问答题 设X和Y是Banach空间,F:X→Y是单的有界线性映射。证明F的值域R(F)在Y中是闭的当且仅当F-1:R(F)→X是有界的。
【正确答案】设Y1=R(F)在Y中是闭的。因Y是Banach空间,所以Y1也是Banach空间。进而,F:X→Y1是有界线性的且为双射。又X是Banach空间,所以由有界逆定理知F-1是连续的。
   反过来,设F-1 :Y1→X是有界线性映射,其中Y1=R(F)。设y∈Y1,则存在Y1中的序列{yn}使得yn→y。设F-1(yn)=xn,则
   ‖xn-xm‖=‖F-1(yn-ym)‖≤‖F-1‖ ‖yn-ym
   由于{yn}在Y中收敛,所以{yn}是柯西列,从而{xn}是X中的柯西列。所以{xn}在X中收敛。若xn→x,则由F的连续性知F(xn)→F(x),即yn→F(x)。所以y=F(x)∈Y1。这就证明了Y1在Y中是闭的。
【答案解析】