Кіріспе
Функционалдық талдаудағы толық метрикалық кеңістік болатын жергілікті дөңес топологиялық векторлық кеңістік – Фреше кеңістіктері. Функционалдық талдау және математиканың осымен байланысты салаларында Морис Фреше атымен аталатын Фреше кеңістіктері – ерекше топологиялық векторлық кеңістіктер. Олар Банах кеңістіктерінің (нормамен шақырылған метрикаға қатысты толыққанды нормаланған векторлық кеңістіктер) жалпыламасы болып табылады. Барлық Банах және Гильберт кеңістіктері Фреше кеңістіктері болып табылады. Шеңберсіз дифференциалданатын функциялар кеңістіктері Фреше кеңістіктерінің әдеттегі мысалдары болып табылады, олардың көпшілігі әдетте Банах кеңістіктері емес. Фреше кеңістігі – жергілікті дөңес, метрикаланатын топологиялық векторлық кеңістік (TVS), ол TVS ретінде толық, яғни оның кез келген Коши тізбегі оның бір нүктесіне жақындайды (қосымша мәліметтер үшін төменгі жазбаны қараңыз). Маңызды ескерту: Барлық авторлар Фреше кеңістігінің жергілікті дөңес болуын талап етпейді (бұл туралы төменде талқыланады). Кез келген Фреше кеңістігінің топологиясы аударма инвариантты толық метрикамен шақырылады. Керісінше, егер жергілікті дөңес кеңістіктің топологиясы аударма инвариантты толық метрикамен шақырылса, онда ол Фреше кеңістігі болып табылады. Фреше алғаш рет «Банах кеңістігі» терминін қолданды, ал Банах өз кезегінде жергілікті дөңес болу талабы жоқ толық метрикаланатын топологиялық векторлық кеңістікті білдіру үшін «Фреше кеңістігі» терминін ойлап тапты (мұндай кеңістік қазір көбінесе «F кеңістігі» деп аталады). Жергілікті дөңес болу талабын Николас Бурбаки кейінірек қосты. Көптеген авторлардың (мысалы, Шефер) «F кеңістігі» терминін (жергілікті дөңес) Фреше кеңістігін білдіру үшін қолданатынын, ал басқалары «Фреше кеңістігінің» жергілікті дөңес болуын талап етпейтінін атап өткен жөн. Сонымен қатар, кейбір авторлар тіпті «F кеңістігі» және «Фреше кеңістігі» терминдерін бір-бірінің орнына қолданады. Математикалық әдебиеттерді оқығанда, оқырман кітаптың немесе мақаланың «F кеңістігі» және «Фреше кеңістігі» анықтамасы жергілікті дөңес болуын талап ететінін тексеруі ұсынылады.
Fréchet spaces in functional analysis
In functional analysis and related areas of mathematics, Fréchet spaces, named after Maurice Fréchet, are special topological vector spaces. They are generalizations of Banach spaces (normed vector spaces that are complete with respect to the metric induced by the norm). All Banach and Hilbert spaces are Fréchet spaces. Spaces of infinitely differentiable functions are typical examples of Fréchet spaces, many of which are typically not Banach spaces. A Fréchet space is defined to be a locally convex metrizable topological vector space (TVS) that is complete as a TVS, meaning that every Cauchy sequence in converges to some point in (see footnote for more details). Important note: Not all authors require that a Fréchet space be locally convex (discussed below). The topology of every Fréchet space is induced by some translation invariant complete metric. Conversely, if the topology of a locally convex space is induced by a translation invariant complete metric then is a Fréchet space. Fréchet was the first to use the term "Banach space" and Banach in turn then coined the term "Fréchet space" to mean a complete metrizable topological vector space, without the local convexity requirement (such a space is today often called an "F space"). The local convexity requirement was added later by Nicolas Bourbaki. It's important to note that a sizable number of authors (e. g. Schaefer) use "F space" to mean a (locally convex) Fréchet space while others do not require that a "Fréchet space" be locally convex. Moreover, some authors even use "F space" and "Fréchet space" interchangeably. When reading mathematical literature, it is recommended that a reader always check whether the book's or article's definition of "F space" and "Fréchet space" requires local convexity.
Анықтамалар
Фреше кеңістіктерін екі эквивалентті тәсілмен анықтауға болады: біріншісі аударма инвариантты метриканы пайдаланады, екіншісі – семинормалардың саналатын жиынтығын.
Банах кеңістіктерімен салыстыру
Банах кеңістіктерінен өзгеше, толық түрлену инвариантты метрикасы міндетті түрде нормадан туындамайды. Дегенмен, Фреше кеңістігінің топологиясы жалпы паранормадан және F-нормадан (F – Фреше деп белгіленеді) туындайды. Фреше кеңістіктерінің топологиялық құрылымы норманың болмауы мүмкін болғандықтан Банах кеңістіктеріне қарағанда күрделірек болғанымен, функционалдық талдаудың көптеген маңызды теоремалары, мысалы, ашық бейнелеу теоремасы, жабық график теоремасы және Банах-Штайнхаус теоремасы бұрынғысынша қолданылады.
Таза функционалдық талдаудан
Әрбір Банах кеңістігі Фреше кеңістігі болып табылады, себебі норма аудармаға тәуелсіз емес метриканы тудырады және кеңістік осы метрикаға қатысты толықтырылған. Нақты мәнді тізбектердің барлық жиыны (сонымен қатар белгіленеді) тізбектің k-шы мүшесінің абсолюттік мәнін оның k-шы семинармы деп анықтасақ, Фреше кеңістігіне айналады. Осы Фреше кеңістігіндегі жуысу элемент бойынша жуысуға баламалы.
Андерсонның Кедек теоремасы
Андерсон-Кедек теоремасында сипатталған гомеоморфизм қажетті түрде сызықты емес болуы мүмкін екеніне назар аударыңыз.
Жалпылау
Егер кеңістік жергілікті дөңес болу талабын қалдырсақ, F кеңістіктерін аламыз: толық, аудармаға қатысты өзгермейтін метрикасы бар векторлық кеңістіктер. LF кеңістіктері – Fréchet кеңістіктерінің санаулы индуктивті лимиті.