Der Begriff der topologisch kleinen Potenzen verallgemeinert den Begriff der kleinen Potenzen und den Begriff der topologischen Nullteiler in einer Definition zusammen, wobei die topologische Nullteiler und auch Elemente mit kleinen Potenzen jeweils auch Element mit topologisch kleinen Potenzen sind.
Definition - Topologisch kleine Potenzen
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Sei
(
A
,
T
A
)
{\textstyle (A,{\mathcal {T}}_{A})}
eine topologische Algebra und
T
A
{\textstyle {\mathcal {T}}_{A}}
das System von offenene Mengen auf
A
{\displaystyle A}
. Da eine topologische Algebra nicht notwendig kommutativ ist, unterscheidet man rechtseitige und linkseitige topologisch kleine Potenzen.
Definition: Rechtsseitig topologisch kleine Potenzen
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Man nennt
z
∈
A
{\textstyle z\in A}
besitzt rechtsseitige topologisch kleine Potenzen in
A
{\textstyle A}
(Bezeichnung:
z
∈
T
K
P
r
(
A
)
{\textstyle z\in {\mathcal {TKP}}_{r}(A)}
), falls es eine Nullumgebung
U
0
∈
U
(
0
A
)
{\textstyle U_{0}\in {\mathfrak {U}}(0_{A})}
gibt, sodass für alle Nullumgebungen
U
∈
U
(
0
A
)
{\textstyle U\in {\mathfrak {U}}(0_{A})}
ein
k
(
U
)
∈
N
{\displaystyle k(U)\in \mathbb {N} }
existiert, sodass für alle
λ
>
0
{\displaystyle \lambda >0}
gilt:
λ
⋅
U
∩
z
k
(
U
)
⋅
(
A
∖
U
0
)
¯
≠
∅
{\displaystyle \lambda \cdot U\cap {\overline {z^{k(U)}\cdot (A\setminus U_{0})}}\not =\emptyset }
Definition: Linksseitig topologisch kleine Potenzen
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z
∈
A
{\textstyle z\in A}
besitzt linksseitig topologisch kleine Potenzen in
A
{\textstyle A}
(Bezeichnung:
z
∈
T
K
P
l
(
A
)
{\textstyle z\in {\mathcal {TKP}}_{l}(A)}
), ffalls es eine Nullumgebung
U
0
∈
U
(
0
A
)
{\textstyle U_{0}\in {\mathfrak {U}}(0_{A})}
gibt, sodass für alle Nullumgebungen
U
∈
U
(
0
A
)
{\textstyle U\in {\mathfrak {U}}(0_{A})}
ein
k
(
U
)
∈
N
{\displaystyle k(U)\in \mathbb {N} }
existiert, sodass für alle
λ
>
0
{\displaystyle \lambda >0}
gilt:
λ
⋅
U
∩
(
A
∖
U
0
)
⋅
z
k
(
U
)
¯
≠
∅
{\displaystyle \lambda \cdot U\cap {\overline {(A\setminus U_{0})\cdot z^{k(U)}}}\not =\emptyset }
Definition: topologisch kleine Potenzen
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z
∈
A
{\textstyle z\in A}
besitzt topologische kleine Nullteiler (Bezeichnung:
z
∈
T
K
P
(
A
)
{\textstyle z\in {\mathcal {TKP}}(A)}
), falls
z
{\textstyle z}
rechtseitig oder linkseitig topologisch kleine Potenzen besitzt (siehe auch Verallgemeinerungen von topologischen Nullteilern [ 1] ).
Lemma: Topologisch kleine Potenzen und Gaugefunktionale
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Sei
(
A
,
‖
⋅
‖
A
)
∈
K
{\textstyle \left(A,\left\|\cdot \right\|_{\mathcal {A}}\right)\in {\mathcal {K}}}
. Ein Element
z
∈
A
{\textstyle z\in A}
besitzt genau dann rechtsseitig topologisch kleine Potenz, wenn es ein
α
∈
A
{\textstyle \alpha \in {\mathcal {A}}}
gibt, so dass für alle
β
∈
A
{\textstyle \beta \in {\mathcal {A}}}
ein
k
(
β
)
∈
N
{\textstyle k(\beta )\in \mathbb {N} }
mit
inf
‖
x
‖
α
=
1
‖
z
k
(
β
)
⋅
x
‖
β
=
0
{\displaystyle \inf _{\left\|x\right\|_{\alpha }=1}\left\|z^{k(\beta )}\cdot x\right\|_{\beta }=0}
existiert, so besitzt
z
{\textstyle z}
topologisch kleine Potenzen (Bezeichnung:
z
∈
T
K
P
(
A
)
{\textstyle z\in {\mathcal {TKP}}(A)}
).
