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Bornología

En matemáticas, especialmente en análisis funcional, una bornología en un conjunto X es una colección de subconjuntos de X que satisfacen axiomas que generalizan la noción de conjunto acotado. Una de las motivaciones clave detrás de las bornologías y el análisis bornológico es el hecho de que los espacios bornológicos proporcionan un entorno conveniente para el álgebra homológica en el análisis funcional. Esto se debe a que[1]pg 9 la categoría de los espacios bornológicos es aditiva, completa, cocompleta y tiene un producto tensorial adjunto por el hom interno, todos ellos componentes necesarios para definir un álgebra homológica.

Historia editar

La bornología se origina en el análisis funcional. Hay dos formas naturales de estudiar los problemas de análisis funcional: una es estudiar nociones relacionadas con la topología (topologías vectoriales, operadores continuos, subconjuntos abiertos/compactos, etc.) y la otra es estudiar nociones relacionadas con acotaciones[2]​ (bornologías vectoriales, operadores lineales acotados, subconjuntos acotados, etc.).

Para los espacios vectoriales normados, de los cuales surgió el análisis funcional, las nociones topológicas y bornológicas son distintas pero complementarias y están estrechamente relacionadas. Por ejemplo, la bola unitaria centrada en el origen es a la vez un entorno del origen y un subconjunto acotado. Además, un subconjunto de un espacio normado es un entorno del origen (respectivamente, es "un conjunto acotado") exactamente cuando contiene (respectivamente, está contenido en) un múltiplo escalar distinto de cero de esta bola. Entonces, este es un caso donde las nociones topológicas y bornológicas son distintas pero complementarias, en el sentido de que sus definiciones difieren solo según qué relación se usa (  y  ). En otras ocasiones, la distinción entre nociones topológicas y bornológicas puede incluso resultar innecesaria. Por ejemplo, para aplicaciones lineales entre espacios normados, ser continuo (una noción topológica) equivale a ser acotado (una noción bornológica). Aunque la distinción entre topología y bornología suele ser confusa o innecesaria para espacios normados, se vuelve más importante cuando se estudian generalizaciones de espacios normados. Sin embargo, la bornología y la topología todavía pueden considerarse dos aspectos necesarios, distintos y complementarios de una misma realidad.[2]

La teoría general de los espacios vectoriales topológicos surgió primero de la teoría de los espacios normados y luego la bornología surgió de esta teoría general de los espacios vectoriales topológicos, aunque desde entonces la bornología ha sido reconocida como una noción fundamental en el análisis funcional.[3]​ Nacido del trabajo de George Mackey (que da nombre al espacio de Mackey), la importancia de los subconjuntos acotados se hizo evidente por primera vez en teoría de la dualidad, especialmente debido al teorema de Mackey-Arens y a la topología de Mackey.[3]​ A partir de la década de 1950, se hizo evidente que los espacios vectoriales topológicos eran inadecuados para el estudio de ciertos problemas importantes.[3]​ Por ejemplo, la operación de multiplicación de algunas álgebras topológicas importantes no era continua, aunque a menudo estaba acotada.[3]​ Otros problemas importantes para los cuales se encontró que los EVTs eran inadecuados fue el desarrollo de una teoría más general del cálculo diferencial, la generalización de las distribuciones desde las distribuciones con valores escalares (las habituales) a distribuciones con valores vectoriales o de operadores, y la extensión del cálculo funcional holomórfico de Gelfand (que está concertado principalmente con el álgebra de Banach o con el álgebra localmente convexa) a una clase más amplia de operadores, incluidos aquellos cuyos espectros no son compactos. Se ha descubierto que la bornología es una herramienta útil para investigar estos problemas y otros, incluidos[4]​ problemas en geometría algebraica y topología general.

Definiciones editar

Una bornología en un conjunto es un recubrimiento del conjunto que está cerrado bajo uniones finitas y tomando subconjuntos. Los elementos de una bornología se denominan conjuntos acotados.

Explícitamente, una bornología en un conjunto   es una familia   de subconjuntos de   tales que

  1.   es estable bajo inclusión o cerrada hacia abajo si  , y entonces cada subconjunto de   es un elemento de  
    • Expresado en lenguaje coloquial, esto significa que los subconjuntos de conjuntos acotados están acotados.
  2.   recubre   Cada punto de   es un elemento de algún   o equivalente,  
    • Suponiendo (1), esta condición puede reemplazarse por: para cada     En lenguaje sencillo, esto dice que cada punto está acotado.
  3.   es estable bajo uniones finitas: la unión de un número finito de elementos de   es un elemento de   o, de manera equivalente, la unión de cualquier par de conjuntos que pertenecen a   también pertenece a  
    • En términos sencillos, esto dice que la unión de dos conjuntos acotados es un conjunto acotado.

en cuyo caso el par   se denomina estructura acotada o conjunto bornológico .[5]

