[過去ﾛｸﾞ] 代数的整数論 009 (1001ﾚｽ)
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175(2): Kummer ◆g2BU0D6YN2 2008/01/26(土) 11:27:37 AAS
定義
位相空間の部分集合は第１類(the first category)の集合(>>174)で
ないとき第２類(the second category)の集合と言う。
177(4): Kummer ◆g2BU0D6YN2 2008/01/26(土) 13:32:39 AAS
命題
位相空間 X に関する以下の条件は同値である。
(1) X は Baire 空間(>>176)である。
(2) X の空でない開集合は第２類(>>175)の集合である。
(3) X において内点をもたない閉集合の可算個の合併は内点をもたない。
(4) X において稠密な開集合の可算個の共通部分は稠密である。
証明
(1) ⇒ (2)
U を X の空でない開集合とする。
X - U は U と交わらないから X において稠密ではない。
よって仮定から U は第１類ではない、即ち第２類である。
(2) ⇒ (1)
A を X の第１類の集合とする。
X - A が X において稠密ではないとする。
A は X の空でない開集合 U を含む。
U は第１類の集合の部分集合としてやはり第１類であるから仮定に反する。
(2) ⇒ (3)
内点をもたない閉集合の可算個の合併 A が空でない開集合 U を
含むとする。A は第１類だから U も第１類である。これは仮定に反する。
(3) ⇒ (2)
X の空でない開集合 U で第１類のものがあるとする。
U は内点をもたない閉集合の可算個の合併に含まれる。
これは仮定に反する。
(3) ⇔ (4)
これは明らかである。
証明終
190(1): Kummer ◆g2BU0D6YN2 2008/01/27(日) 10:42:29 AAS
補題
K を必ずしも可換とは限らない体とする。
| | を K の自明でない絶対値(過去スレ006の414)とする。
E と F をそれぞれ K 上の位相線形空間で距離付け可能(>>185)とする。
f : E → F を連続な線形写像で f(E) は第２類(>>175)の集合とする。
E における 0 の任意の近傍 V に対して f(V)~ は F における 0 の近傍
である。ここで f(V)~ は f(V) の閉包を表す。
証明
過去スレ006の635より E における 0 の平衡的近傍 W で、
W + W ⊂ V となるものが存在する。
| | は自明でない絶対値だから K の元 λ で |λ| ＞ 1 となるものが
存在する。
>>189 より E = ∪(λ^n)W である。
x ∈ E, x → (λ^n)x は E の位相同型であるから (λ^n)W の閉包は
(λ^n)W~ である。
同様に、
y ∈ F, y → (λ^n)y は F の位相同型であるから (λ^n)f(W) の閉包は
(λ^n)f(W)~ である。
よって、f(E) ⊂ ∪f((λ^n)W~) ⊂ ∪(λ^n)f(W)~
f(E) は第２類だから、ある n ≧ 0 に対して (λ^n)f(W)~ は内点をもつ。
y ∈ F, y → (λ^n)y は F の位相同型であるから f(W)~ は内点 b をもつ。
U を F における 0 の開近傍で b + U ⊂ f(W)~ とする。
W は平衡的だから -W = W である。よって、-f(W) = f(W)
よって、-f(W)~ = f(W)~
よって -b - U ∈ f(W)~
0 = b + (-b) ∈ U - U ⊂ f(W)~ + f(W)~ ⊂ (f(W) + f(W))~ ⊂ f(V)~
U - U は 0 の近傍であるから f(V)~ は 0 の近傍である。
証明終
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