Wie man schon bei der Definition der topologischen Nullteiler sehen konnte, ist die Formulierung von topologischen Eigenschaften, die im Zusammenhang mit algebraischen Eigenschaften stehen (z.B. Idealeigenschaft, Invertierbarkeit, ...), über Gaugefunktionale für die Beweisführung in der Regel angenehmer als der Umgang mit offenen Mengen. Daher ist obige Definition über offene Mengen und Nullumgebungen ebenfalls in eine äquivalente Formulierung über angegeben werden.
Beweisen Sie die Äquivalenz der
T
K
P
{\displaystyle {\mathcal {TKP}}}
-Aussage über offene Mengen und Gaugefunktionale!
Sei
(
A
,
‖
⋅
‖
A
)
∈
K
{\textstyle \left(A,\left\|\cdot \right\|_{\mathcal {A}}\right)\in {\mathcal {K}}}
und
z
∈
A
{\textstyle z\in A}
gegeben. Wenn es ein
α
∈
A
{\textstyle \alpha \in {\mathcal {A}}}
gibt, so dass für alle
β
∈
A
{\textstyle \beta \in {\mathcal {A}}}
ein
k
(
β
)
∈
N
{\textstyle k(\beta )\in \mathbb {N} }
mit
inf
‖
x
‖
α
=
1
‖
z
k
(
β
)
⋅
x
‖
β
=
0
{\displaystyle \inf _{\left\|x\right\|_{\alpha }=1}\left\|z^{k(\beta )}\cdot x\right\|_{\beta }=0}
existiert, so ist
z
{\textstyle z}
ein
T
{\textstyle {\mathcal {T}}}
-singuläres Element.
Bemerkung - Negation der Singularitätbedingung
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Der obige Satz zeigt, dass Elemente
z
∈
T
K
P
(
A
)
{\textstyle z\in {\mathcal {TKP}}(A)}
immer
T
{\displaystyle {\mathcal {T}}}
-singulär sind. Der Beweis wird für die Kontraposition der obigen Aussage geführt, indem man annimmt, dass ein Element
z
∈
A
{\displaystyle z\in A}
ein
T
{\displaystyle {\mathcal {T}}}
-reguläres Element ist, und dann
z
∉
T
K
P
(
A
)
{\textstyle z\notin {\mathcal {TKP}}(A)}
gilt und die folgende Ungleichung liefert.
Regularitätsbedinung als Negation der TKP-Eigenschaft
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Insgesamt erhält man mit
z
∉
T
K
P
(
A
)
{\textstyle z\notin {\mathcal {TKP}}(A)}
die Aussage, dass es für alle
α
∈
A
{\displaystyle \alpha \in {\mathcal {A}}}
ein
β
∈
A
{\displaystyle \beta \in {\mathcal {A}}}
und Konstanten
D
k
(
α
)
>
0
{\displaystyle D_{k}(\alpha )>0}
gibt, sodass für alle
x
∈
A
{\displaystyle x\in A}
gilt (siehe PC-Regularität ):
‖
x
‖
α
≤
D
k
(
α
)
⋅
‖
z
k
⋅
x
‖
β
{\displaystyle \left\|x\right\|_{\alpha }\leq D_{k}(\alpha )\cdot \left\|z^{k}\cdot x\right\|_{\beta }}
Beweis - Satz TKP-Eigenschaft Gaugefunktionale
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Der obige Satz wird über die Kontraposition bewiesen und die Eigenschaften der Hömöomorphie der Einbettung bzgl. einer Algebraerweiterung , in der ein
z
∈
A
{\displaystyle z\in A}
invertierbar ist.
Diese Regularitätsbedingung wird im weiteren Verlauf noch besondere Bedeutung besitzen, denn diese liefert eine allgemeinere Klassifizierung von permanenten Idealen aus geeignet gewählten Elementen mit dieser Eigenschaft. Deshalb wird die Eigenschaft der topologisch kleinen Potenzen definiert.
