Кіріспе
Математикада сызықтық формалардың векторлық кеңістігі. Математикада кез келген векторлық кеңістіктің, оған сәйкес келетін қос векторлық кеңістігі (немесе қысқаша, қос кеңістік) болады, ол осы кеңістіктегі барлық сызықтық формалардан тұрады және тұрақтылармен нүктелік қосу және скалярлық көбейту арқылы векторлық кеңістік құрылымына ие. Жоғарыда анықталғандай, қос кеңістік барлық векторлық кеңістіктер үшін анықталады және түсініксіздікті болдырмау үшін алгебралық қос кеңістік деп те аталуы мүмкін. Топологиялық векторлық кеңістік үшін анықталғанда, үздіксіз сызықтық функционалдарға сәйкес келетін үздіксіз қос кеңістік деп аталатын, қос кеңістіктің кіші кеңістігі болады. Қос векторлық кеңістіктер векторлық кеңістіктерді қолданатын математиканың көптеген салаларында қолданылады, мысалы, шекті өлшемді векторлық кеңістіктермен тензорлық талдауда. Функциялардың векторлық кеңістіктеріне (әдетте шексіз өлшемді) қолданғанда, қос кеңістіктер өлшемдерді, таралымдарды және Гильберт кеңістіктерін сипаттау үшін қолданылады. Осылайша, қос кеңістік функционалдық талдаудағы маңызды ұғым болып табылады. Дуаль үшін бұрынғы терминдерге polarer Raum [Hahn 1927], espace conjugué, жанама кеңістік [Alaoglu 1940] және transponierter Raum [Schauder 1930] және [Banach 1932] жатады. "Дуаль" термині Bourbaki 1938 жылы енгізілген.
In mathematics, any vector space has a corresponding dual vector space (or just dual space for short) consisting of all linear forms on together with the vector space structure of pointwise addition and scalar multiplication by constants. The dual space as defined above is defined for all vector spaces, and to avoid ambiguity may also be called the algebraic dual space. When defined for a topological vector space, there is a subspace of the dual space, corresponding to continuous linear functionals, called the continuous dual space. Dual vector spaces find application in many branches of mathematics that use vector spaces, such as in tensor analysis with finite dimensional vector spaces. When applied to vector spaces of functions (which are typically infinite dimensional), dual spaces are used to describe measures, distributions, and Hilbert spaces. Consequently, the dual space is an important concept in functional analysis. Early terms for dual include polarer Raum [Hahn 1927], espace conjugué, adjoint space [Alaoglu 1940], and transponierter Raum [Schauder 1930] and [Banach 1932]. The term dual is due to Bourbaki 1938.
Алгебралық қос кеңістік
Кез келген өрістегі векторлық кеңістік берілгенде, (алгебралық) қос кеңістік (немесе ) — барлық сызықтық бейнелеулердің (сызықтық функционалдардың) жиыны ретінде анықталады. Сызықтық бейнелеулер векторлық кеңістіктің гомоморфизмдері болғандықтан, қос кеңістікті немесе деп белгілеуге болады. Бұл жұптастыру табиғи жұптастыру деп аталатын дегенерацияланбаған билинейлік бейнелеуді анықтайды.
Дуаль- дуалға инъекция
Табиғи гомоморфизм бар ең қос дуалға дейін, барлық үшін анықталған . Басқаша айтқанда, егер бағалау картасы арқылы анықталса, онда карта ретінде анықталады. Бұл карта әрқашан инъективті; Шындығында, шекті өлшемді векторлық кеңістіктің екі еселік дуалмен изоморфизмі – табиғи изоморфизмнің классикалық мысалы. Шексіз өлшемді Гильберт кеңістіктері өздерінің алгебралық екі еселік дуалдарымен емес, керісінше үздіксіз екі еселік дуалдарымен изоморф.
Indeed, the isomorphism of a finite dimensional vector space with its double dual is an archetypal example of a natural isomorphism. Infinite dimensional Hilbert spaces are not isomorphic to their algebraic double duals, but instead to their continuous double duals.
Жалғаспалы қос кеңістік
Топологиялық векторлық кеңістіктермен жұмыс істегенде, кеңістіктен базалық өріске (немесе ) дейінгі үздіксіз сызықтық функционалдар ерекше маңызды. Бұл "тоқтамалы қос кеңістік" немесе "топологиялық қос кеңістік" ұғымын тудырады, ол алгебралық қос кеңістіктің сызықтық кіші кеңістігі болып табылады, және деп белгіленеді. Кез келген шекті өлшемді нормаланған векторлық кеңістік немесе, мысалы, евклидтік n кеңістігі үшін, үздіксіз қос кеңістік және алгебралық қос кеңістік сәйкес келеді. Алайда, бұл кез келген шексіз өлшемді нормаланған кеңістік үшін дұрыс емес, бұл үздіксіз емес сызықтық бейнелеулер мысалынан көрінеді. Дегенмен, топологиялық векторлық кеңістіктер теориясында "тоқтамалы қос кеңістік" және "топологиялық қос кеңістік" терминдері жиі "қос кеңістік" деп ауыстырылады. Топологиялық векторлық кеңістік үшін оның үздіксіз қос кеңістігі, топологиялық қос кеңістігі немесе жай ғана қос кеңістігі (топологиялық векторлық кеңістіктер теориясы мағынасында) – барлық үздіксіз сызықтық функционалдардың кеңістігі ретінде анықталады. Үздіксіз қос кеңістіктердің маңызды мысалдары: тығыз қолдау функцияларының кеңістігі және оның қос кеңістігі – кез келген таралымдар (жалпыланған функциялар) кеңістігі; кез келген қолдау функцияларының кеңістігі және оның қос кеңістігі – тығыз қолдау таралымдары кеңістігі; және тез азаятын қолдау функцияларының кеңістігі – Шварц кеңістігі, және оның қос кеңістігі – қалыпты таралымдар (баяу өсетін таралымдар) кеңістігі, жалпыланған функциялар теориясында.
Important examples for continuous dual spaces are the space of compactly supported test functions and its dual the space of arbitrary distributions (generalized functions); the space of arbitrary test functions and its dual the space of compactly supported distributions; and the space of rapidly decreasing test functions the Schwartz space, and its dual the space of tempered distributions (slowly growing distributions) in the theory of generalized functions.
Қасиеттері
Егер X – Хаусдорф топологиялық векторлық кеңістік (TVS) болса, онда X кеңістігінің үздіксіз қос кеңістігі, X кеңістігінің толықтырылуының үздіксіз қос кеңістігімен сәйкес келеді.
Қосымша қасиеттері
Егер нормаланған кеңістік V-нің дуалы бөлінетін болса, онда V кеңістігінің өзі де бөлінеді. Керісіне, бұл рас емес: мысалы, ℓ¹ кеңістігі бөлінеді, бірақ оның дуалы ℓ∞ бөлінбейді.