Пусть в банаховом пространстве

задан линейный ограниченный оператор

, т. е.

. Предположим, что имеется другое банахово пространство

, которое непрерывно вложено в

. Будем отождествлять элементы

и

при этом вложении. Предположим наконец, что

при всех

. Тогда по теореме о замкнутом графике

. Действительно, если

в

и

в

, то

в

(т. к.

) и

в

(в силу непрерывности вложения). Но тогда

, что и требовалось.
Собственно вопрос (философский) вот в чем. Для меня этот факт кажется "бесплатным" усилением исходной ограниченности оператора

. Вот например, пусть

переводит плохие функции (из

) в хорошие (соболевские

) ограниченно в

. Тогда он автоматически непрерывен как оператор

. Удивительно ведь

. Кажется, что все дело (помимо линейности и полноты конечно

) в возможности уложить образ в пространство с более сильной нормой (в смысле непрерывности вложения). Может кто получше объяснить эту "суть вещей"?