T.C. NEVŞEHİR HACI BEKTAŞ VELİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

Transkript

1 T.C. NEVŞEHİR HACI BEKTAŞ VELİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ HEMEN HEMEN YAKINSAKLIK ÜZERİNE Tezi Hazırlayan Zarife ZARARSIZ Tez Danışmanı Doç. Dr. Mehmet ŞENGÖNÜL Matematik Anabilim Dalı Doktora Tezi Mart 2015 NEVŞEHİR

2

3 T.C. NEVŞEHİR HACI BEKTAŞ VELİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ HEMEN HEMEN YAKINSAKLIK ÜZERİNE Tezi Hazırlayan Zarife ZARARSIZ Tez Danışmanı Doç. Dr. Mehmet ŞENGÖNÜL Matematik Anabilim Dalı Doktora Tezi Mart 2015 NEVŞEHİR

4

5

6 TEŞEKKÜR Doktora öğrenimim ve tez çalışmam süresince tüm bilgilerini benimle paylaşmaktan kaçınmayan, bu çalışmayı bana vererek, yöneten ve çalışma süresince yardımını benden esirgemeyen değerli hocam Sayın Doç. Dr. Mehmet ŞENGÖNÜL e, Maddi ve manevi olarak her zaman desteğini hissettiren ve beni yalnız bırakmayan canım kardeşim Neriman ZARARSIZ a ve AİLEME, teşeür ederim. iii

7 HEMEN HEMEN YAKINSAKLIK ÜZERİNE (Doktora Tezi) Zarife ZARARSIZ NEVŞEHİR HACI BEKTAŞ VELİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ Mart 2015 ÖZET Bu tez beş bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde, bu çalışma haında literatür bilgisi verildi. İkinci bölümde, çalışmamız için gerekli olan temel tanım ve teoremler incelendi. Üçüncü bölümde, Banach limiti ve hemen hemen yakınsaklık tanımları ve bu kavramlara ait literatür bilgisi verildi. Ayrıca önemli görülen bazı teorem ve örnekler incelendi. Dördüncü bölümde, ff TT, TT- yakınsak dizilerin kümesi temel alınarak rrrr ve rrrr 0 dizi uzayları inşa edildi. Ayrıca, Banach limiti tarifi genelleştirildi ve rrrr ve rrrr 0 kümelerinin önemli görülen bazı özellikleri incelendi. Bu çalışmalara ek olarak, klasik anlamda bilinen hemen hemen yakınsaklığın dışında, onu kapsayan fakat daha genel bir yakınsaklık fikri öne sürüldü. Hemen hemen yakınsaklık tarifinin bir tür genellemesi olan ve zzzzzz- yakınsaklık olarak isimlendirilen bu yeni tip yakınsaklık tarifi bilinen hemen hemen yakınsaklık tanımından farklı olarak, bir bakıma ötelenmiş Zweier transformlar dizisinin Riesz ortalaması olarak tanımlanacağından ilgili bilimsel alana yenilik ve orijinallik katması bakımından ilgi çekici olmuştur. Bu tarife ek olarak, zzzzzz ve zzrrrr 0 dizi uzayları tanımlandı ve bu uzayların üzerine cebirsel ve topolojik yapılar konularak çeşitli özellikleri incelendi. Bunlara ek olarak, zzzzzz ve zzrrrr 0 uzaylarının ββdualleri belirlendi. Beşinci bölümde, rrrr ve rrrr 0 dizi uzaylarından l, cc ve cc 0 uzaylarına ve tersine olarak l, cc ve cc 0 uzaylarından rrrr ve rrrr 0 uzaylarına olan matris sınıflarının karakterizasyonu klasik analiz teknikleri kullanılarak yapıldı. Son olarak, Zweier dual matrisler adı verilen dual matrisler yardımı ile zzzzzz ve zzrrrr 0 uzaylarından herhangi bir λ dizi uzayına ve tersine bir λ dizi uzayından zzzzzz ve zzrrrr 0 uzaylarına matris sınıfları karakterize edildi. Anahtar kelimeler: Dizi uzayı, rrrr- yakınsaklık, Banach limiti, zzzzzz- yakınsaklık, matris dönüşümü. Tez Danışmanı: Doç. Dr. Mehmet ŞENGÖNÜL Sayfa Adeti: 50 iv

8 ON THE ALMOST CONVERGENCE (Ph.D. Thesis) Zarife ZARARSIZ NEVŞEHİR HACI BEKTAŞ VELİ UNIVERSITY GRADUATE SCHOOL OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES March 2015 ABSTRACT This thesis consists of five chapters. In the first chapter, literature information is given about this work. In the second chapter, basic and necessary definitions and theorems for this work have been given. The definitions of Banach limit, almost convergence and some literature informations are given in the third chapter. In addition these, some important theorems and examples based on these concepts are studied in this chapter. In the fourth chapter, the sets rrrr and rrrr 0 are introduced by means of the set ff TT, the set of all TT- convergent sequences. Furthermore, the definition of Banach limit is generalized. In addition these, some properties of the sets rrrr and rrrr 0 are investigated. Finally, zzzzzzconvergence idea that is more general and comprehensive than the definition of classic almost convergence, is suggested. It is interesting that zzzzzz- convergence could be defined as Riesz average of the series of shifted Zweier transforms in terms of adding iovation and originality to the related scientific area. In addition to this description, the spaces zzzzzz and zzzzff 0 are defined and by putting algebraic and topological structures on these spaces, various properties are investigated. Finally, ββ- duals of the spaces zzzzzz and zzzzff 0 are determined in the fourth chapter. In the fifth chapter, firstly using classical analysis techniques, we characterized matrices classes from spaces rrrr and rrrr 0 to l, cc and cc 0 and vice versa. Secondly, using Zweier dual type matrices, we characterized matrices classes from zzzzzz to any sequence space μμ and vice versa. Keywords: Sequence space, rrrr- convergence, Banach limit, zzzzzz- convergence, matrix transformation. Thesis Supervisor: Assoc. Prof. Dr. Mehmet ŞENGÖNÜL Page Number: 50 v

9 İÇİNDEKİLER KABUL VE ONAY SAYFASI... i TEZ BİLDİRİM SAYFASI... ii TEŞEKKÜR... iii ÖZET... iv ABSTRACT... v İÇİNDEKİLER... vi SİMGE VE KISALTMALAR LİSTESİ... viii BÖLÜM 1 GİRİŞ... 1 BÖLÜM 2 TEMEL KAVRAMLAR... 4 BÖLÜM 3 HEMEN HEMEN YAKINSAK DİZİLER UZAYI Hemen Hemen Yakınsaklık Banach limitleri BÖLÜM 4 zzzzzz- YAKINSAKLIK rf ve rf 0 Kümeleri zzzzzz- Yakınsak Dizilerin Uzayları...29 BÖLÜM 5 MATRİS KARAKTERİZASYONU TEOREMLERİ rf ve rf 0 Uzaylarından l, c ve c 0 Uzaylarına ve Tersine olarak l, c ve...35 c 0 Uzaylarından rf ve rf 0 Uzaylarına olan Matris Sınıflarının Karakterizasyonu vi

10 5.2. zrf ve zrf 0 Uzaylarından Herhangi Bir λ Dizi Uzayına veya Tersine Bir...41 λ Dizi Uzayından zrf ve zrf 0 Uzaylarına Matris Sınıflarının Zweier Dual Matrisler Yardımı ile Karakterizasyonu KAYNAKLAR ÖZGEÇMİŞ vii

11 SİMGELER VE KISALTMALAR LİSTESİ R N Z C ww : Reel sayılar kümesi : Doğal sayılar kümesi : Tam sayılar kümesi : Karmaşık sayılar kümesi : Tüm dizilerin kümesi A = (aa ) : Reel terimli sonsuz matris φφ : Sonlu diziler kümesi cc : cc üzerinde tanımlı sürekli, lineer fonksiyonellerin lineer uzayı L : Banach limiti ff : Hemen hemen yakınsak diziler uzayı ff 0 : Sıfıra hemen hemen yakınsak diziler uzayı rrrr : Riesz yakınsak diziler uzayı rrrr 0 : Sıfıra Riesz yakınsak diziler uzayı ZZ pp : pp. dereceden Zweier matrisi ff TT zzzzzz zzzzzz 0 (λλ: μμ) : T- yakınsak dizilerin kümesi : zzzzzz- yakınsak dizilerin kümesi : Sıfıra zzzzzz- yakınsak dizilerin kümesi : λλ nın elemenlarını μμ deki elemanlara dönüştüren tüm sonsuz A matrislerinin kümesi λλ,μμ : λλ veya μμ uzayı üzerindeki norm =1 aa : 1 den sonsuza kadar a kadar toplam lim xx = lim n xx aa: (xx ) dizisinin limiti viii