Por lo tanto, una bornología puede definirse de manera equivalente como un recubrimiento cerrado hacia abajo que está cerrado bajo uniones binarias. Una familia de conjuntos no vacía que se cierra bajo uniones finitas y toma subconjuntos (propiedades (1) y (3)) se llama ideal (porque es un ideal en el álgebra de Boole/álgebra de conjuntos que consta de todos los subconjuntos). Por lo tanto, una bornología en un conjunto   puede definirse de manera equivalente como un ideal que recubre  

Los elementos de   se denominan conjuntos acotados   o simplemente conjuntos acotados , si se sobreentiende  . Las propiedades (1) y (2) implican que cada subconjunto unitario de   es un elemento de cada bornología en   la propiedad (3), a su vez, garantiza que lo mismo ocurre con cada subconjunto finito de   En otras palabras, los puntos y los subconjuntos finitos siempre están acotados en cada bornología. En particular, el conjunto vacío siempre está acotado.

Si   es una estructura acotada y   entonces el conjunto de complementos   es un filtro (adecuado) llamado filtro en el infinito ;[5]​ siempre es un filtro libre, lo que por definición significa que tiene una intersección vacía/núcleo, porque   para cada  

Bases y subbases editar

Si   y   son bornologías en  , entonces se dice que   es más fina o más fuerte que   y también se dice que   es más gruesa o más débil que   si  [5]

Una familia de conjuntos   se llama base de una bornología o sistema fundamental de una bornología   si   y por cada   existe un   tal que  

Una familia de conjuntos   se llama subbase de una bornología   si   y la colección de todas las uniones finitas de conjuntos en   forman una base para  [5]​.

Cada base de una bornología es también una subbase de ella.

Bornología generada editar

La intersección de cualquier colección de (una o más) bornologías en   es una vez más una bornología en   Tal intersección de bornologías recubrirá   porque cada bornología en   contiene cada subconjunto finito de   (es decir, si   es una bornología en   y   es finito, entonces  ). Se verifica fácilmente que dicha intersección también se cerrará bajo inclusión (subconjunto) y uniones finitas y, por lo tanto, será una bornología en  .

Dada una colección   de subconjuntos de  , la bornología más pequeña en   que contiene   se llama bornología generada por  .[5]​ Es igual a la intersección de todas las bornologías en   que contienen   como subconjunto. Esta intersección está bien definida porque el conjunto potencia   de   es siempre una bornología en   por lo que cada familia   de subconjuntos de   siempre está contenida en al menos una bornología en  

Aplicaciones acotadas editar

Supóngase que   e   son estructuras acotadas. Un aplicación   se llama aplicación localmente acotada, o simplemente aplicación acotada , si la imagen bajo   de cada conjunto acotado   es un conjunto acotado  ; es decir, si por cada    [5]

Dado que la composición de dos aplicaciones acotadas localmente está nuevamente acotada localmente, está claro que la clase de todas las estructuras acotadas forma una categoría cuyos morfismos son aplicaciones acotadas. Un isomorfismo en esta categoría se llama bornomorfismo y es un aplicación biyectiva acotada localmente cuya inversa también está acotada localmente.[5]

Caracterizaciones editar

Supóngase que   e   son espacios vectoriales topológicos (EVT) y   es un aplicación lineal. Entonces, las siguientes afirmaciones son equivalentes:

  1.   es una aplicación acotada (localmente);
  2. Por cada disco bornívoro (es decir, acotado en el sentido bornológico)   en     también es bornívoro.[5]

Si   e   son localmente convexos, entonces esta lista puede ampliarse para incluir:

  1.   hace corresponder discos acotados con discos acotados;

Si   está seminormado e   es localmente convexo, entonces esta lista puede ampliarse para incluir:

  1.   asigna secuencias nulas (es decir, secuencias que convergen al origen  ) en subconjuntos acotados de  [5]

Ejemplos de aplicaciones acotadas editar

Si   es un operador lineal continuo entre dos espacios vectoriales topológicos (ni siquiera necesitan ser de Hausdorff), entonces es un operador lineal acotado (cuando   y   tienen sus bornologías de von-Neumann). Lo contrario es en general falso.

Un aplicación secuencialmente continua   entre dos EVTs está necesariamente acotada localmente.[5]

Construcciones generales editar

Bornología discreta

Para cualquier conjunto   el conjunto potencia   de   es una bornología en   llamada bornología discreta. [5]​ Dado que cada bornología en   es un subconjunto de   la bornología discreta es la bornología más fina en   Si   es una estructura acotada, entonces (porque las bornologías son cerradas hacia abajo)   es la bornología discreta si y solo si  

Bornología no discreta

Para cualquier conjunto   el conjunto de todos los subconjuntos finitos de   es una bornología en   llamada bornología no discreta. Es la bornología más gruesa en   lo que significa que es un subconjunto de todas las bornologías en  

Conjuntos de cardinalidad acotada

El conjunto de todos los subconjuntos numerables de   es una bornología en   De manera más general, para cualquier cardinal infinito,   el conjunto de todos los subconjuntos de   que tienen cardinalidad como máximo   es una bornología en  

Bornología de imagen inversa editar

Si   es un aplicación y   es una bornología en   entonces   denota la bornología generada por  , que se denomina bornología de imagen inversa o bornología inicial inducida por   en  [5]​.