Sei
(
A
,
‖
⋅
‖
A
)
∈
T
e
k
{\textstyle \left(A,\left\|\cdot \right\|_{\mathcal {A}}\right)\in {\mathcal {T}}_{e}^{k}}
, dann besteht die Menge
K
P
(
A
)
+
T
N
T
(
A
)
:=
{
z
1
+
z
2
:
z
1
∈
K
P
(
A
)
∧
z
2
∈
T
N
T
(
A
)
}
{\displaystyle {\mathcal {KP}}(A)+{\mathcal {TNT}}(A):=\{z_{1}+z_{2}:z_{1}\in {\mathcal {KP}}(A)\wedge z_{2}\in {\mathcal {TNT}}(A)\}}
aus
T
{\textstyle {\mathcal {T}}}
-singulären Elementen.
Der Beweis zur obigen Aussage wurde von Zelazko (1983) [ 2] über permanente Radikale in kommutativen lokalkonvexen Algebren formuliert. Der angegebene Beweis des Satzes über Gaugefunktionale soll zeigen, dass Elementen
z
∈
K
P
(
A
)
+
T
N
T
(
A
)
{\displaystyle z\in {\mathcal {KP}}(A)+{\mathcal {TNT}}(A)}
in sogar in beliebigen topologischen Algebren permanent singuläre Elemente sind.
Sei
(
A
,
‖
⋅
‖
A
)
∈
T
e
{\textstyle \left(A,\left\|\cdot \right\|_{\mathcal {A}}\right)\in {\mathcal {T}}_{e}}
, dann gilt:
K
P
(
A
)
+
T
N
T
(
A
)
⊆
T
K
P
(
A
)
.
{\displaystyle {\mathcal {KP}}(A)+{\mathcal {TNT}}(A)\subseteq {\mathcal {TKP}}(A).}
Welche Voraussetzungen müssen für die Topologie gelten, damit
K
P
(
A
)
+
T
N
T
(
A
)
=
T
K
P
(
A
)
(
∗
)
{\displaystyle {\mathcal {KP}}(A)+{\mathcal {TNT}}(A)={\mathcal {TKP}}(A)\,\,\,(\ast )}
erfüllt ist? Welche Klassen von Algebren erfüllen die Bedingung
(
∗
)
{\textstyle (\ast )}
?
Für lokalbeschränkte Algebren, also insbesondere Banachalgebren, erhält
man die Gleichung
(
∗
)
{\textstyle (\ast )}
, denn für
A
∈
P
k
{\textstyle A\in {\mathcal {P}}^{k}}
gilt:
T
N
T
(
A
)
=
T
K
P
(
A
)
.
{\displaystyle {\mathcal {TNT}}(A)={\mathcal {TKP}}(A).}
Siehe Satz zur Charakterisierung von
P
{\displaystyle {\mathcal {P}}}
-regulärem Elementen .
Bemerkung: Resultat basieren auf dem Konzept von permanenten Radikalen
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Der Satz über Summen
von Elementen mit kleine Potenzen und
topologische Nullteiler
wurde bereits von Zelazko (1983)[ 3] formuliert. Der Beweis wurde dort aber nur für kommutative lokalkonvexe Algebren geführt und erforderte in dem Artikel Ergebnisse aus der Theorie über permanente Radikale. Der oben angegebene
Beweis zeigt, dass die von Zelazko bewiesene Formulierung der Summen von Elementen aus
K
P
(
A
)
{\textstyle {\mathcal {KP}}(A)}
bzw.
T
N
T
(
A
)
{\textstyle {\mathcal {TNT}}(A)}
auch für topologische Algebren allgemein über Gaugefunktionale bewiesen werden kann.
Bemerkung: Dreiecksungleichung in lokalkonvexen Räumen
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Der von Zelazko geführte Beweis für kommuntative lokalkonvexe Algebren, kann auch vereinfacht werden, wenn man die folgende Subadditivität von
K
{\textstyle {\mathcal {K}}}
-Funktionalen ausnutzt, wie z.B.
‖
x
+
y
‖
α
≤
K
α
⋅
(
‖
x
‖
α
+
‖
y
‖
α
)
für alle
x
,
y
∈
A
,
‖
x
+
y
‖
α
≤
‖
x
‖
β
+
‖
y
‖
β
für alle
x
,
y
∈
A
,
{\displaystyle {\begin{array}{rcl}\left\|x+y\right\|_{\alpha }&\leq &K_{\alpha }\cdot (\left\|x\right\|_{\alpha }+\left\|y\right\|_{\alpha }){\mbox{ für alle }}x,y\in A,\\\left\|x+y\right\|_{\alpha }&\leq &\left\|x\right\|_{\beta }+\left\|y\right\|_{\beta }{\mbox{ für alle }}x,y\in A,\end{array}}}
Formulieren Sie den obigen Satz in
L
C
k
{\displaystyle {\mathcal {LC}}^{k}}
bzw.
