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Lexikon der Mathematik: Pseudonorm auf dem Ring CX

grundlegender Begriff für die Beschreibung der Topologie der uniformen Konvergenz auf kompakten Teilmengen.

Für jeden Bereich X ⊂ ℂn besitzt der Ring CX der stetigen komplexwertigen Funktionen auf X die natürliche Topologie eines Funktionenraumes. Versehen mit dieser Topologie ist CX ein topologischer Ring. Diese Topologie ist folgendermaßen definiert: Für jede kompakte Teilmenge KX und jede reelle Zahl ϵ > 0 sei \begin{eqnarray}U(K,\varepsilon )=\{f\in {C}_{X}|f(z)\lt \varepsilon \,\text{f}{\rm\ddot{u}}\text{r}\,\text{alle}\,z\in K\}.\end{eqnarray}

Die Mengen U (K, ϵ) für alle solchen K und ϵ werden als eine Basis für die offenen Umgebungen des Nullelementes von CX, der Funktion f ≡ 0, gewählt. Eine Folge von Funktionen fνCX konvergiert genau dann gegen eine Funktion fCX, wenn die Funktionen fν auf jeder kompakten Teilmenge von X gleichmäßig gegen f konvergieren. Daher nennt man diese Topologie auch „die Topologie der uniformen Konvergenz auf kompakten Teilmengen“. Offensichtlich ist der Ring CX vollständig bezüglich dieser Topologie.

Diese Topologie kann auch in der folgenden, äquivalenten Form definiert werden: Für jede kompakte Teilmenge KX und jedes fCX sei \begin{eqnarray}||f|{|}_{K}=\mathop{\sup }\limits_{z\in K}|f(z)|.\end{eqnarray}

Da f stetig und K kompakt ist, ist der Wert ||f||K eine wohldefinierte, endliche reelle Zahl, und die Abbildung f ↦ || f||K ist eine Pseudonorm auf dem Ring CX, da gilt \begin{eqnarray}||f+g|{|}_{K}\le ||f|{|}_{K}+||g|{|}_{K}\end{eqnarray}

und \begin{eqnarray}||fg|{|}_{K}\le ||f|{|}_{K}\cdot ||g|{|}_{K}\end{eqnarray}

für beliebige f, gCX. Für eine Konstante c ∈ ℂ gilt ||c||K = |c| · ||f||K. Die Abbildung ist keine Norm, da aus 0 genau dann, wenn ||f||K = 0 nicht folgt f ≡ 0. Es gilt vielmehr f ≡ 0 für jedes K. Die offenen Basisumgebungen des Nullelementes in der Topologie auf CX können geschrieben werden als \begin{eqnarray}U(K,\varepsilon )=\{f\in {C}_{X}||||f|{|}_{K}\lt \varepsilon \}.\end{eqnarray}

  • Die Autoren
- Prof. Dr. Guido Walz

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