Sea   un conjunto,   sea una familia de estructuras acotadas indexada por   y sea   una familia de aplicaciones indexada por   donde   para cada   La bornología de imagen inversa   en   determinada por estas aplicaciones es la bornología más fuerte en  , lo que hace que cada   esté limitada localmente. Esta bornología es igual a[5] 

Bornología de imagen directa editar

Sea   un conjunto, sea   una familia de estructuras acotadas indexada por   y sea   una familia de aplicaciones indexada por   donde   para cada   La bornología de imagen directa   en   determinada por estas aplicaciones es la bornología más débil en  , lo que hace que cada   esté limitada localmente. Si para cada     denota la bornología generada por   entonces esta bornología es igual a la colección de todos los subconjuntos   de   de la forma   donde cada   y todos menos un número finito de   están vacíos.[5]

Bornología subespacial editar

Supóngase que   es una estructura acotada y   es un subconjunto de   La bornología subespacial   en   es la bornología más fina en  , lo que convierte la inyección canónica   de   en   (definida por  ) limitada localmente.[5]

Bornología del producto editar

Sea   una familia de estructuras acotadas indexada por  , sea   y para cada   sea   la proyección canónica. La bornología del producto en   es la bornología de imagen inversa determinada por las proyecciones canónicas   Es decir, es la bornología más fuerte en   que hace que cada una de las proyecciones canónicas esté limitada localmente.  [5]​ proporciona una base para la bornología del producto.

Construcciones topológicas editar

Bornología compacta editar

Un subconjunto de un espacio topológico   se llama relativamente compacta si su cierre es un subespacio compacto de   Para cualquier espacio topológico   en el que los subconjuntos unitarios sean relativamente compactos (como el espacio T1), el conjunto de todos los subconjuntos relativamente compactos de   forma una bornología en   llamada bornología compacta en  [5]​ Cada aplicación continua en el espacio T1 está limitada con respecto a sus bornologías compactas.

El conjunto de subconjuntos relativamente compactos de   forman una bornología en   Una base para esta bornología está dada por todos los intervalos cerrados de la forma   para  .

Bornología métrica editar

Dado un espacio métrico   su bornología métrica consta de todos los subconjuntos   tales que el supremo   es finito.

De manera similar, dado un espacio de medida   la familia de todos los subconjuntos medibles   de medida finita (es decir,  ) forman una bornología en  

Cierre y bornologías interiores editar

Supóngase que   es un espacio topológico y   es una bornología en  

La bornología generada por el conjunto de todos los interiores de los conjuntos en   (es decir, generada por   se llama bornología interior de   y se denota por  [5]​ La bornología   se llama abierta si  

La bornología generada por el conjunto de todas las clausuras de conjuntos en   (es decir, generada por  ) se llama clausura de   y se denota por  [5]​ Necesariamente, se tiene que  

La bornología   se denomina cerrada si satisface alguna de las siguientes condiciones equivalentes:

  1.  
  2. Los subconjuntos cerrados de   generan  ;[5]
  3. El cierre de cada   pertenece a  [5]

La bornología   se llama propia si   es abierta y cerrada.[5]

El espacio topológico   se llama   localmente acotado o simplemente localmente acotado si cada   tiene un entorno que pertenece a   Todo subconjunto compacto de un espacio topológico acotado localmente está acotado.[5]

Bornología de un espacio vectorial topológico editar

Si   es un espacio vectorial topológico (EVT), entonces el conjunto de todos los subconjuntos acotados de   forman una bornología (de hecho, incluso un bornología vectorial) en   llamada bornología de von Neumann de  , bornología usual o simplemente la bornología de   y se denomina acotación natural. .[5]​ En cualquier EVT localmente convexo   el conjunto de todos los discos acotados cerrados forma una base para la bornología habitual de  [5]

Una aplicación lineal entre dos espacios bornológicos es continua si y solo si está acotada (con respecto a las bornologías habituales).

Anillos topológicos editar

Supóngase que   es un anillo topológico conmutativo. Un subconjunto   de   se llama subconjunto acotado si para cada entorno   del origen en   existe un entorno   del origen en   tal que  [5]

Véase también editar

Referencias editar

  1. Block, Jonathan; Daenzer, Calder (2009-01-09). «Mukai duality for gerbes with connection». arXiv:0803.1529  [math.QA]. 
  2. Hogbe-Nlend, 1971, p. 5.
  3. Hogbe-Nlend, 1971, pp. 1-2.
  4. Hogbe-Nlend, 1971.
  5. Narici y Beckenstein, 2011, pp. 156-175.

