema de F. Riesz[1][2]

Un EVT de Hausdorff   sobre el cuerpo   (  es el conjunto de los números reales o complejos) es de dimensión finita si y sólo si es localmente compacto (o equivalentemente, si y sólo si incluye un entorno compacto del origen). En este caso,   es un EVT isomorfo sobre  .

Consecuencias

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En todo momento,   son EVTs (no necesariamente de Hausdorff), siendo   un espacio vectorial de dimensión finita.

  • Cada subespacio vectorial de dimensión finita de un EVT de Hausdorff es un subespacio cerrado.[1]
  • Todos los EVTs de Hausdorff de dimensión finita son espacios de Banach y todas las normas en dicho espacio son equivalentes.[1]
  • Cerrado + de dimensión finita está cerrado: Si   es un subespacio vectorial cerrado de un EVT   y si   es un subespacio vectorial de dimensión finita de   ( , y   no son necesariamente de Hausdorff), entonces   es un subespacio vectorial cerrado de  .[1]
  • Cada isomorfismo del espacio vectorial (es decir, una función biyectiva lineal) entre dos EVTs de Hausdorff de dimensión finita es un isomorfismo entre EVTs.[1]
  • Singularidad de la topología: Si   es un espacio vectorial de dimensión finita y si   y   son dos topologías sobre EVT de Hausdorff en  , entonces  .[1]
  • Dominio de dimensión finita: Una aplicación lineal   entre EVT de Hausdorff es necesariamente continua.[1]
    • En particular, cada funcional lineal de un EVT de Hausdorff de dimensión finita es continuo.
  • Rango de dimensión finita: Cualquier aplicación lineal sobreyectiva   continuo con un rango de dimensión finita de Hausdorff es una aplicación abierta[1]​ y, por lo tanto, un homomorfismo topológico.

En particular, el rango de   es EVT-isomorfo a  

  • Un EVT   (no necesariamente de Hausdorff) es localmente compacto si y solo si   es de dimensión finita.
  • La envolvente convexa de un espacio compacto de un EVT de Hausdorff de dimensión finita es compacta.[1]
    • Esto implica, en particular, que el recubrimiento convexo de un conjunto compacto es igual al recubrimiento convexo cerrado de ese conjunto.
  • Un EVT de Hausdorff localmente acotado con la propiedad de Heine-Borel es necesariamente de dimensión finita.[2]

Véase también

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Referencias

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  1. a b c d e f g h i Narici y Beckenstein, 2011, pp. 101-105.
  2. a b Rudin, 1991, pp. 7-18.

Bibliografía

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  • Rudin, Walter (1991). Functional Analysis. International Series in Pure and Applied Mathematics 8 (Second edición). New York, NY: McGraw Hill Education. ISBN 978-0-07-054236-5. OCLC 21163277. 
  • Narici, Lawrence; Beckenstein, Edward (2011). Topological Vector Spaces. Pure and applied mathematics (Second edición). Boca Raton, FL: CRC Press. ISBN 978-1584888666. OCLC 144216834. 
  • Schaefer, Helmut H.; Wolff, Manfred P. (1999). Topological Vector Spaces. GTM 8 (Second edición). New York, NY: Springer New York Imprint Springer. ISBN 978-1-4612-7155-0. OCLC 840278135. 
  • Trèves, François (2006) [​1967​]. Topological Vector Spaces, Distributions and Kernels. Mineola, N.Y.: Dover Publications. ISBN 978-0-486-45352-1. OCLC 853623322. 
  •   Datos: Q97279461