12 BÖLÜM 1 GİRİŞ Dizi uzayı inşa etmenin birçok yolu olmasına rağmen sonsuz bir matrisin yakınsaklık alanından faydalanmak fikri birçok önemli çalışmaya konu olmuştur. Sonsuz bir matrisin özel seçimleri ile, yeni bir dizi uzayı inşa etmek ve bu yeni dizi uzayının cebirsel, topolojik ve geometrik özelliklerini incelemek önemli ve kullanışlı bir araştırma alanı olarak görülmektedir. Bu tip çalışmalara, Malkowsky [1], Wang [2], Ng ve Lee [3], Malkowsky, Mursaleen ve Suantai [4], Altay ve Başar [5-10], Başarır [11], Malkowsky ve Savaş [12], Aydın ve Başar [13-17], Başar, Altay ve Mursaleen [18], Şengönül ve Başar [19], Altay [20], Polat ve Başar [21], Kirişçi ve Başar [22], Başar ve Kirişçi [23] örnek olarak verilebilir. Son yıllarda Şengönül ve Kayaduman [24-25], Kirişçi ve Başar [26] ve daha birçok araştırmacı Cesàro, Riesz, B(r,s) ortalamaları hemen hemen yakınsak olan yeni tip dizi uzayları tanımlayıp bu yeni uzayların bazı cebirsel ve topolojik özelliklerini incelemişler, matris dönüşüm problemlerine ek olarak çekirdek problemleri ile ilgilenmişlerdir. Dizilerin bilinen yakınsaklığından sonra G. G. Lorentz A contribution to the theory of divergent sequences adlı makalesi ile bu çalışmada da sıklıkla kullanılacak olan hemen hemen yakınsaklık tanımını Banach limitleri yardımıyla literatüre kazandırmış ve hemen hemen yakınsak diziler uzayının herhangi bir matrisin etki alanı olarak verilemeyeceğini ispatlamıştır [27]. King, hemen hemen toplanabilen dizi ve hemen hemen regüler matris dizisi tanımlarını aşağıdaki gibi vermiştir [28]. AA = (AA νν ) = (aa νν ), vv N, olmak üzere AA karmaşık veya reel sayıların sonsuz matrislerinin bir dizisi olsun. Reel sayıların xx = (xx ) dizisi verildiğinde, tt νν = aa xx serileri her bir νν = 1,2, için düzgün olarak bir ll limitine yakınsak ise tt = (tt νν ) ye, xx = (xx ) nin AA-transformu νν 1

13 denir ve kısaca AA lim xx = ll biçiminde gösterilir. lim xx = ll iken AA lim xx = ll ise AA = (AA νν ) ye regüler matris dizisi denir. Çoğunlukla ff ile gösterilen hemen hemen yakınsak diziler uzayının regüler bir matris dizisinin yakınsaklık alanı olduğu Bell tarafından gösterilmiştir [29]. Hemen hemen yakınsaklık fikrinin bir genellemesi olan FF BB - yakınsaklık fikri Stieglitz tarafından ele alınmıştır [30]. Bu sıralanan yakınsaklık tanımları, kuvvetli yakınsaklık adı altında Maddox [31] tarafından yeniden ele alınmış ve Maddox un çalışmalarının bir devamı olarak 1982 de mutlak FF BB - yakınsaklık tanımı Mursaleen [32] tarafından verilmiştir de hemen hemen yakınsak diziler uzayının, Cesàro matrisinin, satırlarının ötelenmesiyle elde edilen matrislerin yakınsaklık alanlarının kesişimi olduğu Butković, Kraljević ve Sarapa tarafından gösterilmiştir, yani pp: N N olmak üzere UU = (uu ) matrisi her, N için uu = 1, +1 pp() pp() + 0, diğer durumlar olarak verilsin. Diat edilirse UU = (uu ) matrisi, Cesàro matrisinin satırlarının ötelenmesi ile elde edilmiştir. Bu şekilde tanımlanabilecek bütün matrislerin kümesi GG ile gösterilmek üzere, Butković v.d., hemen hemen yakınsak dizilerin kümesi ff nin cc UU UU GG = ff olduğunu ispatlamıştır [33]. Bu çalışmalara ek olarak, kısa bir süre önce Başar ve Kirişçi, genelleştirilmiş fark matrisinden yararlanarak hemen hemen yakınsak diziler uzayından yeni bir dizi uzayı türetmişlerdir [23]. Ayrıca Sönmez, üçlü bant matrisini ve hemen hemen yakınsak diziler uzayını kullanarak yeni bir dizi uzayı inşa etmiş, bu uzayın ββ- ve γγ- duallerini belirlemiş ve bazı matris sınıflarını karakterize etmiştir [34]. 2

14 Çolak ve Çakar da Banach limitleri yardımıyla tanımlanan alt lineer fonksiyonellerle kuvvetli regüler matrisler arasındaki ilişkiyi incelemiş, daha sonra sınırlı diziler uzayı üzerinde tanımlı alt lineer fonksiyonelin, Banach limitlerinin bir genellemesi olduğunu ve bütün Banach limitlerini içerdiğini göstermişlerdir [35]. Ayrıca sınırlı diziler uzayı üzerinde tanımlı olan alt lineer fonksiyonelin, Banach limitleri ile olan ilişkisini araştırmışlardır. Bu çalışmada, klasik anlamda bilinen hemen hemen yakınsaklığın dışında, onu kapsayan fakat daha genel ve kapsamlı olan bir yakınsaklık fikri ile ilgilenilmiştir. Hemen hemen yakınsaklık fikrini geliştirmek için öncelikle, ff TT = xx l : lim [TT(SS νν xx)] = ll, νν = 0,1,2, şeklinde tanımlan TT- yakınsak dizilerin kümesi tanıtılmıştır. ff TT kümesinde TT matrisi yerine Riesz matrisi alınarak yeni bir yakınsaklık tanımı verilmiş ve rrrr ve rrrr 0 dizi uzayları inşa edilmiştir. ff TT kümesi tanımı ve bu çalışmada kullanılan düşünce 1973 de Stieglitz in [30] da tarifini verdiği FF BB - yakınsaklık tanımı ile örtüşmekle beraber ifade bakımından farklılık ortaya koyduğu açıktır. Bu tezin, ilerleyen bölümlerinde zzzzzz- yakınsaklık olarak isimlendirilen, yeni tip yakınsaklık tarifi verilmiştir. Bu yeni tarif, bilinen hemen hemen yakınsaklık tanımından farklı olarak, bir bakıma ötelenmiş Zweier transformlar dizisinin Riesz ortalaması olarak tanımlanacağından ilgili bilimsel alana yenilik ve orijinallik katması bakımından ilgi çekici olmuştur. Ayrıca bu çalışmada, sırası ile zz rrrr ve zz rrrr0 ile gösterilen zzzzzz- yakınsak ve sıfıra zzzzzz- yakınsak dizilerin kümesi tanıtılarak bu kümeler üzerine cebirsel ve topolojik yapılar konulmuş, çeşitli özellikleri incelenmiş ve bazı matris sınıfları karakterize edilmiştir. 3

15 BÖLÜM 2 TEMEL KAVRAMLAR Bu bölümde, okuyucunun tez de ele alınan konuyu anlamasına yardımcı olacak ve daha sonraki kısımlarda kullanılacak olan temel tanım, terminoloji ve teoremler verilecektir. Tanım 2.1. FF reel veya karmaşık sayılar cismi olsun. Üzerinde vektör toplaması ve skaler ile çarpma işleminin tanımlı olduğu ve lineer uzay koşullarını sağlayan boş olmayan bir λλ kümesine FF üzerinde lineer uzay veya vektör uzayı denir. λλ kümesinin elemanlarına vektör, FF cisminin elemanlarına skaler denir. λλ, toplama ve skalerle çarpma işlemlerine göre bir lineer uzay ve μμ λλ olsun. μμ nün lineer alt uzay olması için gerek ve yeter şartların her aa FF ve μμ nün her x, y elemanı için (1) aaaa μμ (2) xx + yy μμ olması gerektiği bir çok kaynakta mevcuttur. λλ herhangi bir küme olsun. gg: N λλ şeklinde tanımlı fonksiyona λλ değerli dizi denir. λλ = R alınırsa gg reel değerli, λλ = C alınırsa gg karmaşık değerli dizi olarak adlandırılır. Bu çalışmada da reel veya karmaşık terimli diziler ile ilgilenilmiştir. Düşünülebilen bütün reel veya karmaşık değerli dizilerin ww = {gg: gg: N λλ, k gg() = xx, xx = (xx )} kümesi göz önüne alınsın. ww üzerinde toplama ve skalerle çarpma işlemleri sırasıyla +: ww ww ww (xx ), (yy ) + (xx ), (yy ) = (xx ) + (yy ) = (xx + yy ) (2.1) ve her aa FF için 4

16 : FF ww ww aa, (xx ) aa, (xx ) = aa (xx ) = (aaaa ) (2.2) olarak tanımlansın. (2.1) ve (2.2) de verilen toplama ve skalerle çarpma işlemleri vektör uzayı şartlarını veya diğer bir deyişle vektör toplaması ve vektörlerin skalerle çarpma işlemlerinin tüm özelliklerini sağlar. Dolayısıyla ww, FF üzerinde bir lineer uzaydır. ww nin bazı önemli özel alt kümeleri aşağıdaki şekilde sıralanabilir: cc 0 = xx = (xx ) ww: lim xx = 0, (Sıfıra yakınsak dizilerin kümesi) cc = xx = (xx ) ww: lim xx = l, l FF, (Yakınsak dizilerin kümesi) l = xx = (xx ) ww: sup xx <, (Sınırlı dizilerin kümesi) cccc = xx = (xx ) ww: xx cc, N, (Yakınsak serilerin kümesi) =1 bbbb = xx = (xx ) ww: xx l, N, (Sınırlı serilerin kümesi ) =1 ve (pp. dereceden mutlak yakınsak seri teşkil eden dizilerin kümesi) l pp = xx = (xx ) ww: xx pp =1 <, 0 pp <. Yukarıda sıralanan cc 0, cc, l, cccc, bbbb ve l pp kümelerinin ww nin alt uzayları olduğu kolayca gösterilebilir. Bilindiği gibi lineer uzaylar matematiğin önemli araştırma alanlarından biridir. Bu tezde ww nin yeni alt kümeleri inşa edilecek ve bu yeni kümelerin cebirsel 5