Bibliografía editar

  • Hogbe-Nlend, Henri (1977). Bornologies and Functional Analysis: Introductory Course on the Theory of Duality Topology-Bornology and its use in Functional Analysis. North-Holland Mathematics Studies 26. Amsterdam New York New York: North Holland. ISBN 978-0-08-087137-0. MR 0500064. OCLC 316549583. 
  • Hogbe-Nlend, Henri (1971). «Les racines historiques de la bornologie moderne». Séminaire Choquet: Initiation à l'analyse (en francés) 10 (1): 1-7. MR 477660. 
  • Khaleelulla, S. M. (1982). Counterexamples in Topological Vector Spaces. Lecture Notes in Mathematics 936. Berlin, Heidelberg, New York: Springer Science+Business Media. pp. 29-33, 49, 104. ISBN 978-3-540-11565-6. OCLC 8588370. 
  • Kriegl, Andreas; Michor, Peter W. (1997). The Convenient Setting of Global Analysis. Mathematical Surveys and Monographs 53. Providence, R.I: American Mathematical Society. ISBN 978-0-8218-0780-4. OCLC 37141279. 
  • Narici, Lawrence; Beckenstein, Edward (2011). Topological Vector Spaces. Pure and applied mathematics (Second edición). Boca Raton, FL: CRC Press. ISBN 978-1584888666. OCLC 144216834. 
  • Schaefer, Helmut H.; Wolff, Manfred P. (1999). Topological Vector Spaces. GTM 8 (Second edición). New York, NY: Springer New York Imprint Springer. ISBN 978-1-4612-7155-0. OCLC 840278135. 
  •   Datos: Q96373820