P
C
k
{\displaystyle {\mathcal {PC}}^{k}}
-Algebren für Halbnormen bzw. Quasihalbormen und erläutern Sie, wie sich die Abschätzung vereinfachen.
Formulieren Sie den obigen Satz in
M
L
C
k
{\displaystyle {\mathcal {MLC}}^{k}}
bzw.
M
P
C
k
{\displaystyle {\mathcal {MPC}}^{k}}
-Algebren für submultiplative Halbnormen bzw. submultiplative Quasihalbormen und erläutern Sie, wie sich die Abschätzung vereinfachen.
Betrachten Sie das Vorgehen im Beweis und analysieren Sie, welche Bedeutung die Kommuntativität hat. Kann man den Beweis ebenfalls ohne die von Zelazko verlangte Kommuntativität<ref name="LCsingZelazko"> der Multiplikation führen?
Bemerkung: K-reguläre Elemente und TKP-Eigenschaft
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Wenn ein Element
z
∈
A
{\textstyle z\in A}
topologisch kleine Potenzen besitzt ist es permanent singulär in jeder
T
{\textstyle {\mathcal {T}}}
-Erweiterung der gegebenen Algebra
A
{\textstyle A}
und umgekehrt kann
K
{\displaystyle {\mathcal {K}}}
-reguläres Element
z
∈
A
{\textstyle z\in A}
, das in einer
K
{\textstyle {\mathcal {K}}}
-Algebraerweiterung
B
{\textstyle B}
invertierbar ist, keine topologisch kleinen Potenzen besitzen. Kernfrage ist, ob ein Element, das keine topologisch kleinen Potenzen besitzt, dann auch in einer
K
{\displaystyle {\mathcal {K}}}
-regulär ist.
Satz: Stetigkeitssequenzen K-Regularität
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Sei
(
A
,
‖
⋅
‖
A
)
∈
K
e
{\textstyle (A,\left\|\cdot \right\|_{\mathcal {A}})\in {\mathcal {K}}_{e}}
und
z
∈
G
K
(
A
)
{\textstyle z\in {\mathcal {G}}_{\mathcal {K}}(A)}
, dann gibt es für alle
α
∈
A
{\textstyle \alpha \in {\mathcal {A}}}
, ein
β
∈
A
{\textstyle \beta \in {\mathcal {A}}}
, eine Folge
(
‖
⋅
‖
(
α
,
k
)
)
k
∈
N
{\textstyle \left(\left\|\cdot \right\|_{(\alpha ,k)}\right)_{k\in \mathbb {N} }}
von Gaugefunktionalen mit Konstanten
D
k
(
α
)
>
0
{\displaystyle D_{k}(\alpha )>0}
mit
‖
⋅
‖
(
α
,
0
)
:=
‖
⋅
‖
α
{\textstyle \left\|\cdot \right\|_{(\alpha ,0)}:=\left\|\cdot \right\|_{\alpha }}
, für die folgende Bedingungen gelten:
(SK1)
‖
x
‖
α
≤
‖
x
‖
(
α
,
k
)
≤
D
k
(
α
)
⋅
‖
x
‖
β
{\textstyle \left\|x\right\|_{\alpha }\leq \left\|x\right\|_{(\alpha ,k)}\leq D_{k}(\alpha )\cdot \left\|x\right\|_{\beta }}
für alle
x
∈
A
{\textstyle x\in A}
und
k
∈
N
0
{\textstyle k\in \mathbb {N} _{0}}
,
(SK2)
‖
x
‖
(
α
,
k
)
≤
‖
z
x
‖
(
α
,
k
+
1
)
{\textstyle \left\|x\right\|_{(\alpha ,k)}\leq \left\|zx\right\|_{(\alpha ,k+1)}}
für alle
x
∈
A
{\textstyle x\in A}
und
k
∈
N
0
{\textstyle k\in \mathbb {N} _{0}}
.
Der Beweise des Satzes über Stetigkeitssequenzen bei K-Regularität erfolgt wieder über die Kontraposition, dass man annimmt, dass ein Element
K
{\displaystyle {\mathcal {K}}}
-regulär ist.
Die obige Aussage ist sogar äquivalent zur
L
C
k
{\displaystyle {\mathcal {LC}}^{k}}
-Regularität in kommutativen lokalkonvexe Algebren. Der Beweis des Satzes erfolgt analog zum Satz, der die TKP-Eigenschaft über Gaugefunktionale charakterisiert.
