ノルム代数

ノルム環から転送)

数学の特に函数解析学におけるノルム環(ノルムかん)[注釈 1]またはノルム代数(ノルムだいすう、: normed algebra; ノルム多元環ノルム線型環A は適当な位相体 K(とくに実数R または複素数C)上のノルム空間かつ多元環であって、そのノルム

劣乗法性:

を満たすものを言う[注釈 2]。加えて、A乗法単位元 1A を持つ(単位的多元環)ならば ‖ 1A ‖ = 1 も仮定することがある[注釈 3]

定義編集

ノルム代数は、ノルム体[注釈 1] K 上の K-代数 AA 上定義されたノルム ‖ • ‖: AR の組 (A, ‖ · ‖) で以下の性質を満たすものを言う[3]:

  • 独立性:  
  • 斉次性:  
  • 劣加法性 (三角不等式):  
  • 劣乗法性:  

上の三つの条件は A線型空間として K-ノルム空間を成すことを言うものである。最後の「乗法的」な条件は A の乗法に関するものだが、加法に関する三角不等式の乗法的対応物であり、文献によってはこれを乗法的三角不等式 (multiplicative triangle inequality) とも称する。この条件により A の乗法の連続性が保証され、ノルム代数 A位相線型環になる。

上記の劣乗法性がより強く等号で成り立つ(つまり、ノルムが乗法的となる)とき乗法的ノルム代数とも呼ぶが、乗法的ノルム代数は必ず可除となり、したがって乗法的ノルム代数とノルム多元体(さらに強く、バナッハ多元体)は等価な概念を定める[4]

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  • もっとも重要なノルム代数の例はバナッハ代数、すなわちノルム完備なノルム代数である。
  • 絶対値をノルムに持つ位相体 K はそれ自身ノルム代数である。
  • 一変数多項式環 K[X]‖ p ‖ := supx[0,1] |p(x)| で定義されるノルムのもと完備でないノルム代数をなす。

性質編集

  • ノルム代数 A のノルムはノルム位相ドイツ語版と呼ばれる位相を定義する。ノルムの性質によりノルム代数の任意の代数演算が連続となることが直ちに従う:
     
    (極限は A のノルム位相に関してとる)
  • ノルム代数の各代数演算は、あきらかにその完備化にまで延長することができ、この完備化ノルム代数はバナッハ代数になる。したがって、任意のノルム代数は何らかのバナッハ代数に含まれる。

単位元添加編集

(単位的とは限らない)任意の K-ノルム代数 A は、その「単位化」(unitalization) のイデアルになる。この「単位化」は線型空間の直和 AK 上にノルムと積を

 

入れて得られる単位的ノルム代数である(ただし、ノルムは max(‖ a ‖, |λ|) など同値なノルムに取り換えてよい)。

バナッハ代数の単位化はふたたびバナッハである。

C*-環の単位化は自然な対合とノルム ‖ (a,λ) ‖ = supbA,‖ b ‖≤1 ‖ ab + λb ‖ のもとで C*-環である。例えば、X局所コンパクト空間とするとき、X 上の連続なスカラー値函数で無限遠で消えているもの全体に一様収束のノルムを入れた C*-環 C0(X) の単位化は Xアレクサンドロフコンパクト化英語版 X+ 上の連続函数環 C(X+) である。その具体例として C0(ℝn) の単位化は C(Sn) になる。

応用編集

ノルム代数はバナッハ代数ほどには重要でないが、それでもバナッハ代数論における構成には、初めにノルム代数に関して行って、その後で完備にする手順を踏むものがある。例えば帰納極限完備化としてのAF環英語版、C*-環の極大テンソル積ドイツ語版調和解析におけるコンパクト台付き連続函数ドイツ語版の環の完備化としての函数環 L1(G) の定式化など。

バナッハ代数論における多くの定理が、成立に完備性が効いてくるので、一般のノルム代数に対しては成り立たない。先の例で K[X] は、一点における評価写像 K[X] → K; pp(2)不連続準同型である。また、定数でない多項式 pK[X] に対し、σK[X](p)λ1 − p が可逆でないような λK 全体の成す集合とすれば、これはコンパクトでない。これらの現象はどちらもバナッハ代数では起こりえない。

局所バナッハ代数編集

ある種の応用に対しては弱い形の完備性条件を考えることもある。ノルム代数 A局所バナッハ代数 (local Banach algebra) であるとは、それが正則汎函数計算英語版で閉じているときにいう[5]。より具体的に、aA に対して σ(a) を完備化 A の中でとったスペクトルとし、fσ(a)近傍で定義された正則函数f(0) = 0 を満たすものとすれば、A が単位元を持たないならば、 f(a)A に属する。ここに f(a)A における正則汎函数計算で得られている。

例えば X局所コンパクトハウスドルフ空間のとき、複素数値コンパクト台付き連続函数 XC 全体の成すノルム代数 Cc(X) は局所バナッハ代数になる。そしてXコンパクトでないときは Cc(X) はバナッハ代数でない。

上記とは異なる意味で、バナッハ代数の帰納極限であることを「局所」バナッハ代数と定義することもある[6]。そのような代数が正則汎函数計算で閉じていることは、正則汎函数計算は帰納極限の各ステップに適用すればよく、各ステップでは実際にバナッハ代数を対象にすることから明らかである。

関連項目編集

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注釈編集

  1. ^ 文献によっては、適当な定数 C (≥ 0) によって劣乗法性を弱めた
     
    を条件とするものもある。しかしそれによって新たな内容が得られるわけではない: 実際 C = 0 ならば自明環であり、C > 0 に対してはもとのノルムを C で割って新たに同値なノルムを得れば、それは定数因子のない劣乗法性を満たす。
  2. ^ 実はノルム x ↦ ‖ x ‖同値なノルム x ↦ sup‖ y ‖ = 1 ‖ xy ‖ に取り換えて単位元のノルムを 1 にすることができる。

出典編集

  1. ^ 例えば normed ring in nLab
  2. ^ normed field in nLab
  3. ^ F. F. Bonsall, J. Duncan: Complete Normed Algebras. Springer-Verlag 1973, ISBN 3540063862, Kapitel I. Definition 10
  4. ^ normed division algebra in nLab 2. Definition
  5. ^ Bruce Blackadar: K-Theory for Operator Algebras, Springer Verlag (1986), ISBN 3-540-96391-X, Kapitel II, 3.1
  6. ^ J. Cuntz, R. Meyer, J. Rosenberg: Topological and Bivariant K-Theory, Birkhäuser Verlag (2007), ISBN 3-764-38398-4, Definition 2.11 und nachfolgender Text

参考文献編集

外部リンク編集

  • Hazewinkel, Michiel, ed. (2001), "Normed Algebra", Encyclopaedia of Mathematics, Springer, ISBN 978-1-55608-010-4
  • Garibaldi, Skip; Rowland, Todd; and Weisstein, Eric W. "Real Normed Algebra". MathWorld (英語).
  • Barile, Margherita. "Normed Ring". MathWorld (英語).
  • Normed Algebra - PlanetMath.(英語)
  • Normed Algebra in nLab