函數序列與級數
上確界範數
若你想用一個數字概括「一個函數有多大」,上確界範數給出最悲觀的答案:函數取絕對值後所達到的最高高度。兩個函數在這個範數下「接近」,恰當它們的圖像在任何地方都不會拉開太遠——不是平均意義上,而是在最糟糕的那一點上。
形式上,對集合 E 上的有界函數 f,上確界範數為 ||f|| = sup 關於 x 屬於 E 的 |f(x)|。它是真正的範數:||f|| >= 0 且僅對零函數取等號,||c f|| = |c| ||f||,並且三角不等式 ||f + g|| <= ||f|| + ||g|| 成立。在緊定義域上,連續函數的上確界可以取到,於是「sup」變為「max」,||f|| 就是函數的峰值絕對值。
上確界範數的要點是:它把一致收斂轉化為某個賦範空間裡的普通收斂——f_n 在 E 上一致收斂到 f,當且僅當 ||f_n - f|| -> 0。正是這種重新表述,使我們能把有界(或連續)函數全體當作度量空間來處理,從而搬來完備性、柯西序列和極限的全套工具。
在 [0,1] 上,若 f(x) = x - x^2,則 |f| 在 x = 1/2 處取峰值 1/4,故 ||f|| = 1/4。對實軸上的 g_n(x) = sin(nx)/n,有 ||g_n|| = 1/n -> 0,這就證明了 g_n 一致收斂到 0,儘管擺動越來越快。
上確界範數讀取函數的最壞情形高度。
又稱
另見