17 özelliklerinden bahsetmek gerektiğinde, lineer uzaylar haında ihtiyaç duyulan bilgiler gerekli görüldükçe verilecektir. Bu nedenle lineer uzay haındaki hatırlatmalar daha fazla genişletilmemiştir. Bir kümenin topolojik yapısı da en az cebirsel yapısı kadar önemlidir. Bir küme üzerindeki topolojik yapı, o küme üzerinde tanımlı norm fonksiyonunun ürettiği metriğin açıkları yardımı ile inşa edilebilir. Bu nedenle ele alınan kümeleri daha zengin hale getirmek maksadı ile aşağıdaki tanımlar verilecektir. Tanım 2.2. XX boş olmayan bir küme olsun. Her xx, yy, zz XX için (3) dd(xx, yy) = 0 xx = yy, (4) dd(xx, yy) = dd(yy, xx), (5) dd(xx, zz) dd(xx, yy) + dd(yy, zz) şartları sağlanıyorsa dd: XX XX R fonksiyonuna XX üzerinde bir metrik ve XX e bir metrik uzay denir. Genellikle (XX, dd) şeklinde gösterilir [36]. Tanım 2.3. λλ lineer uzay ve : λλ R olsun. Her xx, yy λλ vektörü ve her aa skaleri için (6) xx = 0 xx = θθ, (7) aaaa = aa xx, (8) xx + yy xx + yy şartları sağlanıyorsa fonksiyonuna λλ üzerinde bir norm ve (λλ, ) ikilisine de normlu uzay denir [36]. Tanım 2.4. λλ normlu uzay olsun. λλ, norm metriğine göre tam ise λλ ya Banach uzayı denir [36]. cc 0, cc, l, bbbb, cccc ve l pp dizi uzayları, sırasıyla xx cc0 = xx cc = xx l = sup xx, 6

18 xx bbbb = xx cccc = sup xx pp xx, xx pp = =1 xx pp =1 1 pp, (1 pp < ), (0 < pp < 1) ile tanımlı cc0,cc,l : cc 0, cc, l R, bbbb,cccc : bbbb, cccc R ve lpp : l pp R fonksiyonları ile beraber normlu uzaylardır [37]. Buna ek olarak cc 0, cc, l, bbbb, cccc ve l pp uzayları Banach uzaylarıdır [37]. Bu uzayların zengin topolojik, cebirsel ve geometrik özellikleri uzun yıllar matematikçilerin ilgisini çekmiş ve bu özellikler üzerine birçok makaleler yazılmıştır. [36], [37], [38], [39], [40] ve [41] bu çalışmalara örnek gösterilebilir. Tanım 2.5. II = {1, 2,, } ve JJ = {1, 2,, } alt cümleleri göz önüne alınsın. Bu durumda gg: II JJ FF, gg(ii, jj) = aa iiii ile verilen iki değişkenli gg fonksiyonuna, FF cismi üzerindeki tipinde bir matris denir [42]. Bu çalışmada matrisler alfabenin AA, B gibi büyük harfleriyle ve elemanları da aynı harflerin küçükleriyle gösterilecektir. Bilindiği gibi her lineer dönüşümün bir matris temsili mevcuttur [37]. Dolayısıyla lineer uzaylar arasındaki en genel lineer dönüşümler matrisler yardımı ile verilir. Toplanabilme teorisi, ıraksak fakat sınırlı bir dizinin bir dönüşüm yardımıyla limitlenebilmesi problemleri ile ilgilenir ve bu limitleme işleminde kullanılan en yaygın dönüşümler sonsuz matrislerdir. λλ, μμ ww ve AA = (aa ), (, N) satır ve sütun sayıları sonsuz olan bir matris olmak üzere, her xx λλ için AAAA = ((AAAA) ) dönüşüm dizisi μμ nün bir elemanı ise ((AAAA) ) dizisine xx dizisinin AA- dönüşümü denir. λλ uzayının elemanlarını μμ nün elamanlarına dönüştüren dönüşümlerin kümesi (λλ: μμ) biçiminde gösterilir. Dönüşüm dizilerinin 7

19 mevcut olması için AAAA = (AAAA) = =1 aa xx serisinin her bir N için yakınsak olması gerektiği açık olarak görülmektedir. λλ = μμ = cc alındığında yani, AA (cc: cc) = {AA: lim xx = aa ve lim (AAxx) = bb, xx = (xx ) cc, aa, bb R } ise AA dönüşümüne yakınsaklığı koruyan dönüşüm, özel olarak aa = bb ise AA dönüşümüne regüler veya limiti koruyan dönüşüm denir. Bütün regüler dönüşümlerin kümesi (cc, cc, PP) ile gösterilir [37]. Lineer bir dönüşümün (matrisin) regüler olması için gerek ve yeter şartlar Silverman- Toeplitz tarafından aşağıdaki teorem ile verilmiştir [36]. Teorem 2.1. (Silverman-Toeplitz Teoremi). AA (cc, cc, PP) olması için gerek ve yeter şartlar (9) sup aa <, =1 (10) lim aa = 0, her N için, (11) lim aa = 1 =1 olmasıdır. uu = (uu ) kompleks sayıların bir dizisi, MM = ( ), ( = 0,1, ) için = uu şeklinde verilen bir köşegen matris,, (0 ), ( N) binom katsayıları olmak üzere DD = (dd ), dd = ( 1) bir üçgensel matris olsun. HH = HH (uu) = DDDDDD ye Hausdorff matrisi denir ve, N için aşağıdaki şekilde yazılabilir [39]: + ( 1)jj h = jj = jj jj uu jj, 0 iiiiii 0, > iiiiii. 8

20 Bazı önemli lineer dönüşümler Hausdorff matrisinin özel halleridir ve bunlar Hölder, Cesàro ve Euler matrisleri olarak adlandırılıp aşağıdaki gibi tanımlanır: Tanım 2.6. (Hölder Matrisi). Hausdorff matrisinde her N için uu = ( + 1) rr ve rr > 1 alınarak elde edilen matrise Hölder matrisi denir [39]. Tanım 2.7. (Cesàro Matrisi). aa R, aa N olsun. aa. dereceden Cesàro matrisi aşağıdaki şekilde tanımlanır ve, N için CC aa = cc (aa) ile gösterilir [38]: +aa 1 cc (aa) = +aa, iiiiii 0, > iiiiii. Bir başka yazılışla aa. dereceden Cesàro matrisi aa > 1 ve her N için uu = + aa 1 alınarak elde edilebilir [37]. Tanım < rr < 1 ve, N için =!/[! ( )!] olmak üzere rr. dereceden Euler matrisi, ee (rr) = (1 rr) rr, 0 iiiiii 0, > iiiiii olarak tanımlanır [38]. Bir başka yazılışla Hausdorff matrisinde rr > 0 ve her N için uu = (rr + 1) olarak seçilirse Euler matrisi elde edilmiş olur. Tanım 2.9. (Riesz Matrisi). rr = (rr ) reel sayıların bir dizisi rr 0 > 0 ve her N için rr 0 olsun. Ayrıca genel terimi, RR = rr ( N) olan (RR ) dizisi verilsin. Bu durumda her, N için RR = (rr ) şeklinde gösterilen Riesz matrisi aşağıdaki gibi tanımlanır [38]: 9

21 rr, iiiiii RR rr = 0, ddddğeeee dddddddddddddddddddd. Tanım (Zweier Matrisi). pp, 1 den farklı bir reel sayı olmak üzere her, N için pp, = iiiiii zz = 1 pp, 1 = iiiiii 0, ddddğeeee dddddddddddddddddddd şeklinde tanımlanan ZZ = (zz ) matrisine Zweier matrisi denir [38]. Dizi uzayı üretmenin değişik yolları vardır. Bunlardan biri hatta en önemlisi bir matrisin etki alanından faydalanmaktır. O halde temel bilgilere bir matrisin etki alanı tanımını vererek devam edelim. Tanım AA sonsuz matris, λλ bir dizi uzayı olsun. λλ AA = {xx ww: AAAA λλ} (2.3) ile tanımlı kümeye AA lineer dönüşümünün veya daha genel olarak AA matrisinin λλ üzerindeki etki alanı denir. Bu çalışmada AA = (aa ) sonsuz matrislerinin özel seçimleri ile (2.3) de gösterildiği gibi yeni dizi uzayları inşa edildi ve çeşitli özellikleri incelendi. Bu özelliklere örnek olarak dizi uzaylarının xx λλaa = AAAA λλ şeklinde tanımlanan norm fonksiyonu ile Banach uzayı oldukları, izometrik uzaylar oldukları, λλ AA ve λλ uzayları arasındaki kapsama ilişkileri, bu yeni uzayların Schauder bazları, topolojik dualleri ve λλ AA dan λλ ya veya tersine λλ dan λλ AA ya olan matris sınıflarını karakterize eden çalışmalar verilebilir. AA = (aa ) nın özel seçimleri ile λλ AA kümelerinin matrisin yapısına bağlı olarak kimi zaman genişleyip, kimi zaman daraldığı, bazen de λ ile λλ AA kümelerinin overlap kümeler oldukları bilinmektedir. Örneğin λλ l, cc, cc 0, l pp olmak üzere λλ CC1 10

