1问答题若对赋范空间X中每个非零x,存在X中唯一的f使得 f(x)=‖x‖, ‖f‖=1, (1) 则称X是光滑的。证明: (a)若X是光滑的,Y是X的子空间,则Y是光滑的。 (b)若X是严格凸的,则X是光滑的。
2问答题设X为Banach空间,Y为赋范空间,F:X→Y为线性算子。假设任取{xn}为X中序列使得xn→0且{F(xn)}为柯西列,则在Y中必有F(xn)→0。求证:F∈BL(X,Y)
3问答题设H为Hilbert空间,A∈BL(H)。求证: (a)A为紧算子当且仅当A*A为紧算子。 (b)若A为紧的,则A*为紧的。
4问答题设X=C1[a,b],即为[a,b]上所有连续可微函数空间。对x∈Y,令 ‖x‖=‖x‖∞+‖x‖∞ ‖x‖1=|x(a)|+‖x‖∞, 其中x是x导数。证明X赋有上面任一个范数都是Banach空间。再证明对X中所有x, ‖x‖1≤‖x‖≤(b-a+1)‖x‖1, 且常数b=a+1是最佳的。
5问答题设X和Y都是Banach空间。证明乘积空间X×Y,赋有范数 ‖(x,y)‖=‖x‖+‖y‖, (x,y)∈X×Y, 是Banach空间。
6问答题设X在两个范数‖·‖1和‖·‖2下均为Banach空间。证明若存在α>0使得对每个x∈X有|x‖1≤α‖x‖2,则存在β>0使得对每个x∈x有‖x‖2≤β‖x‖1,即‖·‖1和‖·‖2等价。
7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
8问答题设X和Y是赋范空间,x≠{0}。证明若BL(X,Y)是Banach空间,则Y是Banach空间。
9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。
10问答题设X是赋范空间。若xn∈X且∑‖xn‖<∞,则称级数∑xn是绝对收敛的。证明若X是Banach空间,则每个绝对收敛的级数都在X中收敛。
11问答题设H为Hilbert空间,S,T∈BL(H)。若T为紧的且 (i)S*S≤T*T 或 (ii)SS*≤TT*, 求证:S为紧算子。
12问答题设E为Hilbert空间H的非空闭凸子集且x∈H。求证y∈E为x在E上的最佳逼近元当且仅当任取z∈E有 Re<x-y,z>≤Re<x-y,y>。
13问答题设H为Hilbert空间,T∈BL(H)。若T为非零且为自伴的。求证:Tn为非零自伴的。
14问答题证明C00和一元多项式组成的线性空间在任意范数下都不是Banach空间。
15问答题设Y为Hilbert空间H的闭子空间。求证X/Y线性等距同构于Y⊥
16问答题设X,Y,Z是Banach空间,G∈BL(X,Z)和H∈BL(Y,Z)。设对X中的每个x,方程G(x)=H(y)在Y中有唯一解y。证明由此定义的映射F:X→Y,F(x)=y,在BL(X,Y)中。
17问答题设A为Hilbert空间H上的自伴算子。求证:任取z∈H有<Ax,x>=0当且仅当A=0
18问答题设X,Y,Z为赋范空间,F∈BL(X,Y),G∈BL(Y,Z)。求证:(G·F)=F·G
19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。
20问答题若p≠2,求证:lp上通常的范数不能由lp上某个内积导出。
