Demostraciones y Conceptos Avanzados en Espacios Normados y Grupos Topológicos
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Teorema: Homeomorfismo Lineal en Espacios Normados n-dimensionales
Demostración
Sea (V, k · k) un R-espacio lineal normado tal que dim(V) = n y sea {e1, ..., en} una base. Si x ≡ (x1, ..., xn) ∈ Rn, la aplicación L : (Rn, k·k2) −→ (V, k·k) dada por L(x) = x1e1+· · ·+xnen es un isomorfismo lineal. Notar que kxk∞ = max{|x1|, ..., |xn|}. Entonces, si M = ke1k+· · ·+kenk:
kL(x)k = kx1e1 + · · · + xnenk ≤ |x1|ke1k + · · · + |xn|kenk ≤ Mkxk∞ ≤ Mkxk2
Se sigue que L es continua. La función norma k · k : V −→ R es continua y, por lo tanto, también lo es la composición k · k ◦ L : Rn −→ R. Como la esfera unidad Sn−1 = {x ∈ Rn : kxk2 = 1} es compacta (por ser cerrada y acotada), si m = inf{kL(x)k : x