问答题
设X是赋范空间,x,Y∈X,‖x‖=‖y‖=1,x≠Y。证明:若X是严格凸的,则对0<t<1,
‖tx+(1-t)y‖<1 (5)
再证明若任取x,y∈X,‖x‖=‖y‖=1,且x≠y时,都存在0<t<1,使得(5)式成立,则X是严格凸的。
【正确答案】设0<t0<1且
‖t0x+(1-t0)y‖<1 (6)
设z=t0x+(1-t0)y。若0<t<t0,设s=t/t0,则0<s<1。因为‖z‖<1,‖y‖=1,所以有
SZ+(1-s)y=st0x+[s(1-t0)+1-s]y=tx+(1-t)y,
‖tx+(1-t)y‖≤‖sz‖+‖(1-s)y‖<1
若t0<t<1,设s=(1-t)/(1-t0),则0<s<1且
sz+(1-s)x=(st0+1-s)x+s(1-t0)y=tx+(1-t)y,
‖tx+(1-t)y‖≤‖sz‖+‖(1-s)x‖<1
所以若(6)式对某个t0成立,则(5)式对0<t<1是成立的。若X是严格凸的,则(6)式成立,其中t0=1/2。这就证明了问题的两部分。
【答案解析】