2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки


Правила форума


Посмотреть правила форума



Начать новую тему Ответить на тему
 
 Сепарабельность пространства непрерывных на компакте функций
Сообщение20.08.2023, 13:02 


05/03/18
55
Доброго времени суток!
Пусть $(X,\rho)$ - компактное метрическое пространство. Нужно доказать, что пространство $C(X)$ непрерывных на $X$ функций сепарабельно.
Это утверждение вроде бы учебный факт. Хотел узнать, каким способом его обычно доказывают.
Мои попытки.
Доказательство.
1 способ. Так как $X$ метрический компакт, то в нем существует счетное семейство непрерывных функций, разделяющих точки (в качестве этого семейства можно взять функции $\rho(x, x_j)$, где $\{x_j\}$ счетное всюду плотное подмножество в $X$). Обозначим его $\{f_n\}$. Пусть $\mathcal{P}$ - множество всех многочленов с произвольным количеством переменных, произвольных степеней и с рациональными коэффициентами. Это множество счетно, содержит единицу и образует алгебру.
Поскольку в $\mathcal{P}$ лежат многочлены произвольного количества переменных, то всевозможные функции вида $P(f_{i_1}(x),f_{i_2}(x),...,f_{i_k}(x))$, где $P\in\mathcal{P}$ образуют алгебру в $C(X)$ и разделяют точки, поэтому, согласно теореме Стоуна-Вейерштрасса, они всюду плотны, следовательно $C(X)$ сепарабельно.
2 способ. Пусть $Lip_{q,r}(X)$ - множество равномерно ограниченных константой $r$ всех $q$-липшицевых функций на $X$, т.е.таких функций, что $|f(x)|\leqslant r$ и $|f(x)-f(y)|\leqslant q\rho(x,y)$ для всех $x,y\in X$. При каждых фиксированных $q$ и $r$ множество $Lip_{q,r}(X)$ компакт в $C(X)$, поэтому оно сепарабельно. Обозначим $\{f_{q,r}^n\}\limits_{n=1}^{\infty}$ его счетное всюду плотное подмножество. Пространство $Lip(X)$ всех липшицевых функций на $X$ образует алгебру, содержит единицу и разделяет точки, поэтому, согласно теореме Стоуна-Вейерштрасса, всюду плотно в $C(X)$. Поскольку каждая липшицева на $X$ функция лежит в каком-то $Lip_{q,r}(X)$, то в качестве счетного всюду плотного подмножества в $C(X)$ можно взять $\cup\limits_{q,r,n\in\mathbb{N}}\{f_{q,r}^n\}$.
3 способ. Пусть $X$ - конечное множество мощности $n$, тогда в качестве всюду плотного в $C(X)$ можно взять $\mathbb{Q}^n$. Если $X$ - счетно, то тоже можно придумать какое-нибудь счетное всюду плотное подмножество. Если $X$ - несчетно, то, согласно теореме Милютина, все пространства $C(X)$ (где $X$ несчетный метрический компакт) линейно гомеоморфны между собой, в частности $C(X)$ линейно гомеоморфен $C[0,1]$, а последнее пространство сепарабельно, следовательно и $C(X)$ сепарабельно.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ 1 сообщение ] 

Модераторы: Модераторы Математики, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group