Lineare Funktionalanalysis: eine anwendungsorientierte Einführung
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Berlin [u.a.]
Springer
1992
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Einleitung 1
0. Strukturen 8
0.1 Topologie — 0.2 Metrik — 0.3 Abstand zweier Men¬
gen — 0.4 Topologie metrischer Räume — 0.5 Offene und
abgeschlossene Mengen — 0.6 Vollständigkeit — 0.7 Ver¬
vollständigung — 0.8 Frechet Metrik — 0.9 Norm — 0.10
Folgenräume — 0.11 Skalarprodukt
Übungen 0 16
Ü 0.5 Hausdorff Abstand
1. Funktionenräume 20
1.1 Maße — 1.2 Meßbare Funktionen — 1.3 Raum meßbarer
Funktionen — 1.4 Raum beschränkter Funktionen — 1.5
Stetige Funktionen — 1.6 Räume stetiger Funktionen — 1.7
Klassische Funktionenräume — 1.9 Beispiele von Maßen —
1.10 Lebesgue Räume — 1.12 Holder Ungleichung — 1.13
Minkowski Ungleichung — 1.14 Satz von Fischer Riesz — 1.15
Sobolev Räume — 1.17 Hm p(i2) Ränme — 1.19 Räume ad¬
ditiver Maße — 1.20 Räume regulärer Maße — 1.21 Integral
stetiger Funktionen — 1.22 Funktionen beschränkter Variation
Übungen 1 38
A 1. Lebesgue Integral 43
A 1.2 Elementares Lebesgue Maß — A 1.3 Äußeres Maß —
A 1.4 Treppenfunktionen — A 1.5 Elementares Integral — A 1.7
Lebesgue integrierbare Funktionen — A 1.8 Lebesgue Integral
— A 1.13 Integrierbare Mengen — A 1.14 Maßerweiterung —
A 1.16 Meßbare Funktionen — A 1.18 Satz von Egorov — A 1.20
Lemma von Fatou — A 1.21 Konvergenzsatz von Lebesgue —
A 1.22 Vitali Konvergenzsatz — A 1.23 Allgemeiner Lebesgue
Konvergenzsatz
VIII Inhaltsverzeichnis
2. Teilmengen von Funktionenräumen 67
2.8 Faltung — 2.9 Dirac Folge — 2.12 Lokale Approxima¬
tion von if^ Funktionen — 2.13 Partition der Eins — 2.15
Produktregel und Kettenregel für Sobolev Funktionen — 2.16
Konvexe Mengen — 2.17 Projektionssatz — 2.18 Fast orthogo¬
nales Element — 2.19 Kompaktheit —2.22 Satz von Heine Borel
— 2.23 Satz von Arzela Ascoli — 2.24 Satz von Riesz
Übungen 2 90
Ü 2.2 Gleichmäßige Stetigkeit — Ü 2.3 Stetige Fortsetzung —
Ü 2.4 Kompaktheit bzgl. Hausdorff Metrik — Ü 2.5 Kompakte
Mengen in f2 — Ü 2.6 Beschränkte und kompakte Mengen in
J^GO.lD — Ü 2.7 Vergleich der Hölderräume — Ü 2.8 U mit
p 1 — Ü 2.9 Trennungssatz im El — Ü 2.10 Konvexe Funktio¬
nen — Ü 2.11 Charakterisierung konvexer Funktionen — Ü 2.12
Stützebenen — Ü 2.13 Jensen sche Ungleichung — Ü 2.15 Satz
von Dini
3. Lineare Operatoren 101
3.6 Neumann Reihe — 3.7 Analytische Funktionen von Opera¬
toren — 3.9 Distributionsableitungen — 3.10 Distributionen
Übungen 3 110
Ü 3.2 Eindeutige Fortsetzung linearer Abbildungen — Ü 3.3
Limes linearer Abbildungen
4. Lineare Funktionale 112
4.1 Satz von Hahn Banach — Lemma von Zorn — 4.2 Satz
von Hahn Banach — 4.6 Riesz scher Darstellungssatz — 4.7
Satz von Lax Milgram — 4.9 Anwendung auf elliptische Diffe¬
rentialgleichungen — 4.10 Poincare Ungleichung — 4.11 Satz
von Riesz Radon — 4.12 Satz von Radon Nikodym — 4.13
Dualraum von Lp für p oo
Übungen 4 131
Ü 4.1 Unstetige lineare Abbildungen — Ü 4.2 Beispiele für Ele¬
mente aus C°([0,1]) — Ü 4.3 Duale Norm auf ET — Ü 4.4
Kreuzprodukt normierter Vektorräume — Ü 4.5 Dualraum des
Kreuzprodukts — Ü 4.6 Dualraum von Cm(I) — Ü 4.7 Du¬
alraum von c0 und c — Ü 4.9 Positive Funktionale auf Cq —
