(1). Ур-е вольтера – частный случай ур-я Фредгольма. Покажем, что ур-е Вольтера разрешимо при любых знач-х
. K(t,s), f(t) – непрер.,
.
. Очевидно, что
нормы эквив-ны. Обозначим
пр-во непрер. ф-ций с нормой
. Рассм.
Можно показать, что
. Проверим усл-е сжатия:
Поскольку нер-во вып-ся вседа, то ур-е Вольтера всегда разрешимл и его м. решать методом посл. приближений.
8. ГП. Пр. Н-во К-Б-Ш. Непрер-ть скал. произвед-я. Т.Пифагора. Ортогональность.
Пусть Н-ЛП. Н н-ся предгильбертовым или пр-вом со скал-м произвед-м, если определено число (x,y) называемое скал-м произв-м так, что выполнены аксиомы: 1.
2.
3.
4.
. Замечание. Из (2) => что
Скалярное произвед-е порождает норму по ф-ле
Первые аксиомы очевидны, нер-во треуг-ка следует из Нер-ва Шварца: Д-во:
Пусть
и
,
,
Нер-во Шварца. Проверим нер-во треуг-ка:
Предгильбертово пр-во полное, относительно нормы, порожденной скал. произвед-м н-ся гильбертовым.
Утверждение. Скал-е произвед-е есть непрер-я ф-ция своих аргументов. Д-во:
ЧТД,
Примеры Гильбертовых пр-в.
1.
Нер-во Шварца запис. в виде:
- Нер-во Коши-Буняковского
2. . Сх-ть ряда следует из оценки.
3. . Опред-е корректно в силу нер-ва Шварца, К-Б.
Ортогональность.
Пусть Н-ГП. х н-ся ортогонально y если
. Бесконечная система
н-ся лин. независимой, если линейно-независима любая её конечная подсистема. Бесконечная сист.
н-ся ортогональной, если
и ортонормированной, если
Утверждение. Ортогональная система линейно независима. Д-во: умножим скалярно на
ЧТД,
Теорема Пифагора. Если , то
. Д-во:
ЧТД.
Обобщенная теорема Пифагора. Если
- ортогональн. система, то
Д-во: самостоятельно.
Р-во параллелограмма. Д-во: самост-но ЧТД.
Замечание. Пусть - пр-во измеримых суммируемых с квадратом с весом
ф-ций, т.е.
. Введем скал-е произвед-е:
, вещ-е.
Если применять независ. системе процесс ортогонализации Шмита, то м. получить многие известные ортонормированные системы.
Теорема (процесс ортогонализации Шмитта). По люб. незав. системе м. построить ортогональную систему
и ортонормир-ю систему
с помощью ф-л:
(без д-ва)
Расстояние от точки до мн-ва.
Если то
н-ся элементом наилучшего приближения элемента х элементами мн-ва M. В НП такой эл-т м.б. неединственным. В ГП эт-т наил. приближ-я опред-ся однозначно.
9. Расст-е от т. до мн-ва. Т. о расстоянии. Проекция. Разложение ГП в прямую сумму.
Лемма. М – замкн. мн-во. Если , то
. Если
, то
Д-во:
Пусть
ПП
. По опр-ю инфинума
. Устремим
. Получим, что
х – пред-я точка М, а т.к. М – замкнуто, то
- это противоречие.
Теорема. Пусть М – замкнутое выпуклое мн-во в ГП Н и т. . Тогда
. Д-во: Обозначим
. По опр-ю инфинума
(1). Покажем, что посл-ть
фундам-на. Запишем р-во параллелограмма со сторонами
и
:
Такое N сущ-т =>
- фундаментальна. Значит, т.к. ГП – полное, то
т.к. М – замкнуто. Покажем, что этот эл-т единственный. ПП
Запишем р-во параллелограмма со стор.
:
Такой эл-т единственный. ЧТД.
Замечание. Если мн-во М – незамкнутое, то такой эл-т может не существовать. Если М – невыпукло, то такой эл-т м.б. неединств.
Пусть -ГП и
. Ортогональной проекцией х на L н-ся элемент -
такой, что
Расстояние от точки до подпр-ва. Пусть , т.к. подпр-во L – замкн. выпуклое мн-во, то
Теорема. Пусть - проекция ортогональная х на подпр-во L. Д-во: Покажем, что
. И это будет означать, что
. Пусть
. Тогда
возв-м в квадрат
.
.
. Мы проверим, что
. ЧТД,
Утверждение. Пусть L натанут Тогда
(2). Д-во:
. Т.к.
, то
Значит
ЧТД.