Für alle
α
∈
A
{\textstyle \alpha \in {\mathcal {A}}}
gibt es wegen der Stetigkeit der Multiplikation ein
β
∈
A
{\textstyle \beta \in {\mathcal {A}}}
mit
‖
x
y
‖
α
≤
‖
x
‖
β
⋅
‖
y
‖
β
für alle
x
,
y
∈
A
.
{\displaystyle \left\|xy\right\|_{\alpha }\leq \left\|x\right\|_{\beta }\cdot \left\|y\right\|_{\beta }{\mbox{ für alle }}x,y\in A.}
Zu
β
{\textstyle \beta }
existieren aufgrund der Eigenschaft von
z
∈
A
{\displaystyle z\in A}
, topologisch große Potenzen zu besitzen, ein
γ
∈
A
{\textstyle \gamma \in {\mathcal {A}}}
mit
‖
x
‖
β
≤
D
k
(
β
)
⋅
‖
z
k
⋅
x
‖
γ
für alle
x
∈
A
,
k
∈
N
0
{\displaystyle \left\|x\right\|_{\beta }\leq D_{k}(\beta )\cdot \left\|z^{k}\cdot x\right\|_{\gamma }{\mbox{ für alle }}x\in A,\ k\in \mathbb {N} _{0}}
und positiven Konstanten
D
k
(
β
)
{\textstyle D_{k}(\beta )}
.
Setzt man
A
k
:=
z
k
⋅
A
{\textstyle A_{k}:=z^{k}\cdot A}
, dann ist
(
A
k
)
k
∈
N
0
{\textstyle (A_{k})_{k\in \mathbb {N} _{0}}}
eine antitone Folge von (nicht notwendigerweise unitalen) Teilalgebren von
A
{\textstyle A}
.
Auf den Vielfachenmengen
A
k
{\textstyle A_{k}}
von Potenzen
z
k
{\displaystyle z^{k}}
werden mit
M
k
α
(
x
)
:=
max
j
=
0
k
‖
x
j
‖
α
{\textstyle M_{k}^{\alpha }(x):=\displaystyle \max _{j=0}^{k}\left\|x^{j}\right\|_{\alpha }}
für
α
∈
A
{\textstyle \alpha \in {\mathcal {A}}}
,
k
∈
N
0
{\textstyle k\in \mathbb {N} _{0}}
und
x
∈
A
{\textstyle x\in A}
folgende Abbildungen definiert:
‖
⋅
‖
(
β
,
k
)
:
A
k
⟶
K
mit
y
=
z
k
x
⟼
M
k
β
(
z
)
⋅
‖
x
‖
β
.
{\displaystyle \left\|\cdot \right\|_{(\beta ,k)}:A_{k}\longrightarrow \mathbb {K} \,\,{\mbox{ mit }}\,\,y=z^{k}x\longmapsto M_{k}^{\beta }(z)\cdot \left\|x\right\|_{\beta }.}
Zur Wohldefiniertheit der Abbildung: Da
z
{\textstyle z}
keine topologisch kleinen
Potenzen besitzt, ist
z
{\textstyle z}
wegen
N
T
(
A
)
⊂
T
N
T
(
A
)
⊂
T
K
P
(
A
)
{\textstyle {\mathcal {NT}}(A)\subset {\mathcal {TNT}}(A)\subset {\mathcal {TKP}}(A)}
auch kein Nullteiler in
A
{\textstyle A}
. Daher kann man für jedes
k
∈
N
{\textstyle k\in \mathbb {N} }
und jedes
y
∈
A
k
{\textstyle y\in A_{k}}
genau ein
x
∈
A
{\textstyle x\in A}
finden mit
y
=
z
k
x
{\textstyle y=z^{k}x}
.
Ferner sei
(
D
k
(
β
)
)
k
∈
N
0
{\textstyle \left(D_{k}(\beta )\right)_{k\in \mathbb {N} _{0}}}
eine isotone Folge mit
1
≤
D
k
(
β
)
≤
D
k
+
1
(
β
)
für alle
k
∈
N
0
.
{\displaystyle 1\leq D_{k}(\beta )\leq D_{k+1}(\beta ){\mbox{ für alle }}k\in \mathbb {N} _{0}.}
Mit der Definition der
M
k
β
(
z
)
{\textstyle M_{k}^{\beta }(z)}
ist auch
(
M
k
β
(
z
)
)
k
∈
N
{\textstyle (M_{k}^{\beta }(z))_{k\in \mathbb {N} }}
eine isotone Folge.