Ü 4.10 Funktionen mit beschränkter Variation — Ü 4.11 Darstel¬
lung von C0([a,b})
Inhaltsverzeichnis IX
A 4. Aussagen aus der Maßtheorie 143
A 4.1 Jordan Zerlegung — A 4.2 Hahn Zerlegung — A 4.5
Lemma von Alexandrov — A 4.7 Satz von Lusin — A 4.8
Produktmaß — A 4.10 Satz von Fubini
5. Schwache Konvergenz 157
5.2 Schwache Konvergenz — 5.6 Reflexivität — 5.11 Tren¬
nungssatz — 5.13 Anwendung auf Minimumprobleme — 5.14
Variationsungleichung — 5.15 Allgemeine Poincare Ungleichung
Übungen 5 173
Ü 5.4 Schwache Konvergenz in C° — Ü 5.5 Schwache Kon¬
vergenz im Hilbertraum — Ü 5.6 Lemma von Mazur — Ü 5.7
Schwache Konvergenz oszillierender Funktionen — Ü 5.8 Varia¬
tionsungleichung
A 5. Eigenschaften von Sobolev Funktionen 180
A 5.1 Rellich Einbettungssatz — A 5.3 Lipschitz Rand —
A 5.4 Rellich Einbettungssatz — A 5.6 Randintegral — A 5.7
Schwache Randwerte — A 5.9 Gauß scher Satz — A 5.12 Fort¬
setzungssatz — A 5.14 Einbettungssatz auf den Rand — A 5.15
Schwache Folgenkompaktheit in Ll(y.) — A 5.16 Satz von Vitali
Hahn Saks
6. Prinzip der gleichmäßigen Beschränktheit 204
6.1 Baire scher Kategoriensatz — 6.2 Prinzip der gleichmäßi¬
gen Beschränktheit — 6.3 Satz von Banach Steinhaus — 6.6
Satz von der offenen Abbildung — 6.7 Satz von der inversen
Abbildung — 6.8 Satz vom abgeschlossenen Graphen
Übungen 6 209
Ü 6.1 Beschränktheit von Teilmengen von L(X,Y) — Ü 6.2
Zur adjungierten Abbildung — Ü 6.3 Punktweise Konvergenz in
L(X,Y) — Ü 6.4 Sesquilinearformen
7. Projektionen 211
7.3 Satz vom abgeschlossenen Komplement — 7.6 Approxima¬
tion durch Unterräume — 7.14 Bessel sche Ungleichung — 7.15
Orthonormalbasis — 7.17 Weierstraß scher Approximationssatz
Übungen 7 233
Ü 7.1 Hamelbasis — Ü 7.2 Projektoren — Ü 7.3 Endliche
Projektoren — Ü 7.6 Orthogonalsystem
X Inhaltsverzeichnis
8. Kompakte Operatoren 236
8.3 Ehrling Lemma — 8.5 Sobolev Zahl — 8.6 Einbettungssatz
in Hölder Räumen — 8.7 Einbettungssatz in Sobolev Räumen
— 8.8 Einbettungssatz von Sobolev Räumen in Holder Räume —
8.9 Hilbert Schmidt Integraloperatoren — 8.10 Schur Integral¬
operatoren — 8.11 Singuläre Integraloperatoren — 8.12 Hölder
Korn Lichtenstein Ungleichung — 8.13 Calderon Zygmund Un
gleichung — 8.14 Fredholm Operatoren
Übungen 8 259
Ü 8.1 Anwendung des Ehrling Lemmas — Ü 8.2 Zum Ehrling
Lemma — Ü 8.3 Kompakter Operator in cq — Ü 8.4 Nukleare
Operatoren — Ü 8.5 Kompakter Operator ohne Eigenwerte —
Ü 8.6 Dimensionsabschätzung für Eigenräume — Ü 8.7 Norm
von Hilbert Schmidt Operatoren
A 8. Sobolev Sätze und Calderon Zygmund Ungleichung 264
A 8.2 Satz von Sobolev — A 8.7 Satz von Morrey
9. Spektrum kompakter Operatoren 286
9.6 Spektralsatz für kompakte Operatoren — 9.8 Fredholm
Alternative
10. Adjungierte Abbildung 294
10.1 Adjungierter Operator — 10.2 Hilbertraum Adjungierte
— 10.3 Algebraische Eigenschaften — 10.4 Annihilator — 10.6
Satz von Schauder — 10.8 Satz von Fredholm — 10.9 Normale
Operatoren — 10.12 Spektralsatz für kompakte normale Opera¬
toren — 10.14 Eigenwertproblem als Variationsproblem —10.15
Anwendung des Spektralsatzes — 10.17 Satz von Friedrichs
Übungen 10 315
Ü 10.2 Adjungierte Abbildung auf C°
Literaturverzeichnis 319
Symbolverzeichnis 320
Sachverzeichnis 323
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