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En matematicas especialmente en analisis funcional una bornologia en un conjunto X es una coleccion de subconjuntos de X que satisfacen axiomas que generalizan la nocion de conjunto acotado Una de las motivaciones clave detras de las bornologias y el analisis bornologico es el hecho de que los espacios bornologicos proporcionan un entorno conveniente para el algebra homologica en el analisis funcional Esto se debe a que 1 pg 9 la categoria de los espacios bornologicos es aditiva completa cocompleta y tiene un producto tensorial adjunto por el hom interno todos ellos componentes necesarios para definir un algebra homologica Indice 1 Historia 2 Definiciones 2 1 Bases y subbases 2 2 Bornologia generada 3 Aplicaciones acotadas 3 1 Caracterizaciones 3 2 Ejemplos de aplicaciones acotadas 4 Construcciones generales 4 1 Bornologia de imagen inversa 4 2 Bornologia de imagen directa 4 3 Bornologia subespacial 4 4 Bornologia del producto 5 Construcciones topologicas 5 1 Bornologia compacta 5 2 Bornologia metrica 5 3 Cierre y bornologias interiores 5 4 Bornologia de un espacio vectorial topologico 5 5 Anillos topologicos 6 Vease tambien 7 Referencias 8 BibliografiaHistoria editarLa bornologia se origina en el analisis funcional Hay dos formas naturales de estudiar los problemas de analisis funcional una es estudiar nociones relacionadas con la topologia topologias vectoriales operadores continuos subconjuntos abiertos compactos etc y la otra es estudiar nociones relacionadas con acotaciones 2 bornologias vectoriales operadores lineales acotados subconjuntos acotados etc Para los espacios vectoriales normados de los cuales surgio el analisis funcional las nociones topologicas y bornologicas son distintas pero complementarias y estan estrechamente relacionadas Por ejemplo la bola unitaria centrada en el origen es a la vez un entorno del origen y un subconjunto acotado Ademas un subconjunto de un espacio normado es un entorno del origen respectivamente es un conjunto acotado exactamente cuando contiene respectivamente esta contenido en un multiplo escalar distinto de cero de esta bola Entonces este es un caso donde las nociones topologicas y bornologicas son distintas pero complementarias en el sentido de que sus definiciones difieren solo segun que relacion se usa displaystyle subseteq nbsp y displaystyle supseteq nbsp En otras ocasiones la distincion entre nociones topologicas y bornologicas puede incluso resultar innecesaria Por ejemplo para aplicaciones lineales entre espacios normados ser continuo una nocion topologica equivale a ser acotado una nocion bornologica Aunque la distincion entre topologia y bornologia suele ser confusa o innecesaria para espacios normados se vuelve mas importante cuando se estudian generalizaciones de espacios normados Sin embargo la bornologia y la topologia todavia pueden considerarse dos aspectos necesarios distintos y complementarios de una misma realidad 2 La teoria general de los espacios vectoriales topologicos surgio primero de la teoria de los espacios normados y luego la bornologia surgio de esta teoria general de los espacios vectoriales topologicos aunque desde entonces la bornologia ha sido reconocida como una nocion fundamental en el analisis funcional 3 Nacido del trabajo de George Mackey que da nombre al espacio de Mackey la importancia de los subconjuntos acotados se hizo evidente por primera vez en teoria de la dualidad especialmente debido al teorema de Mackey Arens y a la topologia de Mackey 3 A partir de la decada de 1950 se hizo evidente que los espacios vectoriales topologicos eran inadecuados para el estudio de ciertos problemas importantes 3 Por ejemplo la operacion de multiplicacion de algunas algebras topologicas importantes no era continua aunque a menudo estaba acotada 3 Otros problemas importantes para los cuales se encontro que los EVTs eran inadecuados fue el desarrollo de una teoria mas general del calculo diferencial la generalizacion de las distribuciones desde las distribuciones con valores escalares las habituales a distribuciones con valores vectoriales o de operadores y la extension del calculo funcional holomorfico de Gelfand que esta concertado principalmente con el algebra de Banach o con el algebra localmente convexa a una clase mas amplia de operadores incluidos aquellos cuyos espectros no son compactos Se ha descubierto que la bornologia es una herramienta util para investigar estos problemas y otros incluidos 4 problemas en geometria algebraica y topologia general Definiciones editarUna bornologia en un conjunto es un recubrimiento del conjunto que esta cerrado bajo uniones finitas y tomando subconjuntos Los elementos de una bornologia se denominan conjuntos acotados Explicitamente una bornologiaen un conjunto X displaystyle X nbsp es una familia B displaystyle mathcal B neq varnothing nbsp de subconjuntos de X displaystyle X nbsp tales que B displaystyle mathcal B nbsp es estable bajo inclusion o cerrada hacia abajosi B B displaystyle B in mathcal B nbsp y entonces cada subconjunto de B displaystyle B nbsp es un elemento de B displaystyle mathcal B nbsp Expresado en lenguaje coloquial esto significa que los subconjuntos de conjuntos acotados estan acotados B displaystyle mathcal B nbsp recubre X displaystyle X nbsp Cada punto de X displaystyle X nbsp es un elemento de algun B B displaystyle B in mathcal B nbsp o equivalente X B B B displaystyle X textstyle bigcup limits B in mathcal B B nbsp Suponiendo 1 esta condicion puede reemplazarse por para cada x X displaystyle x in X nbsp x B displaystyle x in mathcal B nbsp En lenguaje sencillo esto dice que cada punto esta acotado B displaystyle mathcal B nbsp es estable bajo uniones finitas