在赋范线性空间中,如果一个子集是完备的,那么它的闭包将等于整个空间。完备性意味着该子集中的柯西序列收敛于该子集中的元素,也就是说,所有极限点都属于该子集本身,因此该子集的闭包包含了所有极限点,从而等于整个空间。
一个赋范线性空间的稠密子集是完备的,则这个子集的闭集就等于这个空间。
要证明这个结论,我们可以从以下几个方面进行推导:
稠密子集的定义:如果一个子集S在赋范线性空间X中是稠密的,意味着S的闭包S‾等于整个空间X。这表明S中的任何序列的极限点都在S中,即S包含了所有极限点。完备性的定义:如果一个赋范线性空间是完备的,意味着它包含所有柯西序列的极限点。由于稠密子集已经包含了所有极限点,因此它自身也是完备的。闭集的定义:在赋范线性空间中,一个集合是闭集当且仅当它包含了所有极限点。由于稠密子集已经包含了所有极限点,因此它的 闭集就是整个空间X。以上结论也可以写为:
一个赋范线性空间的稠密子集A是闭集,则子集A就等于这个空间。
这个结论可以通过反证法来证明。
假设存在一个赋范线性空间X,其稠密子集A是闭集,但A不等于X。
由于A是X的稠密子集,根据稠密子集的定义,A在X中是稠密的,即对于任何非空开集U⊆X,都存在某个点x∈U且x∉A。由于A是闭集,根据闭集的定义,Ac(即A的补集)是开集。但是,由于A在X中稠密,这意味着对于任何非空开集U⊆X,都存在至少一个点属于A和至少一个点属于Ac。这与Ac是开集的事实相矛盾,因为如果Ac 是开集,那么它应该不包含任何属于A的点。
因此,我们的假设不成立,即如果一个赋范线性空间的稠密子集是闭集,那么这个子集必须等于整个空间。
A在B中稠密,意味着对于B中任意一个元素,其环境中都包含了A中的元素。
也可以如下方法证明:
稠密的定义:如果一个集合在一个空间的任意一个开集中都存在元素,那么我们称这个集合在这个空间中稠密。设E是R的非空子集满足:
任给a,b∈R,存在z∈E,使得a