Für
y
=
z
k
x
∈
A
k
{\textstyle y=z^{k}x\in A_{k}}
und
z
y
∈
A
k
+
1
{\textstyle zy\in A_{k+1}}
gilt:
‖
y
‖
(
β
,
k
)
=
‖
z
k
⋅
x
‖
(
β
,
k
)
=
M
k
β
(
z
)
⋅
‖
x
‖
β
≤
M
k
+
1
β
(
z
)
⋅
‖
x
‖
β
=
‖
z
k
+
1
⋅
x
‖
(
β
,
k
+
1
)
=
‖
z
⋅
y
‖
(
β
,
k
+
1
)
{\displaystyle {\begin{array}{rcl}\left\|y\right\|_{(\beta ,k)}&=&\left\|z^{k}\cdot x\right\|_{(\beta ,k)}=M_{k}^{\beta }(z)\cdot \left\|x\right\|_{\beta }\leq M_{k+1}^{\beta }(z)\cdot \left\|x\right\|_{\beta }\\&=&\left\|z^{k+1}\cdot x\right\|_{(\beta ,k+1)}=\left\|z\cdot y\right\|_{(\beta ,k+1)}\end{array}}}
und
‖
y
‖
(
β
,
k
)
=
‖
z
k
⋅
x
‖
(
β
,
k
)
=
M
k
β
(
z
)
⋅
‖
x
‖
β
≥
‖
z
k
‖
β
⋅
‖
x
‖
β
≥
‖
z
k
⋅
x
‖
α
=
‖
y
‖
α
.
{\displaystyle {\begin{array}{rcl}\left\|y\right\|_{(\beta ,k)}&=&\left\|z^{k}\cdot x\right\|_{(\beta ,k)}=M_{k}^{\beta }(z)\cdot \left\|x\right\|_{\beta }\geq \left\|z^{k}\right\|_{\beta }\cdot \left\|x\right\|_{\beta }\\&\geq &\left\|z^{k}\cdot x\right\|_{\alpha }=\left\|y\right\|_{\alpha }.\end{array}}}
Es bleibt noch zu zeigen, dass man das Gaugefunktional
‖
⋅
‖
(
β
,
k
)
{\textstyle \left\|\cdot \right\|_{(\beta ,k)}}
zu einem Gaugefunktional
‖
⋅
‖
(
α
,
k
)
{\textstyle \left\|\cdot \right\|_{(\alpha ,k)}}
mit den geforderten Eigenschaften (SK1) und (SK2) auf ganz
A
{\textstyle A}
erweitern kann. Man definiert Abbildungen
φ
k
{\textstyle \varphi _{k}}
mit
φ
k
:
A
⟶
{
0
,
1
,
…
,
k
}
y
⟼
max
{
j
∈
{
0
,
1
,
…
,
k
}
:
y
∈
A
j
}
.
{\displaystyle \varphi _{k}:A\longrightarrow \{0,1,\dots ,k\}y\longmapsto \max\{j\in \{0,1,\dots ,k\}:y\in A_{j}\}.}
Erweiterung von der Vielfachenmenge auf die Algebra
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Nun wird mit der Abbildung
φ
k
{\textstyle \varphi _{k}}
das Gaugefunktional
‖
⋅
‖
(
α
,
k
)
{\textstyle \left\|\cdot \right\|_{(\alpha ,k)}}
für
y
∈
A
{\textstyle y\in A}
wie folgt definiert:
‖
y
‖
(
α
,
k
)
:=
‖
y
‖
(
β
,
φ
k
(
y
)
)
.
{\displaystyle \left\|y\right\|_{(\alpha ,k)}:=\left\|y\right\|_{(\beta ,\varphi _{k}(y))}.}
Da
‖
y
‖
(
β
,
k
)
≥
‖
y
‖
α
{\textstyle \left\|y\right\|_{(\beta ,k)}\geq \left\|y\right\|_{\alpha }}
für alle
y
∈
A
k
{\textstyle y\in A_{k}}
, erhält man mit
y
∈
A
φ
k
(
y
)
{\textstyle y\in A_{\varphi _{k}(y)}}
auch die Ungleichung
‖
y
‖
(
β
,
φ
k
(
y
)
)
≥
‖
y
‖
α
{\textstyle \left\|y\right\|_{(\beta ,\varphi _{k}(y))}\geq \left\|y\right\|_{\alpha }}
.
