问答题
设x是赋范空间X≠{0}的任一个元,证明
‖x‖=sup{|f(x)|:f∈X',‖f‖=1}
由此推出若对所有X'中的f有f(x)=0,则x=0
【正确答案】设a∈X,a≠0。存在x'中的f使得f(a)=‖a‖且‖f‖=1
所以X'包含元素f且‖f‖=1,集合
S={|f(x)|:f∈X',‖f‖=1}
是非空的。若x=0,则S仅包含0,且supS=0=‖x‖
设x≠0,则存在f∈X'使得f(x)=‖x‖且‖f‖=1。这就证明了S包含‖x‖。另一方面,若f∈X'且‖f‖=1,则
|f(x)|≤‖f‖‖x‖=‖x‖
这就证明了‖x‖是S的上界。所以sups=‖x‖
若对所有X'中的f都有f(x)=0,则S仅包含0。这种情形,‖x‖=supS=0,所以x=0
【答案解析】