泛函分析是干什么的?能否详细讲解一下希尔伯特空间的性质和定理,还有这和巴拿赫空间有什么区别?为什么会发展出这一门学科?这一学科的应用在哪》?

Question

泛函分析是干什么的?
能否详细讲解一下希尔伯特空间的性质和定理,还有这和巴拿赫空间有什么区别?为什么会发展出这一门学科?这一学科的应用在哪》?

Answer 1

泛函分析是现代数学的一个分支,隶属于分析学,其研究的主要对象是函数构成的空间.泛函分析是由对变换（如傅立叶变换等）的性质的研究和对微分方程以及积分方程的研究发展而来的.使用泛函作为表述源自变分法,代表作用于函数的函数.
希尔伯特空间可以利用以下结论完全分类,即对于任意两个希尔伯特空间,若其基的基数相等,则它们必彼此同构.对于有限维希尔伯特空间而言,其上的连续线性算子即是线性代数中所研究的线性变换.对于无穷维希尔伯特空间而言,其上的任何态射均可以分解为可数维度（基的基数为50）上的态射,所以泛函分析主要研究可数维度上的希尔伯特空间及其态射.希尔伯特空间中的一个尚未完全解决的问题是,是否对于每个希尔伯特空间上的算子,都存在一个真不变子空间.该问题在某些特定情况下的答案是肯定的.
一般的巴拿赫空间比较复杂,例如没有通用的办法构造其上的一组基.在巴拿赫空间中,相当部分的研究涉及到对偶空间的概念,即巴拿赫空间上所有连续线性泛函所构成的空间.对偶空间的对偶空间可能与原空间并不同构,但总可以构造一个从巴拿赫空间到其对偶空间的对偶空间的一个单同态.微分的概念可以在巴拿赫空间中得到推广,微分算子作用于其上的所有函数,一个函数在给定点的微分是一个连续线性映射.