la union de un numero finito de elementos de B displaystyle mathcal B nbsp es un elemento de B displaystyle mathcal B nbsp o de manera equivalente la union de cualquier par de conjuntos que pertenecen a B displaystyle mathcal B nbsp tambien pertenece a B displaystyle mathcal B nbsp En terminos sencillos esto dice que la union de dos conjuntos acotados es un conjunto acotado en cuyo caso el par X B displaystyle X mathcal B nbsp se denomina estructura acotadao conjunto bornologico 5 Por lo tanto una bornologia puede definirse de manera equivalente como un recubrimiento cerrado hacia abajo que esta cerrado bajo uniones binarias Una familia de conjuntos no vacia que se cierra bajo uniones finitas y toma subconjuntos propiedades 1 y 3 se llama ideal porque es un ideal en el algebra de Boole algebra de conjuntos que consta de todos los subconjuntos Por lo tanto una bornologia en un conjunto X displaystyle X nbsp puede definirse de manera equivalente como un ideal que recubre X displaystyle X nbsp Los elementos de B displaystyle mathcal B nbsp se denominan conjuntos acotados B displaystyle mathcal B nbsp o simplemente conjuntos acotados si se sobreentiende B displaystyle mathcal B nbsp Las propiedades 1 y 2 implican que cada subconjunto unitario de X displaystyle X nbsp es un elemento de cada bornologia en X displaystyle X nbsp la propiedad 3 a su vez garantiza que lo mismo ocurre con cada subconjunto finito de X displaystyle X nbsp En otras palabras los puntos y los subconjuntos finitos siempre estan acotados en cada bornologia En particular el conjunto vacio siempre esta acotado Si X B displaystyle X mathcal B nbsp es una estructura acotada y X B displaystyle X notin mathcal B nbsp entonces el conjunto de complementos X B B B displaystyle X setminus B B in mathcal B nbsp es un filtro adecuado llamado filtro en el infinito 5 siempre es un filtro libre lo que por definicion significa que tiene una interseccion vacia nucleo porque x B displaystyle x in mathcal B nbsp para cada x X displaystyle x in X nbsp Bases y subbases editar Si A displaystyle mathcal A nbsp y B displaystyle mathcal B nbsp son bornologias en X displaystyle X nbsp entonces se dice que B displaystyle mathcal B nbsp es mas finao mas fuerteque A displaystyle mathcal A nbsp y tambien se dice que A displaystyle mathcal A nbsp es mas gruesao mas debil que B displaystyle mathcal B nbsp si A B displaystyle mathcal A subseteq mathcal B nbsp 5 Una familia de conjuntos A displaystyle mathcal A nbsp se llama base de una bornologiao sistema fundamentalde una bornologia B displaystyle mathcal B nbsp si A B displaystyle mathcal A subseteq mathcal B nbsp y por cada B B displaystyle B in mathcal B nbsp existe un A A displaystyle A in mathcal A nbsp tal que B A displaystyle B subseteq A nbsp Una familia de conjuntos S displaystyle mathcal S nbsp se llama subbasede una bornologia B displaystyle mathcal B nbsp si S B displaystyle mathcal S subseteq mathcal B nbsp y la coleccion de todas las uniones finitas de conjuntos en S displaystyle mathcal S nbsp forman una base para B displaystyle mathcal B nbsp 5 Cada base de una bornologia es tambien una subbase de ella Bornologia generada editar La interseccion de cualquier coleccion de una o mas bornologias en X displaystyle X nbsp es una vez mas una bornologia en X displaystyle X nbsp Tal interseccion de bornologias recubrira X displaystyle X nbsp porque cada bornologia en X displaystyle X nbsp contiene cada subconjunto finito de X displaystyle X nbsp es decir si B displaystyle mathcal B nbsp es una bornologia en X displaystyle X nbsp y F X displaystyle F subseteq X nbsp es finito entonces F B displaystyle F in mathcal B nbsp Se verifica facilmente que dicha interseccion tambien se cerrara bajo inclusion subconjunto y uniones finitas y por lo tanto sera una bornologia en X displaystyle X nbsp Dada una coleccion S displaystyle mathcal S nbsp de subconjuntos de X displaystyle X nbsp la bornologia mas pequena en X displaystyle X nbsp que contiene S displaystyle mathcal S nbsp se llama bornologia generadapor S displaystyle mathcal S nbsp 5 Es igual a la interseccion de todas las bornologias en X displaystyle X nbsp que contienen S displaystyle mathcal S nbsp como subconjunto Esta interseccion esta bien definida porque el conjunto potencia X displaystyle wp X nbsp de X displaystyle X nbsp es siempre una bornologia en X displaystyle X nbsp por lo que cada familia S displaystyle mathcal S nbsp de subconjuntos de X displaystyle X nbsp siempre esta contenida en al menos una bornologia en X displaystyle X nbsp Aplicaciones acotadas editarSupongase que X A displaystyle X mathcal A nbsp e Y B displaystyle Y mathcal B nbsp son estructuras acotadas Un aplicacion f X Y displaystyle f X to Y nbsp se llama aplicacion localmente acotada o simplemente aplicacion acotada si la imagen bajo f displaystyle f nbsp de cada conjunto acotado A displaystyle mathcal A nbsp es un conjunto acotado B displaystyle mathcal B nbsp es decir si por cada A A displaystyle A in mathcal A nbsp f A B displaystyle f A in mathcal B nbsp 5 Dado que la composicion de dos aplicaciones acotadas localmente esta nuevamente acotada localmente esta claro que la clase de todas las estructuras acotadas forma una categoria cuyos morfismos son aplicaciones acotadas Un isomorfismo en esta categoria se llama bornomorfismoy es un aplicacion biyectiva acotada localmente cuya inversa tambien esta acotada localmente 5 Caracterizaciones editar Supongase que X displaystyle X nbsp e Y displaystyle Y nbsp son espacios vectoriales topologicos EVT y f X Y displaystyle f X to Y nbsp es un aplicacion lineal Entonces las siguientes afirmaciones son equivalentes f displaystyle f nbsp es una aplicacion acotada localmente Por cada disco