22 yakınsaklık alanı, Cesàro dizi uzayları olarak adlandırılmak üzere (l ) CC1, l pp CC1 Cesàro dizi uzayları Ng ve Lee [3] tarafından cc CC1 ve (cc 0 ) CC1 dizi uzayları Şengönül ve Başar [19] tarafından tanımlanmıştır. cc 0 (cc 0 ) CC1 ve cc cc CC1 kapsamalarının varlığı Şengönül ve Başar tarafından gösterilmiştir [19]. Kirişçi ve Başar [22], Başar ve Kirişçi [23] de l, cc, cc 0 veya l pp dizi uzayları üzerinde BB(rr, ss) fark matrisinden faydalanarak (l ) BB(rr,ss), cc BB(rr,ss), (cc 0 ) BB(rr,ss) ve l pp BB(rr,ss) olarak gösterilen yeni yakınsaklık alanlarını tanıtmışlardır. Ayrıca λλ l, cc, cc 0, l pp ve BB = BB(rr, ss) fark matrisi olmak üzere ss rr < 1 için λλ = λλ BB ve ss rr 1 için λλ λλ BB olduğunu göstermişlerdir. Matris sınıflarının karakterizasyonunda dual tip matrisleri kullanarak karakterizasyon yapmak, çoğu hallerde klasik analizin yorucu ve can sıkıcı işlemlerinden kaçınılmasına olanak vermektedir. Başar ve Çolak [43], Kuttner [44], Lorentz ve Zeller [45] ve Başar [46] dual toplanabilme metodları üzerine çalışmalar yapmışlardır. Şimdi Cesàro dual toplanabilme metodu haında bazı bilgiler verilecektir [37]. ss = (ss ) ve xx = (xx ) dizileri arasında ss = 1 xx =1 (2.4) bağıntısı bulunsun. xx = (xx ) dizisinin AA- transformu zz = (zz ) ve ss = (ss ) dizisinin BB- transformu tt = (tt ) olsun. Yani zz = (AAAA) = aa xx, ( N) (2.5) =1 tt = (BBBB) = bb ss, ( N) (2.6) =1 11

23 olsun. Ayrıca 1 bb serileri her bir N için yakınsak olsun. Bu durumda (2.5) deki zz = (zz ) dizisi (2.6) daki tt = (tt ) dizisine (veya (tt ), (zz ) ye) Abel kısmi toplaması yardımı ile dönüştürülebiliyorsa AA ve BB matrislerine Cesàro dual toplama metodları denir. Bu ifade bb = aa, aa = aa aa +1 veya aa = 1 ii bb ii= bağıntılarına denktir. (tt ), (zz ) ye aşağıdaki yolla dönüştürülebilir: tt = bb ss =1 = bb 1 xx ii = 1 bb xx ii = aa xx ii =1 ii=1 ii=1 =ii ii=1 = zz. 1 zz = aa xx =1 = aa ( ( 1)ss 1 ) = (aa aa +1 )ss + aa s =1 =1 1 = bb ss 1 + aa s =1 (2.7) Yukarıdaki eşitlikler diate alındığında (2.5) ve (2.6) serilerinden biri yakınsarken diğeri de ancak ve ancak aa s uu 0 ( ) olması halinde yakınsar. Ayrıca (2.7) de için limit alınarak z = t + b (2.8) eşitliği elde edilir. Demek ki (s ), AA veya BB metodlarından biri ile limitlenebiliyorsa o zaman diğeri ile de limitlenebilirdir ancak ve ancak her N için (2.8) eşitliği mevcut ise. Buradan AA ve BB metodlarından birinin limitlediği dizinin AA ve BB limitlerinin eşit olması için uu 0 = 0 olması gerektiği anlaşılır. Benzer durum AA ve BB nin rollerinin değiştirilmesi durumunda da geçerlidir [37]. 12

24 Yukarıda verilen tanımlara ek olarak bu çalışmada kullanılacak önemli görülen diğer tanımlar aşağıdaki gibi verilmiştir. Tanım λλ ve μμ aynı bir FF cismi üzerinde lineer iki uzay olsun. Her xx, yy λλ ve her aa FF için TT: λλ μμ dönüşümü (12) TT(xx + yy) = TT(xx) + TT(yy) (13) TT(aaaa) = aaaa(xx) şartlarını sağlıyorsa TT ye λλ dan μμ ye lineer operatör denir. λλ uzayından μμ uzayına bütün lineer operatörlerin kümesi LL(λλ, μμ ) ile gösterilecektir [36]. Tanım TT LL(λλ, μμ ) olsun. TT birebir ve örtense TT ye λλ dan μμ ye izomorfizm, λλ ve μμ uzaylarına da izomorfik uzaylar denir, ve λλ μμ ile gösterilir [36]. Tanım (Seriler için Genel Yakınsaklık Prensibi). xx cccc εε > 0 için 0 = 0 (εε) N vardır öyle ki her > 0 ve her pp 0 için [36]. +pp = xx < εε olmalıdır Teorem 2.2. (Düzgün Sınırlılık Teoremi). (AA ), λλ Banach uzayından μμ normlu uzayına tanımlı sınırlı lineer operatörlerin bir dizisi ve λλ üzerinde sup AA (xx) < eşitsizliği mevcut olsun. Bu durumda, sup AA <, = 1, 2, dir. Yani normlardan oluşan ( AA ) dizisi sınırlıdır [36]. Tanım λ normlu lineer uzayında, her bir xx λλ ya karşılık bir tek (αα ) dizisi vardır öyle ki lim xx [36]. =1 αα xx = 0 ise (xx ) λλ ya λλ için Schauder bazıdır denir Tanım (Yoğun Küme). XX metrik uzay ve MM XX olsun. MM = XX ise MM ye XX de yoğun küme denir [47]. 13

25 Tanım (Fundamental Küme). XX normlu bir uzay ve MM XX olsun. ssssssssss, XX de yoğun ise MM ye bir fundamental küme denir [47]. Tanım (Konveks Küme). XX bir vektör uzayı ve MM XX olsun. Eğer xx, yy MM için {zz XX: zz = aaaa + (1 aa)yy, 0 aa 1} MM oluyorsa MM ye konveks küme denir [47]. Tanım (Schur matrisi). Sınırlı dizileri yakınsak dizilere dönüştüren matrislere Schur matrisi denir. Bir AA matrisinin Schur matrisi olması için gerek ve yeter şartlar (14) lim aa her N için mevcut (15) aa =1 ye göre düzgün yakınsak olarak verilmiştir [48]. Tanım PP ii : λλ C, PP ii (xx) = xx ii dönüşümü sürekli olmak üzere, lineer topolojiye sahip λλ dizi uzayına bir KK- uzayı denir. Tam metrik uzay olan bir KK- uzayına FFFF- uzayı, topolojisini oluşturan metrikten norm üretebilen FFFF- uzayına ise bir BBBB- uzayı denir. Yani BBBB FFFF KK dır. φφ λλ dizi uzayı bir FFFF- uzayı olsun. xx = (xx ) λλ dizisinin. terimi xx [] = xx ee () şeklinde gösterilsin. Bu durumda, (16) için xx [] xx ise xx dizisi AAAA özelliğine sahiptir denir. (17) Eğer xx [] dizisi sınırlı ise xx dizisi AAAA özelliğine sahiptir denir. (18) Eğer xx φφ ise xx dizisi AAAA özelliğine sahiptir denir. (19) xx ee () kümesi λλ dizi uzayında sınırlı bir küme ise xx dizisi KKKK özelliğine sahiptir denir [37]. Tanım λλ dizi uzayı normaldir ancak ve ancak λλ = {(uu ) ww: (xx ) λλ uu xx, N} λλ ise [37]. 14

