Detail předmětu

Funkcionální analýza I

FSI-SU1Ak. rok: 2017/2018

V předmětu se diskutují základní pojmy a principy funkcionální analýzy týkající se především metrických prostorů, lineárních normovaných prostorů (speciálně Banachových) a unitárních prostorů (speciálně Hilbertových). Zmíněny jsou i elementy Lebesgueova integrálu. Dále je ukázáno využití těchto pojmů při řešení některých úloh matematické analýzy a numerické matematiky.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

prof. Mgr. Pavel Řehák, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav matematiky (ÚM)

Výsledky učení předmětu

Základní znalost metrických, lineárních normovaných a unitárních prostorů, elementů Lebesgueova integrálu a souvisejících pojmů. Schopnost získané poznatky využívat.

Prerekvizity

Diferenciální počet, integrální počet, diferenciální rovnice, lineární algebra, elementy teorie množin, elementy numerické matematiky.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu teoretického základu a základních principů dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách.

Způsob a kritéria hodnocení

Zápočet: aktivní účast ve cvičeních (účast je povinná), úspěšné napsání dvou testů během semestru.
Zkouška: Zkouška má ústní formu. Diskutována je teorie i příklady. Vyžaduje se orientace v probraných základních pojmech a principech disciplíny a ilustrace teorie v konkrétních situacích.

Učební cíle

Seznámit a naučit studenty pracovat se základními pojmy a postupy funkcionální analýzy, které jsou využívány v dalších matematických disciplínách.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Bude kontrolována účast na cvičeních. V průběhu semestru budou psány dva testy.

Základní literatura

A. N. Kolmogorov, S. V. Fomin: Základy teorie funkcí a funkcionální analýzy, SNTL, Praha 1975. (CS)
A. Torchinsky, Problems in real and functional analysis, American Mathematical Society 2015. (EN)
C. Costara, D. Popa, Exercises in functional analysis, Kluwer 2003. (EN)
D. H. Griffel, Applied functional analysis, Dover 2002. (EN)
E. Zeidler, Applied functional analysis: Main principles and their applications, Springer, 1995. (EN)
F. Burk, Lebesgue measure and integration: An introduction, Wiley 1998. (EN)
J. Franců, Funkcionální analýza 1, FSI VUT 2014. (CS)
J. Lukeš, Zápisky z funkcionální analýzy, Karolinum 1998. (CS)
Z. Došlá, O. Došlý, Metrické prostory: teorie a příklady, PřF MU Brno 2006. (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program B3A-P bakalářský

    obor B-MAI , 2 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Mgr. Pavel Řehák, Ph.D.

Osnova

Metrické prostory
Základní pojmy a fakta. Příklady. Uzavřené a otevřené množiny. Konvergence. Separabilní metrické prostory. Úplné metrické prostory. Kompaktní prostory. Zobrazení metrických prostorů. Banachova věta o pevném bodu. Aplikace.

Elementy teorie míry a integrálu
Lebesgueova míra. Měřitelné funkce. Lebesgueův integrál. Věty o limitních přechodech.

Normované lineární prostory
Základní pojmy a fakta. Konečná vs. nekonečná dimenze. Banachovy prostory. Příklady. (Relativní) kompaktnost. Arzeláova-Ascoliho věta. Schauderova věta. Aplikace.

Unitární prostory
Základní pojmy a fakta. Hilbertovy prostory. Příklady. Konečná vs. nekonečná dimenze. Ortogonalita. Obecné Fourierovy řady. Rieszova-Fischerova věta.

Speciální typy prostorů (v rámci probírané teorie), zejména prostory posloupností, prostory spojitých funkcí, prostory integrovatelných funkcí. Některé nerovnosti.

Lineární funkcionály a operátory, duální prostory a operátory
Prostor lineárních operátorů. Spojitost. Omezenost. Invertibilita. Vliv dimenze prostoru. Duální prostory k prostorům funkcí a posloupností.
Reflexivita. Slabá konvergence. Duální a adjungované operátory. Hahnova-Banachova věta a její důsledky. Banachova-Steinhausova věta a její důsledky.

Cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Mgr. Pavel Řehák, Ph.D.

Osnova

Procičování látky z přednášek na konkrétních příkladech prostorů konečné dimenze, prostorů posloupností a prostorů spojitých a integrovatelných funkcí.