bornivoro es decir acotado en el sentido bornologico D displaystyle D nbsp en Y displaystyle Y nbsp f 1 D displaystyle f 1 D nbsp tambien es bornivoro 5 Si X displaystyle X nbsp e Y displaystyle Y nbsp son localmente convexos entonces esta lista puede ampliarse para incluir f displaystyle f nbsp hace corresponder discos acotados con discos acotados Si X displaystyle X nbsp esta seminormado e Y displaystyle Y nbsp es localmente convexo entonces esta lista puede ampliarse para incluir f displaystyle f nbsp asigna secuencias nulas es decir secuencias que convergen al origen 0 displaystyle 0 nbsp en subconjuntos acotados de Y displaystyle Y nbsp 5 Ejemplos de aplicaciones acotadas editar Si f X Y displaystyle f X to Y nbsp es un operador lineal continuo entre dos espacios vectoriales topologicos ni siquiera necesitan ser de Hausdorff entonces es un operador lineal acotado cuando X displaystyle X nbsp y Y displaystyle Y nbsp tienen sus bornologias de von Neumann Lo contrario es en general falso Un aplicacion secuencialmente continua f X Y displaystyle f X to Y nbsp entre dos EVTs esta necesariamente acotada localmente 5 Construcciones generales editarBornologia discretaPara cualquier conjunto X displaystyle X nbsp el conjunto potencia X displaystyle wp X nbsp de X displaystyle X nbsp es una bornologia en X displaystyle X nbsp llamada bornologia discreta 5 Dado que cada bornologia en X displaystyle X nbsp es un subconjunto de X displaystyle wp X nbsp la bornologia discreta es la bornologia mas fina en X displaystyle X nbsp Si X B displaystyle X mathcal B nbsp es una estructura acotada entonces porque las bornologias son cerradas hacia abajo B displaystyle mathcal B nbsp es la bornologia discreta si y solo si X B displaystyle X in mathcal B nbsp Bornologia no discretaPara cualquier conjunto X displaystyle X nbsp el conjunto de todos los subconjuntos finitos de X displaystyle X nbsp es una bornologia en X displaystyle X nbsp llamada bornologia no discreta Es la bornologia mas gruesa en X displaystyle X nbsp lo que significa que es un subconjunto de todas las bornologias en X displaystyle X nbsp Conjuntos de cardinalidad acotadaEl conjunto de todos los subconjuntos numerables de X displaystyle X nbsp es una bornologia en X displaystyle X nbsp De manera mas general para cualquier cardinal infinito k displaystyle kappa nbsp el conjunto de todos los subconjuntos de X displaystyle X nbsp que tienen cardinalidad como maximo k displaystyle kappa nbsp es una bornologia en X displaystyle X nbsp Bornologia de imagen inversa editar Si f S X displaystyle f S to X nbsp es un aplicacion y B displaystyle mathcal B nbsp es una bornologia en X displaystyle X nbsp entonces f 1 B displaystyle left f 1 mathcal B right nbsp denota la bornologia generada por f 1 B f 1 B B B displaystyle f 1 mathcal B left f 1 B B in mathcal B right nbsp que se denomina bornologia de imagen inversa o bornologia inicial inducida por f displaystyle f nbsp en S displaystyle S nbsp 5 Sea S displaystyle S nbsp un conjunto T i B i i I displaystyle left T i mathcal B i right i in I nbsp sea una familia de estructuras acotadas indexada por I displaystyle I nbsp y sea f i i I displaystyle left f i right i in I nbsp una familia de aplicaciones indexada por I displaystyle I nbsp donde f i S T i displaystyle f i S to T i nbsp para cada i I displaystyle i in I nbsp La bornologia de imagen inversaA displaystyle mathcal A nbsp en S displaystyle S nbsp determinada por estas aplicaciones es la bornologia mas fuerte en S displaystyle S nbsp lo que hace que cada f i S A T i B i displaystyle f i S mathcal A to left T i mathcal B i right nbsp este limitada localmente Esta bornologia es igual a 5 i I f 1 B i displaystyle textstyle bigcap limits i in I left f 1 left mathcal B i right right nbsp Bornologia de imagen directa editar Sea S displaystyle S nbsp un conjunto sea T i B i i I displaystyle left T i mathcal B i right i in I nbsp una familia de estructuras acotadas indexada por I displaystyle I nbsp y sea f i i I displaystyle left f i right i in I nbsp una familia de aplicaciones indexada por I displaystyle I nbsp donde f i T i S displaystyle f i T i to S nbsp para cada i I displaystyle i in I nbsp La bornologia de imagen directaA displaystyle mathcal A nbsp en S displaystyle S nbsp determinada por estas aplicaciones es la bornologia mas debil en S displaystyle S nbsp lo que hace que cada f i T i B i S A displaystyle f i left T i mathcal B i right to S mathcal A nbsp este limitada localmente Si para cada i I displaystyle i in I nbsp A i displaystyle mathcal A i nbsp denota la bornologia generada por f B i displaystyle f left mathcal B i right nbsp entonces esta bornologia es igual a la coleccion de todos los subconjuntos A displaystyle A nbsp de S displaystyle S nbsp de la forma i I A i displaystyle cup i in I A i nbsp donde cada A i A i displaystyle A i in mathcal A i nbsp y todos menos un numero finito de A i displaystyle A i nbsp estan vacios 5 Bornologia subespacial editar Supongase que X B displaystyle X mathcal B nbsp es una estructura acotada y S displaystyle S nbsp es un subconjunto de X displaystyle X nbsp La bornologia subespacialA displaystyle mathcal A nbsp en S displaystyle S nbsp es la bornologia mas fina en S displaystyle S nbsp lo que convierte la inyeccion canonica S A X B displaystyle S mathcal A to X mathcal B nbsp de S displaystyle S nbsp en X displaystyle X nbsp definida por s s displaystyle s mapsto s nbsp limitada localmente 5 Bornologia del producto editar Sea X i B i i I displaystyle left X i mathcal B i right i in I nbsp una familia de estructuras acotadas indexada por I displaystyle I nbsp sea X i I X i displaystyle X textstyle prod limits i in I X i nbsp y para cada i I displaystyle i in