26 Tanım AA = (aa ), (, = 1, 2, ) bir sonsuz matris olsun. > olan her, { 1, 2, } için aa = 0 oluyorsa AA matrisine alt üçgen matris ve > olan her, { 1, 2, } için aa = 0 oluyorsa AA matrisine üst üçgen matris denir. Eğer AA matrisi üçgensel ve = 0, 1, için aa 0 ise AA matrisine normaldir denir [49]. Tanım λ ve μ herhangi iki dizi uzayı olmak üzere SS(λλ, μμ) = {zz = (zz ) ww: xxxx = (xx zz ) μμ, xx = (xx ) λλ} (2.9) kümesine λ ve μ uzaylarının çoklu(multiplier) uzayı denir. Açıkça görülür ki θθ bir dizi uzayı olmak üzere μμ θθ λλ kapsamaları mevcutsa SS(λλ, μμ) SS(θθ, μμ) ve SS(λλ, μμ) SS(λλ, θθ) kapsamaları da mevcuttur. (2.9) eşitliğinde μμ yerine l 1, cccc ve bbbb dizi uzayları konularak elde edilen SS(λλ, l 1 ), SS(λλ, cccc) ve SS(λλ, bbbb) kümelerine sırasıyla λλ dizi uzayının αα-, ββ- ve γγ- duali denir. Lea 2.1. Normlu bir λλ uzayı üzerinde, bir norm tarafından doğurulan bir dd metriği, her xx, yy, zz λλ ve her aa skaleri için dd(xx + zz, yy + zz) = dd(xx, yy) (Ötelemenin Değişmezliği) dd(aaaa, aaaa) = aa dd(xx, yy) özelliklerini gerçekler [47]. İspat: dd(xx + zz, yy + zz) = xx + zz (yy + zz) = xx yy = dd(xx, yy) ve dd(aaaa, aaaa) = aaaa aaaa = aa xx yy = aa dd(xx, yy) elde edilir. Lea 2.2. limsup (xx + yy ) limsup xx + limsup yy eşitsizliği mevcuttur. İspat: Kabul edelim ki limsup (xx + yy ) limsup xx + limsup yy olsun. Bu kabul ile birlikte (xx ) = (1, 1,1, 1, ) ve (yy ) = (0,1, 0, ) dizileri ele alınırsa kabul edilen ifadenin çelişkili olduğu sonucuna ulaşılır. Böylece ispat tamamlanmış olur. 15

27 BÖLÜM 3 3. HEMEN HEMEN YAKINSAK DİZİLER UZAYI Bu bölümde hemen hemen yakınsaklık haında matematik bilgi sisteminde bulunan tanım ve teoremler haında bilgiler özetlenip, yakınsaklık ile hemen hemen yakınsaklık tanımları arasında kısa bir karşılaştırmaya yer verilecektir Hemen Hemen Yakınsaklık Banach limitleri Tanım gg: λλ R fonksiyoneli göz önüne alınsın. Eğer her xx, yy λλ için, gg(xx + yy) gg(xx) + gg(yy) eşitsizliği mevcut ise gg fonksiyoneline alt toplamsal, her xx, yy λλ için, gg(xx + yy) = gg(xx) + gg(yy) ise gg fonksiyoneline toplamsaldır denir. Her xx λλ ve aa R (aa 0) için gg(aaaa) = aaaa(xx) eşitliği mevcutsa gg fonksiyoneline homojendir denir [48]. Bir fonksiyonel toplamsal ve homojen olma özelliklerini sağlıyorsa lineer fonksiyonel, alt toplamsal ve homojenlik şartlarını sağlıyorsa alt lineer fonksiyonel olarak adlandırılır. gg fonksiyoneli lineer ise gg( xx) + gg(xx) = gg( xx + xx) = gg(0) = 0 gg( xx) = gg(xx) eşitlikleri geçerli olduğundan her xx, yy λλ ve her aa, bb R için gg(aaaa + bbbb) = aaaa(xx) + bbbb(yy) eşitliği mevcuttur. Teorem λλ bir lineer uzay ve her xx λλ için PP(xx) alt lineer fonksiyoneli verilsin. xx 0 λλ ve aa da PP(xx 0 ) > 0 olmak üzere 0 aa PP(xx 0 ) şartını sağlayan herhangi bir reel sayı olacak şekilde seçilsin. Eğer PP(xx), her xx λλ için tanımlı bir alt lineer fonksiyonel ise bu durumda her xx λλ için, gg(xx) PP(xx) olacak şekilde bir gg lineer fonksiyoneli vardır. Buna ek olarak, her xx λλ için PP( xx) = PP(xx) ise gg lineer fonksiyoneli gg(xx 0 ) = aa şeklinde seçilebilir [48]. 16

28 Tanım { 1, 2,, } Z ve 1 PP: l R, PP(xx ) = inf limsup 1, 2,, xx pp +jj jj pp=1, (k N) (3.1) olmak üzere her xx l için LL(xx ) PP(xx ) şartını sağlayan LL lineer fonksiyoneline Banach limiti denir [48]. Teorem (3.1) de verilen PP fonksiyoneli alt lineerdir [48]. İspat: Bunu göstermek için (20) PP(xx + yy ) PP(xx ) + PP(yy ) (21) PP(aaxx ) = aaaa(xx ), aa R, aa 0 şartlarının sağlandığı gösterilmelidir. İspat: aa bir skaler olmak üzere (21) eşitliğinin sağlandığı açıktır. (20) nin ispatı aşağıdaki gibidir: PP(xx + yy ) = inf limsup 1, 2,, jj 1 xx pp +jj + yy pp +jj pp=1 = inf limsup 1 1, 2,, xx pp +jj jj pp=1 + 1 yy pp +jj pp=1 1 inf limsup 1, 2,, xx pp +jj jj pp=1 1 + inf limsup 1, 2,, yy pp +jj jj pp=1 = PP(xx ) + PP(yy ). 17

29 Aşağıdaki teorem Banach limitlerinin sahip olduğu bazı karakteristik özellikleri göstermesi bakımından ilginçtir. Teorem Bir LL Banach limiti aşağıdaki özellikleri sağlar [48]: (22) LL(aaaa ) = aaaa(xx ), aa R, (23) LL(xx + yy ) = LL(xx ) + LL(yy ), (24) LL(xx +1 ) = LL(xx ), (25) LL(ee) = 1, ee = (1,1,1,,1, ), (26) xx 0, = (1,2,3, ) ise LL(xx ) 0 dır. Tanım xx = (xx ) l olsun. Her LL Banach limiti için LL(xx ) = ss R eşitliği varsa (xx ) dizisi ss reel sayısına hemen hemen yakınsaktır denir ve ff limxx = ss şeklinde gösterilir. Özel olarak ss = 0 ise yani, ff limxx = 0 şartını sağlayan (xx ) dizilerinin kümesine sıfıra hemen hemen yakınsak dizilerin kümesi denir [5]. Bu çalışma boyunca hemen hemen yakınsak dizilerin uzayı ve sıfıra hemen hemen yakınsak dizilerin uzayı sırasıyla ff ve ff 0 ile gösterilecektir. Teorem (xx ) dizisinin hemen hemen yakınsak olması için gerek ve yeter şart PP(xx ) = PP( xx ) olmasıdır [48]. G. G. Lorentz A contribution to the theory of divergent sequences adlı makalesi ile hemen hemen yakınsaklık tanımını literatüre kazandırmış ve hemen hemen yakınsak diziler uzayının herhangi bir matrisin herhangi bir λλ dizi uzayı üzerindeki etki alanı olarak verilemeyeceğini ispatlamıştır. Lorentz in tanımını yaptığı hemen hemen yakınsak ve sıfıra hemen hemen yakınsak dizi kümeleri sırasıyla aşağıdaki şekilde tanımlanır [27]: ff = xx = (xx ) l : lim xx + = ss, ye göre düzgün, ss C,

30 ff 0 = xx = (xx ) l : lim xx + = 0, ye göre düzgün. + 1 Hemen hemen yakınsak dizi tanımı, diğer bir ifade ile aşağıdaki teoremde olduğu gibi verilebilir: Teorem Bir (xx ) dizisinin hemen hemen yakınsak olması için gerek ve yeter şart ye göre düzgün olarak lim xx +xx xx + 1 limitinin mevcut olmasıdır [48]. xx = (xx ) l ise, LL(xx ) PP(xx ) limsup xx olduğu açıktır. Buradan LL(xx ) = LL( xx ) PP( xx ) liminf xx eşitsizliği yazılabilir. Dolayısıyla (xx ) cc 0 ise (xx ) ff 0 olur ki bu da cc 0 ff 0 kapsamasının geçerli olduğunu gösterir. Ayrıca cc ff kapsaması da mevcuttur. Benzer olarak ss ye yakınsak olan her dizi aynı zamanda ss ye hemen hemen yakınsaktır. Bunlara ek olarak (xx ) = ( 1) k dizisi için LL bir Banach limiti olmak üzere LL ( 1) k = LL ( 1) k+1 (3.2) eşitliği bulunur. LL lineer olduğundan LL ( 1) k = LL ( 1) k+1 (3.3) eşitliği mevcuttur. (3.2), (3.3) eşitlikleri ve Teorem göz önüne alındığında (xx ) = ( 1) k ff fakat (xx ) = ( 1) k cc olduğu yani cc ff kapsamasının kesin olduğu görülür. 19

