2010年下学期数学院研究生《泛函分析》复习与练习

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1设(,)d x y 为空间X 上的距离,证明)

,(1)

,(),(___

y x d y x d y x d +=

是X 上的距离P214-1

2、求[]1,1C -线性泛函0

1

1

()()()f x x t dt x t dt -=-⎰⎰的范数。P235-2

3、设12,,,n e e e 为内积空间X 规范正交系,证明:X 到{}12,,,n span e e e 的投影算子P 为()1,,n

v v v Px x e e x X ==∈∑。P265-8

4、设U 是Hilbert 空间[]20,2L π中如下定义的算子:

()()()[]2,0,2it Uf t e f t f L π=∈

证明:U 是酉空间。P266-17

5、设X 是赋范线性空间,Z 是X 的线性子空间,0x X ∈,又0(,)0d x Z >,证明存在

'f X ∈,满足条件:

1)当x Z ∈时,()0f x =; 2)00()(,)f x d x Z = ; 3) 1f = 。P294-2

6、设是12{,,,}n y ηηη= 一列复数,若对任何120{,,,}n x C ξξξ=∈ ,级数1j j j ηξ∞

=∑都

收敛,证明:1y l ∈。P295-9

7、设 X ,Y ,Z 为三个度量空间,f 是X 到Y 中的连续映射,g 是Y 到Z 中的连续映射,证明复合映射))((())(.(x f g x f g =是X 到Y 中的连续映射P215-12 8 设[0,1],()()(),X C Ax t tx t x X ==∈。证明()[0,1]A σ=,且其中没有特征 值. P319-1

1、X 是度量空间,证明f 是连续映射的充要条件是对每个实数c ,集合

})(,|{c x F X x x ≤∈和集合})(,|{c x F X x x ≥∈都是闭集 P215-13

2、设0C 表示极限为0 的实数列全体,按通常的加法和乘法,以及sup i i

x ξ=,

()12n x ξξξ= ,,,构成Banach 空间,证明:()10C l '=。P236-8

3、设X 和Y 为Hilbert 空间,A 是X 到Y 中的有界线性算子,()A 和()A ℜ分别表示算子A 的零空间和值域,证明()A = ()A ⊥

*ℜ,()A *= ()A ⊥

ℜ,()()A A ⊥

*ℜ= ,

()()A A *⊥ℜ= P265-11

4、设X 是内积空间,X *是它的共轭空间,z f 表示λ上线性范函z f x z =,,若X 到X *的映射z F z f →:是一一到上的映射,则X 是Hilbert 空间。P265-10

5、设(),(1,2,)n T X Y n ∈B →= ,其中X 是Banach 空间,Y 是赋泛线性空间,若对每个x X ∈,{}n T x 都收敛,令lim n n Tx T x →∞

=,证明T 是X 到Y 中有界线性算子,并且

lim n

n T T →∞

≤。P295-12

6、证明 :在完备度量空间X 中成立闭球套定力,即若

{(,)},v v v S x d x x ε=≤ 1,2

,v = 且 12,n S S S ⊃⊃⊃⊃

0()v v ε→→∞, 则存在唯一的1

v v x S ∞

=∈ ;反之,

若在度量空间X 中成立闭球套定理,则X 是完备度量空间。P295-8

7、证明点列{n f }按题2中距离收敛与],[b a C f ∞∈的充要条件为n f 的各阶导数在[,]a b 上一致收敛于f 的各阶导数。P215-5

8、设[0,2],()()(),.it

X C Ax t e x t x X π==∈,证明:(){1}A σλλ==。P319-2

1、设X 为完备度量空间,A 是X 到X 中的映射,记),()

,(sup 11x x d x A x A d a n n z

x n ≠=

若∞<∑∞

=n n a 1,则映射A 有唯一不动点。P216-17

2、按范数max j j

x ξ=,()12,,n x ξξξ= 成赋范线性空间,问n R 的共轭空间是什么?

P236-8

3、设X 是Hilbert 空间,M X ⊂,并且 M ≠∅,证明()M ⊥

⊥是X 中包含M 的最小闭

子集 。P265-6

4、设T 为Hilbert 空间X 上正常算子,T A iB =+为T 的笛卡儿分解,证明:

()

12

22T

A B =+

()

22

2T T =。P265-15

5、设()f t 是[,]a b 上的L 可测函数,1p ≥,若对一切[,]p g L a b ∈,函数()()f t g t 都在[,]

a b 上L 可积,则[,]q f L a b ∈,其中

11

1p q

+=。P295-10 6、用闭图像定理证明逆算子定理。P296-19

7、X 为距离空间,A 为X 中子集,令,.),,(inf )(X x y x d x f A

y ∈=∈证明)(x f 是X 上连续函

数。P215-10

8、设1T 是 1X 到2X 的全连续算子,2T 是2X 到3X 的有界线性算子,则21T T 是1X 到3

X 的全连续算子。P319-10