I nbsp sea f i X X i displaystyle f i X to X i nbsp la proyeccion canonica La bornologia del productoen X displaystyle X nbsp es la bornologia de imagen inversa determinada por las proyecciones canonicas f i X X i displaystyle f i X to X i nbsp Es decir es la bornologia mas fuerte en X displaystyle X nbsp que hace que cada una de las proyecciones canonicas este limitada localmente i I B i B i B i for all i I displaystyle textstyle left prod limits i in I B i B i in mathcal B i text for all i in I right nbsp 5 proporciona una base para la bornologia del producto Construcciones topologicas editarBornologia compacta editar Un subconjunto de un espacio topologico X displaystyle X nbsp se llama relativamente compacta si su cierre es un subespacio compacto de X displaystyle X nbsp Para cualquier espacio topologico X displaystyle X nbsp en el que los subconjuntos unitarios sean relativamente compactos como el espacio T1 el conjunto de todos los subconjuntos relativamente compactos de X displaystyle X nbsp forma una bornologia en X displaystyle X nbsp llamada bornologia compacta en X displaystyle X nbsp 5 Cada aplicacion continua en el espacio T1 esta limitada con respecto a sus bornologias compactas El conjunto de subconjuntos relativamente compactos de R displaystyle mathbb R nbsp forman una bornologia en R displaystyle mathbb R nbsp Una base para esta bornologia esta dada por todos los intervalos cerrados de la forma n n displaystyle n n nbsp para n 1 2 3 displaystyle n 1 2 3 ldots nbsp Bornologia metrica editar Dado un espacio metrico X d displaystyle X d nbsp su bornologia metrica consta de todos los subconjuntos S X displaystyle S subseteq X nbsp tales que el supremo sup s t S d s t lt displaystyle sup s t in S d s t lt infty nbsp es finito De manera similar dado un espacio de medida X W m displaystyle X Omega mu nbsp la familia de todos los subconjuntos medibles S W displaystyle S in Omega nbsp de medida finita es decir m S lt displaystyle mu S lt infty nbsp forman una bornologia en X displaystyle X nbsp Cierre y bornologias interiores editar Supongase que X displaystyle X nbsp es un espacio topologico y B displaystyle mathcal B nbsp es una bornologia en X displaystyle X nbsp La bornologia generada por el conjunto de todos los interiores de los conjuntos en B displaystyle mathcal B nbsp es decir generada por int B B B displaystyle operatorname int B B in mathcal B nbsp se llama bornologia interiorde B displaystyle mathcal B nbsp y se denota por int B displaystyle operatorname int mathcal B nbsp 5 La bornologia B displaystyle mathcal B nbsp se llama abiertasi B int B displaystyle mathcal B operatorname int mathcal B nbsp La bornologia generada por el conjunto de todas las clausuras de conjuntos en B displaystyle mathcal B nbsp es decir generada por cl B B B displaystyle operatorname cl B B in mathcal B nbsp se llama clausurade B displaystyle mathcal B nbsp y se denota por cl B displaystyle operatorname cl mathcal B nbsp 5 Necesariamente se tiene que int B B cl B displaystyle operatorname int mathcal B subseteq mathcal B subseteq operatorname cl mathcal B nbsp La bornologia B displaystyle mathcal B nbsp se denomina cerradasi satisface alguna de las siguientes condiciones equivalentes B cl B displaystyle mathcal B operatorname cl mathcal B nbsp Los subconjuntos cerrados de X displaystyle X nbsp generan B displaystyle mathcal B nbsp 5 El cierre de cada B B displaystyle B in mathcal B nbsp pertenece a B displaystyle mathcal B nbsp 5 La bornologia B displaystyle mathcal B nbsp se llama propiasi B displaystyle mathcal B nbsp es abierta y cerrada 5 El espacio topologico X displaystyle X nbsp se llama B displaystyle mathcal B nbsp localmente acotadoo simplemente localmente acotado si cada x X displaystyle x in X nbsp tiene un entorno que pertenece a B displaystyle mathcal B nbsp Todo subconjunto compacto de un espacio topologico acotado localmente esta acotado 5 Bornologia de un espacio vectorial topologico editar Vease tambien Bornologia vectorial Si X displaystyle X nbsp es un espacio vectorial topologico EVT entonces el conjunto de todos los subconjuntos acotados de X displaystyle X nbsp forman una bornologia de hecho incluso un bornologia vectorial en X displaystyle X nbsp llamada bornologia de von Neumann de X displaystyle X nbsp bornologia usualo simplemente la bornologiade X displaystyle X nbsp y se denomina acotacion natural 5 En cualquier EVT localmente convexo X displaystyle X nbsp el conjunto de todos los discos acotados cerrados forma una base para la bornologia habitual de X displaystyle X nbsp 5 Una aplicacion lineal entre dos espacios bornologicos es continua si y solo si esta acotada con respecto a las bornologias habituales Anillos topologicos editar Supongase que X displaystyle X nbsp es un anillo topologico conmutativo Un subconjunto S displaystyle S nbsp de X displaystyle X nbsp se llama subconjunto acotado si para cada entorno U displaystyle U nbsp del origen en X displaystyle X nbsp existe un entorno V displaystyle V nbsp del origen en X displaystyle X nbsp tal que S V U displaystyle SV subseteq U nbsp 5 Vease tambien editarConjunto bornivoro Espacio bornologico Estructura gruesa Conjunto acotado Espacio de aplicaciones lineales Espacio ultrabornologico Bornologia vectorialReferencias editar Block Jonathan Daenzer Calder 2009 01 09 Mukai duality for gerbes with connection arXiv 0803 1529 math QA a b Hogbe Nlend 1971 p 5 a b c d Hogbe Nlend 1971 pp 1 2 Hogbe Nlend 1971 a b c d e f g h i j k l m n n o p q r s t u v w x y Narici y Beckenstein 2011 pp 156 175 Bibliografia editarHogbe Nlend Henri 1977 Bornologies and Functional Analysis Introductory Course on the Theory of Duality Topology 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