31 BÖLÜM 4 4. zzzzzz- YAKINSAKLIK Bu bölümde hemen hemen yakınsaklık tarifinin bir genellemesi olan ve zzzzzzyakınsaklık olarak isimlendirilen, yeni tip yakınsaklık tanımı verilecektir. Bu yeni tanım, bilinen hemen hemen yakınsaklık tanımından farklı olarak, bir bakıma ötelenmiş Zweier transformlar dizisinin Riesz ortalaması olarak tarif edilebileceğinden ilgili bilimsel alana yenilik ve orijinallik katması bakımından ilgi çekicidir. Hemen hemen yakınsaklık tarifi, Tanım anlamında verilebileceği gibi; Butković, Kraljević ve Sarapa nın [33] de gösterdiği gibi de ele alınabilir. Ya da birinci mertebeden Cesàro matrisinin satırlarının ötelenmesiyle elde edilen matrislerin yakınsaklık alanlarının kesişimi olarak tarif edilebilir. Ayrıca bu tanımlara ek olarak Teorem anlamında da ele alınabilir. Bu tanımlar akılda tutularak, νν bir doğal sayı ve xx = (xx ) sınırlı bir dizi olmak üzere SS νν = (ss vv ) matrisi, N için vv 1, + νν = iiiiii = 0, ddddğeeeeeeeeeeee ss formunda yazılıp (SS νν xx) = (SS 0 xx, SS 1 xx, SS 2 xx,, SS νν xx, ) dizisi elde edilebilir. Bu formda tanımlanan dizi, SS νν ile elde edilen ötelenmiş transformlar dizisi olarak adlandırılacaktır. Bu bilgiler ışığında hemen hemen yakınsaklık tanımının, her bir νν doğal sayısı için (SS νν xx) = (SS 0 xx, SS 1 xx, SS 2 xx,, SS νν xx, ) ötelenmiş transformlar dizisinin, CC 1, birinci mertebeden Cesàro ortalamasının sabit bir diziye yakınsaması ile aynı anlama geleceği anlaşılmaktadır. Bir başka söyleyişle xx = (xx ) sınırlı dizisi hemen hemen yakınsaktır ancak ve ancak her bir νν N için ([CC 1 (SS νν xx)] ) dönüşüm dizilerinin limiti mevcut ve eşit ise önermesi hemen hemen yakınsaklık tarifi için kullanılabilecektir. Dolayısıyla, yukarıda öne sürülen düşünce CC 1, birinci mertebeden Cesàro matrisi yerine bir başka TT matrisi alınıp, xx = (xx ) sınırlı dizisi TT- yakınsaktır ancak ve ancak her bir νν N için ([TT(SS νν xx)] ) dönüşüm dizilerinin limiti mevcut ve eşit ise 20

32 biçiminde genişletilebilir. Böylece klasik anlamda bilinen hemen hemen yakınsaklığın dışında, onu kapsayan ve daha genel bir yakınsaklık fikrinin ortaya çıktığı görülür. Yukarıda ileri sürülen düşünceler göz önüne alındığında ff TT = xx l : lim [TT(SS νν xx)] = ll, ll R, νν = 0,1,2, (4.1) ff TT0 = xx l : lim [TT(SS νν xx)] = 0, νν = 0,1,2, (4.2) şeklinde tanımlan kümeler sırasıyla, TT- yakınsak ve sıfıra TT- yakınsak dizilerin kümesi olarak adlandırılır de Stieglitz in [30] da hemen hemen yakınsaklık fikrinin bir genellemesi olan FF BB - yakınsaklık üzerinde çalışmalar yaptığı bilinmektedir. Fakat (4.1) ve (4.2) ile tanımlanan kümelerin Stieglitz in [30] FF BB - yakınsaklık tanımı ile örtüşmekle beraber ifade bakımından farklılık ortaya koyduğu açıktır. (4.1) ve (4.2) de TT matrisi yerine Riesz matrisi alınarak bir sonraki bölümde tarifi verilecek olan zzzzzz- yakınsaklık için gerekli görülen tanım ve teoremler aşağıda ele alınmıştır. Burada şu vurgulanmalıdır ki, Riesz matrisi, rr = (rr ) dizisinin seçilişine bağlı olarak çok farklı biçimde yazılabilir. Bu nedenle örnek verileceği durumlarda veya çalışmaların içinden çıkılamaz olduğu yerlerde rr = (rr ) dizisi özelleştirilecektir. Tanım 4.1. { 1, 2,, } Z ve PP rrrr : l R fonksiyoneli 1 PP rrrr (xx ) = inf limsup rr 1, 2,, RR ii xx ii +jj jj ii=1 olmak üzere her xx l için LL rrrr (xx ) PP rrrr (xx ) eşitsizliğini sağlayan LL rrrr lineer fonksiyoneline rrrr- limiti denir. Eğer rr = (1) alınırsa rrrr- limitlerinin Banach limitlerine eşdeğer olacağı açıktır. 21

33 Tanım 4.2. xx = (xx ) l olsun. Eğer her LL rrrr, rrrr- limiti için LL rrrr (xx ) = xx 0 R oluyorsa (xx ) dizisi xx 0 a rrrr- yakınsaktır denir ve kısaca rrrr lim xx = xx 0 gösterilir. ile Aşağıda PP rrrr fonksiyonelinin bazı önemli özelliklerini ifade ve ispat eden lea ve teoremlere yer verilmiştir. Lea 4.1. PP rrrr fonksiyoneli alt lineerdir. İspat: Bunun için aşağıda verilen iki ifadenin sağlandığı gösterilmelidir: (27) PP rrrr (xx + yy ) PP rrrr (xx ) + PP rrrr (yy ), (28) PP rrrr (aaxx ) = aapp rrrr (xx ), aa R, (aa 0). (28) eşitliğinin sağlandığı açıktır. Şimdi (27) nin ispatı yapılacaktır: 1 PP rrrr (xx + yy ) = inf limsup rr 1, 2,, RR ii xx ii +jj + yy ii +jj jj ii=1 = inf limsup 1 rr 1, 2,, RR ii xx ii +jj + 1 rr RR ii yy ii +jj jj ii=1 ii=1 1 1 inf limsup rr 1, 2,, RR ii xx ii +jj + inf limsup rr 1, 2,, RR ii jj ii=1 jj ii=1 yy ii +jj = PP rrrr (xx ) + PP rrrr (yy ) olur ki bu (27) nin ispatıdır. Teorem 4.1. LL rrrr lineer fonksiyoneli aşağıdaki özelliklere sahiptir. 22

34 (29) LL rrrr (aaaa ) = aall rrrr (xx ), (aa R), (30) LL rrrr (xx + yy ) = LL rrrr (xx ) + LL rrrr (yy ), (31) LL rrrr (xx +1 ) = LL rrrr (xx ), (32) LL rrrr (ee) = 1, ee = (1,1,1,,1, ), (33) xx 0, = (1,2,3, ) ise LL rrrr (xx ) 0 dır. İspat: (29) ve (30) un ispatı LL rrrr fonksiyoneli lineer olduğundan açıktır. (31): 1, 2,, tamsayıları 1 = 1, 2 = 2, 3 = 3,, = olacak şekilde seçilsin ve xx l olsun. Bu durumda her N için xx MM R olacak şekilde MM pozitif reel sayısı vardır. 1 rr RR ii xx ii +jj xx ii +jj +1 ii=1 = 1 RR rr 1 xx 1+jj xx 2+jj + rr 2 xx 2+jj xx 3+jj + + rr (xx +jj xx +jj +1 ) = 1 rr 1 + rr rr xx 1+jj (rr 1 ) + xx 2+jj (rr 2 rr 1 ) + + xx +jj (rr rr 1 ) xx +1+jj (rr ) MMrr 1 RR + MM(rr 2 rr 1 ) RR + MM(rr 3 rr 2 ) RR + + MM(rr rr 1 ) RR + MMrr RR = MM RR 0 = 0 1 rr RR ii xx ii +jj xx ii +jj +1 = 0 rr ii xx ii +jj xx ii +jj +1 = 0 PP rrrr (xx xx +1 ) 0 ii=1 ii=1 olur ve benzer işlemler yapılarak PP rrrr (xx +1 xx ) 0 olduğu elde edilir. Ayrıca LL rrrr (xx ) PP rrrr (xx ) olacağından LL rrrr (xx xx +1 ) 0 LL rrrr (xx xx +1 ) = LL rrrr (xx +1 xx ) PP rrrr (xx +1 xx ) 0 LL rrrr (xx xx +1 ) 0 olduğu görülür. Böylece LL rrrr (xx xx +1 ) = 0 sonucu elde edilir. LL rrrr lineer olduğundan LL rrrr (xx ) LL rrrr (xx +1 ) = 0 LL rrrr (xx ) = LL rrrr (xx +1 ) olduğu görülür. 23

35 (32): PP rrrr (ee) = 1, PP rrrr ( ee) = 1 ve LL rrrr ( xx ) PP rrrr ( xx ) olduğundan LL rrrr (ee) PP rrrr (ee) = 1 ve LL rrrr (ee) = LL rrrr ( ee) PP rrrr ( ee) = 1 olur. Yani LL rrrr (ee) = 1 olur. (33): xx 0, ( = 1,2,3, ) olsun. Bu durumda PP rrrr ( xx ) 0 ve LL rrrr (xx ) = LL rrrr ( xx ) PP rrrr ( xx ) 0 olur ki bu da (33) ün ispatıdır. Şimdi Teorem e paralel olarak rrrr- yakınsaklığı PP rrrr fonksiyonelleri bakımından ele alan bir teorem verilecektir. Teorem 4.2. (xx ) dizisinin rrrr- yakınsak olması için gerek ve yeter şart PP rrrr (xx ) = PP rrrr ( xx ) olmasıdır. İspat: PP rrrr (xx ) LL rrrr (xx ) = LL rrrr ( xx ) PP rrrr ( xx ) olduğundan her xx = (xx ) dizisi için LL zzzzzz (xx ) = aa olacak şekilde aa reel sayısı mevcuttur. O halde (xx ) dizisi rrrr- yakınsaktır. Tersine, kabul edelim ki (xx ) dizisi rrrr- yakınsak olsun. Bu takdirde 0 = PP rrrr (xx xx ) PP rrrr (xx ) + PP rrrr ( xx ) PP rrrr (xx ) PP rrrr ( xx ) olur. Benzer şekilde 0 = PP rrrr (xx xx ) PP rrrr (xx ) PP rrrr ( xx ) PP rrrr (xx ) PP rrrr ( xx ) olacağından PP rrrr (xx ) = PP rrrr ( xx ) eşitliğinin sağlandığı görülür. Böylece ispat tamamlanmış olur rrrr ve rrrr 00 kümeleri (4.1) ve (4.2) de TT matrisi yerine Riesz matrisi alınarak tanımlanan ve sırası ile, aa ya rrrr- ve sıfıra rrrr- yakınsak dizilerin kümesi olarak adlandırılan yeni dizi uzayları aşağıdaki şekilde verilmiştir: 24