Ferner können die Gaugefunktionale
‖
⋅
‖
(
α
,
k
)
{\textstyle \left\|\cdot \right\|_{(\alpha ,k)}}
durch ein Gaugefunktional
‖
⋅
‖
γ
{\textstyle \left\|\cdot \right\|_{\gamma }}
mit positiven Konstanten
D
k
(
α
)
{\textstyle D_{k}(\alpha )}
beschränkt werden, denn mit
y
:=
z
φ
k
(
y
)
x
{\textstyle y:=z^{\varphi _{k}(y)}x}
gilt:
‖
y
‖
(
α
,
k
)
≤
M
φ
k
(
y
)
β
(
z
)
⋅
‖
x
‖
β
≤
M
φ
k
(
y
)
β
(
z
)
⋅
D
φ
k
(
y
)
(
β
)
⋅
‖
z
φ
k
(
y
)
⋅
x
‖
γ
≤
M
k
β
(
z
)
⋅
D
k
(
β
)
⏟
D
k
(
α
)
:=
⋅
‖
z
φ
k
(
y
)
⋅
x
⏟
=
y
‖
γ
=
D
k
(
α
)
⋅
‖
y
‖
γ
.
{\displaystyle {\begin{array}{rcl}\left\|y\right\|_{(\alpha ,k)}&\leq &M_{\varphi _{k}(y)}^{\beta }(z)\cdot \left\|x\right\|_{\beta }\leq M_{\varphi _{k}(y)}^{\beta }(z)\cdot D_{\varphi _{k}(y)}(\beta )\cdot \left\|z^{\varphi _{k}(y)}\cdot x\right\|_{\gamma }\\&\leq &\underbrace {M_{k}^{\beta }(z)\cdot D_{k}(\beta )} _{D_{k}(\alpha ):=}\cdot \|\underbrace {z^{\varphi _{k}(y)}\cdot x} _{=y}\|_{\gamma }=D_{k}(\alpha )\cdot \left\|y\right\|_{\gamma }.\end{array}}}
Die Abschätzung
‖
y
‖
(
β
,
k
)
≤
‖
z
y
‖
(
β
,
k
+
1
)
{\textstyle \left\|y\right\|_{(\beta ,k)}\leq \left\|zy\right\|_{(\beta ,k+1)}}
für
y
∈
A
k
{\textstyle y\in A_{k}}
überträgt sich auch auf die erweiterten Funktionale, denn man erhält mit
φ
k
(
y
)
+
1
=
φ
k
+
1
(
z
y
)
{\textstyle \varphi _{k}(y)+1=\varphi _{k+1}(zy)}
und
z
⋅
A
k
=
A
k
+
1
{\textstyle z\cdot A_{k}=A_{k+1}}
‖
y
‖
(
α
,
k
)
=
‖
y
‖
(
β
,
φ
k
(
y
)
)
≤
‖
z
⋅
y
‖
(
β
,
φ
k
(
y
)
+
1
)
=
‖
z
⋅
y
‖
(
β
,
φ
k
+
1
(
z
y
)
)
=
‖
z
⋅
y
‖
(
α
,
k
+
1
)
.
{\displaystyle {\begin{array}{rcl}\left\|y\right\|_{(\alpha ,k)}&=&\left\|y\right\|_{(\beta ,\varphi _{k}(y))}\leq \left\|z\cdot y\right\|_{(\beta ,\varphi _{k}(y)+1)}\\&=&\left\|z\cdot y\right\|_{(\beta ,\varphi _{k+1}(zy))}=\left\|z\cdot y\right\|_{(\alpha ,k+1)}.\end{array}}}
Insgesamt ergeben sich die Behauptungen (SK1) und (SK2) für die Gaugefunktionalsequenz.
◻
{\displaystyle \Box }
Die Bedingungen (SK1) und (SK2) aus Satz über
B
{\displaystyle {\mathcal {B}}}
-reguläre Elemente kann man für ein
T
{\textstyle {\mathcal {T}}}
-reguläres Element
z
{\textstyle z}
auch unmittelbar erhalten.
