一些结论

学习中经常遇到一些小结论,但是它或其证明比较难记(懒得回想),于是记录在这里。

Note 1

连续函数在某集合上的上确界等于它在该集合闭包上的上确界。即:
引理:设f(x)是连续函数,其定义域包含\overline A,则\sup_{x\in A}f(x)=\sup_{x \in\overline A}f(x).
证明:由A\subset\overline A知,\sup_{x\in A}f(x)\leq\sup_{x \in\overline A}f(x).
由上确界定义,\forall \epsilon>0,\exists x_0 \in \overline A,s.t.f(x_0)> \sup_{x \in \overline A}f(x)-\frac{\epsilon}{2}
由闭包定义,\exists x_n \in A (n=1,2,\dots) ,s.t.x_n \to x_0(n \to \infty)
f(x)连续知,\lim_{n \to \infty}f(x_n)=f(x_0)
于是\exists N\in \mathbb{N},s.t.f(x_N)>f(x_0)-\frac{\epsilon}{2}>\sup_{x \in \overline A}f(x)-\epsilon
因此\sup_{x\in A}f(x)>\sup_{x \in\overline A}f(x)-\epsilon
\epsilon的任意性知,\sup_{x\in A}f(x)\geq\sup_{x \in\overline A}f(x).
综上,\sup_{x\in A}f(x)=\sup_{x \in\overline A}f(x).
问题:设A\in R^{m\times n},\forall x\in R^n满足\|x\|<\eta,有\|Ax\|<\xi,求证\|A\|\leq\eta^{-1}\xi.
注意这里的结论等号可以取到,如m=n=1,A=3,\eta=2,\xi=6,当|x|<2时,|Ax|<6.
证法一\forall x\in R^n满足\|x\|=1,\forall \epsilon>0,
注意到\|\frac{\eta}{1+\epsilon}x\|<\eta,我们有
\frac{\eta}{1+\epsilon}\|Ax\|=\|A(\frac{\eta}{1+\epsilon}x)\|<\xi,\|Ax\|<\eta^{-1}\xi (1+\epsilon),
由此可见\|A\|\leq\eta^{-1}\xi (1+\epsilon)
\epsilon的任意性,即得\|A\|\leq\eta^{-1}\xi.
证法二:由条件知,\sup_{\|x\|<\eta}\|Ax\|\leq\xi,利用引理可得:
\|A\|=\sup_{\|x\|\leq1}\|Ax\|=\sup_{\|\frac{x}{\eta}\|\leq1}\|A\frac{x}{\eta}\|=\sup_{\|x\|\leq\eta}\frac{\|Ax\|}{\eta}=\eta^{-1}\sup_{\|x\|\leq\eta}\|Ax\|=\eta^{-1}\sup_{\|x\|<\eta}\|Ax\|\leq\eta^{-1}\xi.

Note 2

这是一些关于映射、满射、双射和集合包含关系的结论,来自《点集拓扑讲义》(第四版)(熊金城编)的1.5节习题。
结论1:设f:X\to Y,则:
(1) \forall A\subset X,A\subset f^{-1}(f(A)).
(2) \forall B\subset Y,B\supset f(f^{-1}(B)).
(3) f为满射当且仅当\forall B\subset Y,f(f^{-1}(B))=B.
结论2:设f:X\to Y,则下列各条件等价:
(1) f是双射.
(2) \forall A,B\subset X,f(A\cap B)=f(A)\cap f(B).
(3) \forall A\subset X,A=f^{-1}(f(A)).
(4) \forall A\subset X,f(X-A)=f(X)-f(A).
其证明过程见下图。

映射结论1

映射结论2

该答案截取自《点集拓扑讲义》(第四版)(熊金城编)课后答案-道客巴巴

Note 3

置换群的生成元。来自丘维声《近世代数》第1.3节内容及习题。

  • 1.在S_n中,设\sigma=(i_1 i_2 \cdots i_r),对于任意\tau\in S_n,有

\tau\sigma\tau^{-1}=(\tau(i_1)\quad\tau(i_2)\quad\cdots\quad\tau(i_r))

  • 2.(1)S_n=\langle(12),(23),\cdots,(n-1,n)\rangle;(2)S_n=\langle(12),(12\cdots n)\rangle.

  • 3.当n\geq 3时,A_n=\langle(123),(124),\cdots,(12n)\rangle.

证明过程见下图:

相关叙述
结论1证明
结论2证明
结论3证明
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