36 1 rrrr = xx = (xx ) l : lim rr RR xx + = aa, ʼ ye göre düzgün, aa R (4.3) 1 rrrr 0 = xx = (xx ) l : lim rr RR xx + = 0, ʼ ye göre düzgün (4.4) rrrr ve rrrr 0 ile tanımlanan kümeler ww nin alt uzayları olup, (rr ) = (1) özel seçimi ile sırasıyla klasik anlamda bilinen ff ve ff 0 dizi uzaylarına indirgenirler. Bu bilgiler göz önüne alındığında ff ve ff 0 uzaylarının sırası ile rrrr ve rrrr 0 dizi uzaylarının özel halleri olduğu kolaylıkla görülebilir. O halde ff ve ff 0 uzayları için mevcut olan teorik ve uygulamalı bilgiler sırasıyla rrrr ve rrrr 0 uzaylarının rr = 1 özel haline karşılık gelecektir. Lea (4.3) ve (4.4) de tanımlanan rrrr ve rrrr 0 kümeleri xx rrrr = xx rrrr0 = sup 1 rr RR xx +, ye göre düzgün (4.5) ile tanımlı rrrr,rrrr0 : rrrr, rrrr 0 R fonksiyonu ile Banach uzaylarıdır. İspat: İlk olarak (4.5) eşitliğinin norm şartlarını sağladığını gösterelim. θθ, rrrr, rrrr 0 uzaylarının toplama işlemine göre etkisiz(birim) elemanı olsun. Her xx, yy rrrr ve her aa C için xx rrrr = 0 sup 1 rr RR xx + = 0 1 rr RR xx + = 0 rr xx + = 0 rr xx + = 0 olur. Her N için rr 0 0 ve RR 0 olduğundan her ii N için xx = 0 xx = θθ olur. 25

37 aaaa rrrr = sup 1 aaaa RR xx + = aa sup 1 rr RR xx + = aa xx olduğu kolayca görülebilir. Buradan homojenlik koşulu da sağlanmış olur. Ve son olarak xx + yy rrrr = sup 1 rr RR (xx + + yy + ) = sup 1 rr RR xx rr RR yy + sup 1 rr RR xx + + sup 1 rr RR yy + = xx rrrr + yy rrrr olduğundan üçgen eşitsizliği şartı sağlanır. Böylece rrrr ve rrrr 0 kümelerinin normlu uzay olduğu görülür. Şimdi rrrr uzayının (4.5) normuna göre tam olduğu gösterilecektir. xx ii, rrrr de bir Cauchy dizisi olsun. Bu durumda 0 N için ii, jj 0 olarak seçildiğinde, xx ii xx jj rrrr = sup 1 εε > 0 bulunabilir. RR ii 1 RR jj rr xx + rr xx + < εε olacak şekilde bir ii Eğer tt (xx) = 1 RR ii jj rr xx + ve tt (xx) = 1 RR jj rr xx + kısaltmaları yapılırsa ii tt jj (xx) tt (xx) < εε (4.6) ifadesi elde edilir. ii (4.6) den her bir, N için tt (xx) dizisinin R de bir Cauchy dizisi olduğu ii sonucuna varılır. R, reel sayılar kümesi tam olduğundan lim ii tt (xx) = tt (xx) eşitliği mevcuttur. (4.6) ifadesi üzerinden ii için limit alınırsa lim ii ii tt jj (xx) tt (xx) = lim ii ii tt jj (xx) tt 26 jj (xx) = tt (xx) tt (xx) < εε

38 jj bulunur. Böylece tt (xx) tt (xx) rrrr 0, (ii ) elde edilir. Şimdi tt (xx) ii rrrr olduğu gösterilecektir. tt (xx) rrrr olarak alınırsa tt (xx) aa rrrr = tt (xx) ii tt ii tt (xx) aa rrrr = 1 rr RR xx + 1 (xx) ii + tt (xx) aa rrrr tt (xx) ii tt (xx) rrrr + RR ii rr xx rrrr RR < εε + εε = 2εε olduğundan tt (xx) = 1 rr RR xx + rrrr olduğu anlaşılır. ii rr xx + aa Böylece ispat tamamlanmış olur. rrrr 0 için ispat benzer şekilde yapılabileceğinden burada verilmemiştir. rrrr Teorem cc 0, cc, l, rrrr 0 ve rrrr uzayları arasında cc 0 rrrr 0 rrrr l ve cc rrrr kapsamaları mevcuttur. İspat: İlk olarak cc 0 rrrr 0 kapsamasının mevcut olduğu gösterilecektir. xx cc 0 olsun. Bu durumda her 0 N için xx < εε olup xx = (xx ) dizisinin her alt dizisi de 0 a yakınsak olduğundan SS xx < εε veya xx + < εε, ( = 1, 2, ) yazılabilir. RR = (rr ) Riesz matrisi regüler olduğundan 1 lim 1 RR RR rr xx + < εε eşitsizliği elde edilir. Bu rr xx + = 0 olması anlamına gelir. Yani, xx rrrr 0 olduğu görülür. rrrr 0 rrrr kapsamasının geçerli olduğu açıktır. Şimdi rrrr l olduğu gösterilecektir. xx = (xx ) rrrr, aa C ve 0 N olsun. Bu durumda 1 rr RR xx + aa < εε εε < 1 rr RR xx + aa < εε 27

39 aa εε < 1 rr RR xx + < aa + εε (4.7) eşitsizlikleri mevcuttur. ss = 1 RR rr xx + denilirse (4.7) den dolayı aa εε < ss < aa + εε eşitsizliği elde edilir ki, bu diziye ait en fazla 0 tane terimin (aa εε, aa + εε) aralığının dışında kalması demektir. MM = min ss 1, ss 2,, ss 0, aa εε ve NN = max ss 1, ss 2,, ss 0, aa + εε denirse MM ss NN veya bir başka yazılışla MMRR rr xx + NNRR ifadesi elde edilecektir. MMRR NNNN 1 rr xx + NNRR MMMM 1 MMMM NNRR 1 rr maks MMMM NNRR 1 rr xx + NNNN MMRR 1 rr eşitsizliği her N için elde edilir., MMMM NNRR 1 = KK denirse xx rr + KK olur. Bu durumda xx l olur. Şu halde rrrr l kapsaması mevcuttur. Riesz matrisi regüler bir matris olduğundan cc rrrr kapsamasının var olduğu kolaylıkla görülebilir. Şimdi rrrr ve rrrr 0 uzaylarına ait önemli görülen bazı özellikler verilecektir. Teorem rrrr ve rrrr 0 dizi uzayları KK-, FFFF- ve BBBB- uzaylarıdır. Teorem rrrr uzayı solid dizi uzayı değildir. İspat: vv = (vv ) = (1, 0, 1, 1, 0, 0, ) ve uu = (uu ) = (1, 1, ), N olarak seçilirse uu rrrr ve vv l olduğu kolayca görülür. Buradan uuuu = vv yani (uuuu) = vv bulunur. rrrr lim vv = lim 1 RR rr vv +ii = olduğundan l ve rrrr dizi uzaylarının l rrrr çarpımı rrrr uzayının alt kümesi değildir. Yani l rrrr rrrr kapsaması mevcut değildir. Buradan rrrr uzayının solid uzay olmadığı görülür. Dizi uzaylarının en önemli cebirsel özelliklerinden biri de onların konveksliği ile ilgilidir. Aşağıdaki teorem rrrr ve rrrr 0 kümelerinin konveksliği ile ilgilidir. 28