Satz: TKP und K-Regularitätseigenschaften
Bearbeiten
Sei
(
A
,
‖
⋅
‖
A
)
∈
K
e
(
K
)
{\textstyle \left(A,\left\|\cdot \right\|_{\mathcal {A}}\right)\in {\mathcal {K}}_{e}(\mathbb {K} )}
und ein
K
{\textstyle {\mathcal {K}}}
-reguläres Element
z
∈
A
{\textstyle z\in A}
gegeben, dann gibt es zu jedem
α
∈
A
{\textstyle \alpha \in {\mathcal {A}}}
eine Folge
(
‖
⋅
‖
(
α
,
k
)
)
k
∈
N
{\textstyle \left(\left\|\cdot \right\|_{(\alpha ,k)}\right)_{k\in \mathbb {N} }}
von
K
{\textstyle {\mathcal {K}}}
-Funktionalen mit Konstanten
D
k
(
1
)
(
α
)
{\textstyle D_{k}^{(1)}(\alpha )}
,
D
k
(
2
)
(
α
)
>
0
{\textstyle D_{k}^{(2)}(\alpha )>0}
und ein
γ
∈
A
{\textstyle \gamma \in {\mathcal {A}}}
mit
‖
x
‖
α
≤
D
k
(
1
)
(
α
)
⋅
‖
x
‖
(
α
,
k
)
≤
D
k
(
2
)
(
α
)
⋅
‖
x
‖
γ
{\textstyle \left\|x\right\|_{\alpha }\leq D_{k}^{(1)}(\alpha )\cdot \left\|x\right\|_{(\alpha ,k)}\leq D_{k}^{(2)}(\alpha )\cdot \left\|x\right\|_{\gamma }}
für alle
x
∈
A
{\textstyle x\in A}
und
k
∈
N
0
{\textstyle k\in \mathbb {N} _{0}}
,
‖
x
‖
(
α
,
k
)
=
‖
z
x
‖
(
α
,
k
+
1
)
{\textstyle \left\|x\right\|_{(\alpha ,k)}=\left\|zx\right\|_{(\alpha ,k+1)}}
für alle
x
∈
A
{\textstyle x\in A}
,
k
∈
N
0
{\textstyle k\in \mathbb {N} _{0}}
.
Durch geeignet gewählte Vielfache der
K
{\textstyle {\mathcal {K}}}
-Funktionale erhält man
ebenfalls die bereits bekannten Abschätzungen
(
1
)
{\textstyle (1)}
und
(
2
)
{\textstyle (2)}
.
Sei
(
A
,
‖
⋅
‖
A
)
∈
K
e
(
K
)
{\textstyle \left(A,\left\|\cdot \right\|_{\mathcal {A}}\right)\in {\mathcal {K}}_{e}(\mathbb {K} )}
und ein
K
{\textstyle {\mathcal {K}}}
-reguläres Element
z
∈
A
{\textstyle z\in A}
gegeben, dann gibt es zu jedem
α
∈
A
{\textstyle \alpha \in {\mathcal {A}}}
eine Folge
(
‖
⋅
‖
(
α
,
k
)
)
k
∈
N
{\textstyle \left(\left\|\cdot \right\|_{(\alpha ,k)}\right)_{k\in \mathbb {N} }}
von
K
{\textstyle {\mathcal {K}}}
-Funktionalen mit Konstanten
D
k
(
α
)
>
0
{\textstyle D_{k}(\alpha )>0}
und ein
γ
∈
A
{\textstyle \gamma \in {\mathcal {A}}}
mit
‖
x
‖
α
≤
‖
x
‖
(
α
,
k
)
≤
D
k
(
α
)
⋅
‖
x
‖
γ
{\textstyle \left\|x\right\|_{\alpha }\leq \left\|x\right\|_{(\alpha ,k)}\leq D_{k}(\alpha )\cdot \left\|x\right\|_{\gamma }}
für alle
x
∈
A
{\textstyle x\in A}
und
k
∈
N
0
{\textstyle k\in \mathbb {N} _{0}}
,
‖
x
‖
(
α
,
k
)
≤
‖
z
x
‖
(
α
,
k
+
1
)
{\textstyle \left\|x\right\|_{(\alpha ,k)}\leq \left\|zx\right\|_{(\alpha ,k+1)}}
für alle
x
∈
A
{\textstyle x\in A}
,
k
∈
N
0
{\textstyle k\in \mathbb {N} _{0}}
.
↑ Zelazko, Wiezlaw (1985) Topological divisors of zero, their applications and generalization.Geometry seminars, (Italian) (Bologna, 1985), 175–191, Univ. Stud. Bologna, Bologna, 1986
↑ Zelazko Wieslaw , On permanent radicals in commutative locally convex algebras, Studia Math. 75 (1983), S. 265-272
↑ Zelazko Wieslaw , (1983), On permanent radicals in commutative locally convex algebras, Studia Math. 75 S. 265-272