Растягивающее отображение

ОбъявленияПоследний пост
ОбъявлениеРаботодателям и кадровым агентствам: Размещение вакансий26.03.2008 03:07
ОбъявлениеПравила и принципы форума «Высшая математика»28.10.2009 15:17
ОбъявлениеКниги по математике и экономике в добрые руки!10.08.2023 09:45
03.11.2005 16:48
Растягивающее отображение
Дано неперывное отображение f: R^n --> R^n, удовлетворяющее условию: существует q>1 такое, что ||f(x)-f(y)||>=q*||x-y|| для всех x, y из R^n. Доказать, что f имеет единственную неподвижную точку.

Мои соображения: Легко установить, что f инъективно. Если бы оно было еще и сюръективно, то существовало бы обратное отображение f^-1, являющеееся сжимающим. Тогда отображение f^-1 имеет единственную неподвижную точку, которая, как легко видеть, является единственной неподвижной точкой отображения f.
Значит задача сводится к установлению сюръективности f. Но как это можно доказать? Используется ли при этом условие непрерывности f?

Интересно было бы узнать, допускает ли данная задача обобщение на случай любого полного метрического пространства или хотя бы банахова пространства?

03.11.2005 21:35
Сюръективность следует из топологических соображений
Докажем, что f(R^n) замкнуто и открыто в R^n. Отсюда, с учётом связности R^n и непустоты f(R^n), будет следовать, что f(R^n)=R^n.

1. Докажем, что f(R^n) замкнуто в R^n. Если f(x_n) сходится к y, то f(x_n) фундаментальна. Из свойства растяжения получается, что x_n фундаментальна. Значит, x_n сходится к некоторой точке x. Из непрерывности f следует, что f(x)=y.

2. Открытость множества f(R^n) в R^n следует из такой теоремы: если отображение f:R^n\to R^n непрерывно и инъективно, то f открыто.

Интересно, можно ли решить задачу конструктивными методами.

09.11.2005 16:59
где можно найти эту теорему
Цитата

egor писал(а) :
Открытость множества f(R^n) в R^n следует из такой теоремы: если отображение f:R^n\to R^n непрерывно и инъективно, то f открыто.

А где можно найти эту теорему и как ее доказать? А она работает только в R^n?

10.11.2005 14:06
О соображениях
Цитата

egor писал(а) :
Интересно, можно ли решить задачу конструктивными методами.

Для случая n=1 точно можно, для случая n>1 - не проверял. Насколько вообще всё это интересно - не знаю, ибо для общего случая "полного метрического или хотя бы банахова" пространства неподвижной точки очень легко может и не быть. С удовольствием посмотрел бы на непожвижную точку отображения x\mapsto 5x на полуоси [1,+\infty) или неподвижную точку отображения x\mapsto e_1+10*Sx (где S - оператор правого сдвига) в одностороннем l_2 smile

С уважением,
Гастрит

10.11.2005 14:08
Мне самому интересно :-)
Поскольку f: R^n\to R^n непрерывно и инъективно, то f есть гомеоморфизм R^n на f(R^n). Это выводится из локальной компактности R^n. Таким образом, нужное утверждение можно переформулировать так:

Любое множество A, содержащееся в R^n и гомеоморфное R^n, открыто в R^n.

Я не смог самостоятельно придумать доказательство для любого натурального n, но подозреваю, что это утверждение хорошо известно. Топологи, помогите, пожалуйста!

11.11.2005 02:53
теорема о сохранении областей
См. здесь:
http://mathworld.wolfram.com/DomainInvarianceTheorem.html

Кстати, как из локальной компактности выводится гомеоморфность?



Пусть x не есть число ручек в пенале.
11.11.2005 14:05
Большое спасибо за название
Большое спасибо за название.
Цитата

lofar писал(а) :
Кстати, как из локальной компактности выводится гомеоморфность?
Виноват, заврался. Была мысль, что образ замкнутого шара при инъективном непрерывном отображении гомеоморфен замкнутому шару, но ведь этого недостаточно.
12.11.2005 02:36
Конкретнее
Цитата

egor писал(а) :
Большое спасибо за название.
Чувствую легкую иронию :) Постараюсь ответить конкретнее.

Доказательство этой теоремы (принадлежащей Брауэру) нетривиально и использует аппарат алгебраической топологии. Найти его можно в книжке Спеньера "алгебраическая топология".

Вот еще ода ссылка с более подробным объяснением (без доказательства):
http://en.wikipedia.org/wiki/Invariance_of_domain



Пусть x не есть число ручек в пенале.
12.11.2005 17:52
Да
Зная название, найти было уже нетрудно. Правда, у Спеньера в формулировке идёт речь о гомеоморфизме и сферах, но в доказательстве, похоже, используются только непрерывность и инъективность, а R^n можно вложить в S^{n+1}.
Извините, только зарегистрированные пользователи могут публиковать сообщения в этом форуме.

Кликните здесь, чтобы войти