40 Teorem rrrr ve rrrr 0 konveks kümelerdir. İspat: xx = (xx ) ve yy = (yy ), rrrr kümesinde iki dizi ve aa [0,1] olsun. O halde lim 1 RR 1 rr xx +ii = dd ve lim RR rr yy +ii = ee limitlerinin mevcut ve ii ye göre düzgün olduğu açıktır. aaaa + (1 aa)yy rrrr olduğundan rrrr uzayı konvekstir. Yani, aalim 1 RR 1 rr xx +ii = aaaa ve (1 aa) lim RR rr yy +ii = (1 aa)ee olur. Buradan 1 1 aalim rr RR xx +ii + (1 aa) lim rr RR yy +ii = aaaa + (1 aa)ee ve aaaa + (1 aa)ee R olacağından rrrr kümesinin konveks olduğu görülür. rrrr 0 içinde ispat benzer şekilde yapılabilir. Lea λ ve μ herhangi iki dizi uzayı ve ξξ, λ veya μ nün Köthe- Toeplitz duallerinden biri olsun. Eğer λλ μμ ise o zaman μμ ξξ λλ ξξ dir [40]. Lea ξξ {αα, ββ, γγ} olmak üzere cc 0 ξξ = cc ξξ = l ξξ = l 1 eşitliği geçerlidir [40]. Teorem ff 0 ve ff uzaylarının αα-, ββ- ve γγ- dual uzayları l 1 uzayına denktir [41]. İspat: cc 0 ff 0 l ve cc ff l kapsamaları ile Lea ve Lea göz önüne alınırsa ξξ {αα, ββ, γγ} olmak üzere ff ξξ 0 = ff ξξ = l 1 eşitliklerinin mevcut olduğu görülür. Ayrıca, cc 0 rrrr 0 l ve cc rrrr l kapsamaları mevcut ve l ξξ = cc ξξ = cc 0 ξξ = l 1 olduğundan Lea ve Lea göz önünde bulundurulduğunda rrrr 0 ξξ = rrrr ξξ = l 1 olduğu kolaylıkla elde edilebilir. ff ve ff 0 uzaylarının Schauder bazlarına sahip olmadıkları göz önünde tutulursa [38], rrrr ve rrrr 0 uzaylarının da Schauder bazlarına sahip olamayacakları söylenebilir. Bu durum aşağıdaki önerme ile verilmiştir. Önerme rrrr 0 ve rrrr lineer uzaylarının Schauder bazları mevcut değildir. 29

41 4.2. zzzzzz- Yakınsak Dizilerin Uzayları Bu bölümde tez çalışmamızın ana kısımlarından birini oluşturan zzzzzz- yakınsaklık tarifi verilecektir. Şimdi, (4.1) de TT matrisi yerine RR, (bkz. Tanım 2.9) ve Zweier matrisinde pp = 1/2 özel seçimleri ile Zweier ortalaması Riesz yakınsak kısaca, zzzzzz- yakınsak olan dizilerin kümesi tanımlanacaktır. Tanım zzzzzz = xx ww: lim rr RR 2 (xx + + xx + 1 ) = l, ʼ ye göre düzgün (4.8) 1 zzzzff 0 = xx ww: lim rr RR 2 (xx + + xx + 1 ) = 0, ʼ ye göre düzgün (4.9) kümeleri tanımlansın. Sırasıyla, zzzzzz ve zzzzff 0 kümelerine zzzzzz- yakınsak ve sıfıra zzzzzz- yakınsak dizilerin kümesi denir. Fonksiyonel Analizin ilgi alanı lineer topolojik uzaylardır. Bir küme üzerine cebirsel ve topolojik bir yapı konulması, bu kümelerle ilgili birçok özelliğin incelenebilmesine olanak vermektedir. Bu incelemeleri zzzzzz ve zzzzff 0 kümeleri üzerinde yapabilmek adına bu kümelerin üzerine ilk olarak cebirsel daha sonrada topolojik bir yapı konulacaktır. Teorem zzzzzz ve zzzzff 0 kümeleri, +: zzzzzz zzzzzz zzzzzz, (xx, yy) xx + yy = (xx ) + (yy ) = (xx + yy ) ve 30

42 : FF zzzzzz zzzzzz, (aa, xx) aa xx = aaaa = (aaxx ) biçiminde tanımlanan, dizilerin koordinatsal toplama ve skalerle çarpma işlemlerine göre ww nin alt uzaylarıdır. İspat: Lineer uzay şartlarının sağlatılması yeterlidir. Şimdi, zzzzzz dizi uzayı üzerinde dd: zzzzzz zzzzzz R, xx, yy dd(xx, yy) = sup 1 rr RR 2 (xx + + xx + 1 ) rr 2 (yy + + yy + 1 ), ye göre düzgün (4.10) biçiminde tanımlı dd fonksiyonu göz önüne alınsın. dd fonksiyonunun metrik şartlarını sağladığını görmek kolaydır. Üstelik zzzzzz lineer uzay olduğundan ve dd fonksiyonu ötelemenin değişmezliği ve homotesi özelliklerini sağladığından dolayı dd(xx, θθ) = sup 1 rr RR 2 (xx + + xx + 1 ) = xx zzzzzz, ye göre düzgün (4.11) eşitliği zzzzzz dizi uzayı üzerinde bir norm olur. Tezin kalan kısmında sık olarak kullanılacak olan yy = (yy ) dizisi, xx = (xx ) dizisinin Zweier transformu olarak alınacaktır, yani: yy = 1 2 (xx + xx 1 ) (4.12) şeklinde tanımlanacaktır. 31

43 İzometrik iki uzayın topolojileri, lineer olarak izomorfik uzayların bu izomorfizmden dolayı cebirsel yapıları eş olacağından aşağıdaki teorem zzzzzz ve zzzzff 0 dizi uzaylarının bazı özellikleri araştırılırken çok kullanışlı olması bakımından önemlidir. Teorem rrrr ve rrrr 0 uzayları sırası ile zzzzzz ve zzzzff 0 uzaylarına izometrik olarak izomorftur. İspat: Bunun için rrrr ve zzzzzz uzayları arasında uzaklıkları koruyan lineer bijektif bir dönüşümün varlığı gösterilmelidir. Eğer gg: zz rrrr rrrr, gg(xx) = yy, yy = (yy ), yy = 1 2 (xx + xx 1 ) (4.13) ile tanımlanan dönüşüm göz önüne alınırsa, gg dönüşümünün lineer ve birebir olduğu açıktır. Gerçekten her xx, tt zzzzzz ve her aa, bb FF için gg(aaaa + bbbb) = 1 2 [aaxx + aaxx 1 + bbtt + bbtt 1 ] = aa 2 [xx + xx 1 ] + bb 2 [tt + tt 1 ] = aaaa(xx) + bbbb(tt) olduğundan gg dönüşümü lineer, xx = θθ = (0,0, ) alındığında gg(xx) = 1 2 (xx + xx 1 ) = θθ olacağından gg dönüşümü birebirdir. Eğer xx = (xx ) dizisi xx = 2 aa = lim 1 RR jj =0 ( 1) jj yy jj, ye göre düzgün olarak seçilirse, rr (xx xx + 1 ) = lim rr RR yy + eşitlikleri mevcut olur. Bu ise xx = (xx ) zzzzzz, yani (4.13) dönüşümünün örten olduğunu gösterir. xx zzzzzz = sup 1 rr RR 2 (xx + + xx + 1 ) = sup 1 rr RR yy + = yy rrrr 32

44 eşitliğinden (4.13) ile verilen dönüşümün izometri ve dolayısıyla ilgili uzayların izometrik uzaylar olduğu görülür. Benzer durum rrrr 0 ve zzzzff 0 uzayları içinde geçerlidir. Böylece ispat tamamlanmış olur. Teorem (4.8) ve (4.9) da tanımlanan zzzzzz ve zzzzff 0 uzayları xx zzzzzz,zzzz ff0 = sup 1 rr RR 2 (xx + + xx + 1 ), ye göre düzgün (4.14) ile tanımlı zzzzzz,zzzz ff0 : zzzzzz, zzzzff 0 R normu ile Banach uzaylarıdır. İspat: rrrr ve rrrr 0 uzaylarının sırası ile zzzzzz ve zzzzff 0 uzaylarına izometrik olarak izomorf olduğu bir önceki teoremde görüldü. ZZ, Zweier matrisi normal, buna ek olarak rrrr ve rrrr 0 uzayları (4.5) dönüşümü ile Banach uzayları olduğundan Wilansky nin [39] da ifade ve ispatını verdiği Teorem den ispat açıktır. Teorem zzzzzz ve zzzzzz 0 dizi uzayları konveks kümelerdir. İspat: Her xx, yy zzzzzz ve aa [0,1] için aaaa + (1 aa)yy zzzzzz olduğu gösterilmelidir. lim 1 rr 1 RR ve lim RR 2 (xx + + xx + 1 ) = ll 1 rr 2 (yy + + yy + 1 ) = ll 2 limitlerinin mevcut ve ye göre düzgün olduğu kolayca görülebilir. aa lim 1 rr 1 RR ve (1 aa) lim RR 2 (xx + + xx + 1 ) = aaaa 1 = (1 aa)ll 2 limitleri mevcut olduğundan aalim 1 lim 1 RR rr 2 (yy + + yy + 1 ) RR rr 2 (yy + + yy + 1 ) rr 2 (xx + + xx + 1 ) + (1 aa) = aall 1 + (1 aa)ll 2 olur. aaaa +(1 aa)yy zzzzzz ve aall 1 + (1 aa)ll 2 R olduğundan zzzzzz kümesinin konveks olduğu görülür. zzzzzz 0 içinde ispat benzer şekilde yapılabilir. Teorem ii = 1, 2, 3 olmak üzere dd ii kümeleri aşağıdaki gibi tanımlansın. Bu 3 durumda zzzzzz ve zzzzff 0 dizi uzaylarının ββ- dual uzayı ii=1 dd ii kesişimine eşittir. 33