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2024-10-29 08:11

关于平方可积空间的一些疑问

勒让德多项式是平方可积空间的完备正交基,也是该空间的绍德尔基,即该空间的任意一个元素,可以由其唯一的表示。而勒让德多项式是由x,x^2,x^3....通过施密特正交化原理得到的,两者张成的空间相等都在平方可积空间中稠密,那么我想问的是x,x^2,x^3....是该空间的绍德尔基,即平方可积空间的任意一个元素可由x,x^2,x^3....唯一表示么

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1 answer

不行,$x,x^2,x^3....$不是平方可积空间的绍德尔基(Schauder basis)而且基写错了,应该是$1,x,x^2,x^3, …$。首先,问题来源于以下一个命题:

一个序列$(b_n)$是一个绍德尔基当且仅当$X=\overline{\textrm{span}}\{b_{n}|n\in\mathbb N\}$并且每个$x\in X$都有一个唯一的展开式$x=\sum_{j=1}^{\infty} a_{j}b_{j}$

答案的关键就在于$1,x,x^2,x^3....$不是正交的。

根据定理

令$H$为一个分离的无限维希尔伯特空间,并且假设$S=\{x_n\}$是一个$H$的正交集合。那么下面陈述都是等价的:
(1)$S$在$H$中是完备的
(2)$\overline{\textrm{span}}S=H$;即$S$的线性张成在$H$中范数稠密(norm-dense)。

由于,$1,x,x^2,x^3....$不是正交的,那也就没有完备的说法,因而也不可能满足$X=\overline{\textrm{span}}\{1,x,x^2,x^3....\}$。所以$\{1,x,x^2,x^3....\}$不是平方可积空间的绍德尔基。

Answer at 2024-10-29 11:47:54
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