Пространство непрерывных многозначных отображений с замкнутыми неограниченными значениями
А. А. Толстоногов Институт динамики систем и теории управления имени В.М. Матросова Сибирского отделения Российской академии наук, г. Иркутск
Аннотация:
Рассматривается пространство непрерывных многозначных отображений, определенных на локально компактном пространстве
${\mathcal T}$ со счетной базой. Значениями этих отображений являются замкнутые, не обязательно ограниченные множества из метрического пространства
$(X,d(\cdot))$, в котором замкнутые шары являются компактами. Пространство
$(X,d(\cdot))$ локально компактно и сепарабельно. Пусть
$Y$ - счетное плотное множество из
$X$. Расстояние
$\rho (A, B)$ между множествами
$A, B$ из семейства
$CL(X)$ всех непустых, замкнутых подмножеств из
$X$ определяется как
$$\rho(A,B)=\sum_{i=1}^\infty \frac{1}{2^i}\, \frac{\mid~d(y_i,A)-d(y_i,B)\mid} {1+\mid~d(y_i,A)-d(y_i,B)\mid},$$
где
$d(y_i,A)$ - расстояние от точки
$y_i \in Y$ до множества
$A$. Это расстояние не зависит от выбора множества
$Y$, и функция
$\rho (A, B)$ является метрикой на пространстве
$CL(X)$. Сходимость последовательности множеств
$A_n, n\ge 1,$ из метрического пространства
$(CL(X),\rho (\cdot))$ эквивалентна сходимости последовательности
$A_n, n\ge 1,$ по Куратовскому. Доказаны полнота и сепарабельность метрического пространства
$(CL(X),\rho (\cdot))$ и даны необходимые и достаточные условия компактности множеств в этом пространстве. Пространство
$C({\mathcal T}, CL(X))$ всех непрерывных отображений из
${\mathcal T}$ в
$(CL(X),\rho (\cdot))$ наделено топологией равномерной сходимости на компактах из
${\mathcal T}$. Доказаны полнота, сепарабельность пространства
$C({\mathcal T}, CL(X))$ и даны необходимые и достаточные условия компактности множеств в пространстве
$C({\mathcal T}, CL(X))$. Эти результаты переформулированы для пространства
$C(T, CCL(X))$, где
$T=[0,1], \; X$ - конечномерное евклидово пространство и
$CCL(X)$ - пространство всех непустых, замкнутых выпуклых множеств из
$X$ с метрикой
$\rho (\cdot )$. Это пространство играет большую роль при изучении процессов выметания. Приведен контрпример, показывающий существенность предположения компактности замкнутых шаров из
$X$.
Ключевые слова:
неграниченные множества, сходимость по Куратовскому, компактность.
УДК:
515.126.83
MSC: 58C06 Поступила в редакцию: 25.09.2017
DOI:
10.21538/0134-4889-2018-24-1-200-208