问答题
设X和YBanach空间,F∈BL(X,Y)。设R(F)和Z(F)分别是F的值域空间和零空间。证明R(F)在Y中是闭的当且仅当R(F)与X/Z(F)线性同胚。
【正确答案】设Z=Z(F)且R(F)在Y中是闭的。定义G:X/Z→R(F)为
G(x+Z)=F(x), x∈X。
G是线性的且为满射。若G(x+Z)=0,则F(x)=0,即x∈Z,也就是说x+Z是X/z中的零元。所以G是双射。对X中任意x,存在Z中序列{zn}使得‖x+zn‖→‖x+Z‖。任取n有
‖G(x+Z)‖=‖F(x)‖=‖F(x+zn)‖≤‖F‖ ‖x+zn‖
令n→∞有
‖G(x+Z)‖≤‖F‖ ‖x+Z‖
所以G是连续的。由于X/Z和R(F)均是Banach空间,所以由开映射定理知G是开映射。即G-1是连续的。所以G是线性同胚。
反过来,设R(F)与X/Z线性同胚。则由于X/Z是Banach空间,所以R(F)也是Banach空间。从而R(F)在y中是闭的。这就完成了证明。
【答案解析】