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关于「强收敛是否蕴含弱收敛?」

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理解原因

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不,仅弱收敛不蕴含强收敛。一个序列可以弱收敛于一个极限,而差之范数不收敛于零。

适用条件:HH 是一个希尔伯特空间。;(xn)(x_n) 是 HH 中弱收敛于 ll 的序列。;不对 ∥xn∥\|x_n\| 收敛于 ∥l∥\|l\| 做任何假设。

掌握方法

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希尔伯特空间 HH 中的序列 (xn)(x_n) 弱收敛于 ll,如果对于 HH 中的每一个元素 vv,xnx_n 与 vv 的内积在 nn 趋于无穷大时收敛于 ll 与 vv 的内积。这记作 xn⇀lx_n \rightharpoonup l。

适用条件:HH 是一个希尔伯特空间。;(xn)(x_n) 是 HH 中的一个序列。;ll 是 HH 中的一个元素。;vv 是 HH 中的任意元素。

理解原因

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强收敛蕴含弱收敛,因为柯西-施瓦茨不等式将内积之差限制为差之范数与测试向量范数的乘积。如果序列强收敛,差之范数趋于零,从而迫使对于任何固定测试向量的内积之差趋于零。

适用条件:HH 是一个希尔伯特空间。;(xn)(x_n) 是 HH 中的一个序列。;(xn)(x_n) 强收敛于 ll(即 ∥xn−l∥→0\|x_n - l\| \to 0)。;vv 是 HH 中的任意元素。

认识概念

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需要的额外假设是序列的范数收敛于极限的范数,即 ∥xn∥→∥l∥\|x_n\| \to \|l\|。当与弱收敛结合时,这个条件蕴含强收敛。

适用条件:HH 是一个希尔伯特空间。;(xn)(x_n) 是 HH 中弱收敛于 ll 的序列。;∥xn∥\|x_n\| 收敛于 ∥l∥\|l\|。