Keterbatasan Lokal Suatu Operator Superposisi Pada Ruang Barisan Real Lina Nurhayati, Universitas Sanggabuana
[email protected]
Abstrak Misalkan P suatu operator superposisi terbatas dan T adalah fungsional aditif terbatas pada ruang barisan. Jika P atau T dikenakan pada suatu ruang barisan klasik, maka akan terbentuk suatu ruang barisan baru yang disebut ruang barisan Musielak-Orlicz (βπ ). Secara khusus tulisan ini membahas sifat keterbasan lokal suatu operator superposisi terbatas (fungsional aditif terbatas) di titik tertentu pada ruang barisan real, serta sifat keterbatasan operator atau fungsional pada interval terbatas. Kata Kunci : Operator superposisi terbatas, fungsional aditif, ruang barisan klasik, dan ruang barisan Musielak-Orlicz. Pendahuluan Banyak orang yang tertarik akan kajian mengenai ruang barisan, khususnya mengenai ruang barisan klasik dan fungsional, sehingga banyak diteliti orang. Diantaranya ruang barisan βπ merupakan ruangbarisan klasik yang lengkap, di bahas oleh E. Kreyzig [3]. Selanjutnya, E. Sumiaty [4] berhasil menunjukan bahwa ruang barisan fungsional dan ruang barisan operator pada suatu ruang Hilbart merupakan ruang yang lengkap dan kompak. Ttemuan lainnya tentang ruang barisan yang dikemukakan L.P.Yee, [8], S.D Uunoningsih dan pluciennik [9], S.D Unoningsih dan L.P Yee [10] Berdasarkan hasil kajian di atas, ternyata ruang barisan ang berbentuk sangan di pengaruhi oleh suatu fungsi yang membwa suatu barisan klasik ke ruang barisan lain ( real maupun kompleks), yang di antaranya adalah oprator superpoisi terbatas dan fungsi yang membawa barisan tersebut ke barisan real atau kompleks yang disebut barisan Musielak-Orlicz. Berkaitan dengan hal tersebut, untuk melakukan penelitian mengenai ruang barisan yang di bangun oleh fungsional adiitif terbatas T dari sutu ruang barisan klasik ke ruang barisan real atau kompleks (yang di sebut ruang barisn Musielak-Orlicz), terlebih ahulu harus meneliti oprator seperposisi dan fungsional aditif terbatas, yang di jadikan dasar dan sebagai pengantar untuk malakukan penelitian selanjutnya mengenai ruang barisan Musielak-Orlicz Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan menyelesaikan masalah bagaimana cara membentuk suatu ruang barisan Musielak_Orlicz dari suatu ruang dengan memperhatikan (1) Sifat-sifat yang berlaku pada operator superposisi terbatas dan terbatas lokal (2) Teorema keterbatasan operator superposisi dan Pluciennik (3) Sifat ketaksamaan young untuk βπ dan (4) Sifat dasar fungsional aditif terbatas. Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini adalah untuk memperdalam kajian mengenai ruang barisan klasik serta menambah oengetahuan mengenai operator serta fungsional. Pembahasan Definisi 1 himpunan π β Ξ¦, dan suatu fungsi π didefinisikan pada π Γ π, sehingga untuk setiap π₯, π¦, π§ β π memenuhi : 1. π bernilai real, dan π(π₯, π¦) β₯ 0 2. π(π₯, π¦) = 0 jika dan hanya jika π₯ = π¦ 3. π(π₯, π¦) = π(π¦ = π₯) (simetri) 4. π(π₯, π¦) β€ π(π₯, π§) + π(π§, π¦) (ketaksamaan segitiga). π disebut metrik (fungsi jarak), dan himpunan π yang dilengkapi dengan metrik π dinotasikan dengan (π, π) atau π disebut Ruang metrik. 1
Definisi 2 Diberikan ruang barisan π. 1. Fungsi ββ
β pada π disebut norma-F, jika untuk setiap π₯, π¦ β π memenuhi: a. βπβ β₯ 0 dan βπβ = 0 jika dan hanya jika π₯ = π b. 1. Jika πΌπ β 0 (π β β), maka βπΌπ πβ β 0 (π β β) 2. jika βππ β β 0 (π β β), maka βπΌππ β β 0 (π β β), untuk setiap πΌ β π
2. Rumus barisan π₯ yang dilengkapi dengan norma-F disebut ruang bernorma-F 3. Ruang Frechet atau ruang F adalah ruang bernorma-F yang lengkap. Definisi 3 Diberikan ruang barisan π 1. Norma- B dari π₯ β π, ditulis βπβ Adalah norma-F yang memenuhi sifat homogen βπΌπ₯β = |πΌ|βπ₯β Untuk setiap πΌ β π
Definisi 4 Diberikan ruang vektor π 1. sebuah norma pada ruang vektor π adalah fungsi bernilai real pada X yang dinotasikan dengan ββ
β , sehingga untuk setiap π₯, π¦ β π dan πΌ β π
memenuhi: (N1) βπβ β₯ 0 dan βπβ = 0 jika dan hanya jika π₯ = π (N2) βπΌπ₯β = |πΌ|βπ₯β (N3) βπ₯ + π¦β = βπ₯β + βπ¦β 2. sebuah matrik π pada X yang dibentuk oleh norma pada π didefinisikan oleh π(π₯, π¦) = βπ₯ β π¦β 3. ruang bernorma π adalah ruang vektor yang dilengkapi dengan matrik yang dibentuk oleh norma, dinotasikan oleh (π, ββ
β) 4. ruang bernorma adalah ruang benorma-B Akibat 1 Ruang Banach adalah ruang bernorma yang lengkap Definisi 5 Ruang barisan X disebut ruang FK, jika X merupakan ruang Frechet dari barisan real, sehingga untuk setiap π, ππ kontinu dengan ππ (π₯) = π₯π untuk setiap π₯ β π. Definisi 6 Ruang baraisan π disebut ruang BK, jika π merupakan ruang Banach dari bilangan real, sehingga, untuk setiap π, ππ kontinu dengan ππ (π₯) = π₯π untuk π₯ β π Diberikan . Berdasarkan definisi 5 dan 6 diperoleh hubungan yang disajikan dalam teorema berikut; Teorema 1 Jika π ruang BK, Maka π ruang πΉπΎ Bukti π ruang π΅πΎ berarti π ruang Banach Dari barisan real, sehingga untuk setiap π, ππ kontinu dengan ππ (π₯) = π₯π untuk π₯ β π. Berdasarkan definisi 3 (3), maka π merupakan ruang bernorma-B yang lengkap, dan berdasarkan definisi 3 (1) maka ruang bernorma-B yang lengkap adalah ruang bernorma-F yang memenuhi sifat homogen βπΌπ₯β = |πΌ|βπ₯β, yang juga lengkap. Berdasarkan definisi 2 (3) maka π merupakan ruang Frechet. Dengan mengambil π di atas, untuk setiap π ππ kontinu dengan ππ 9π₯) = π₯π untuk setiap π₯ β π. Definisi 7 Sebuah ruang Frechet π ddari barisan real disebut memiliki sifat AK, jika π memuat semua barisan hingga dan βπ₯ π β π₯β β 0, (π β β) 2
Teorema 2 Jika ruang Frechet π mempunyai sifat βπ₯ π β β€ βπ₯β, untuk setiap π₯ β π, maka π merupakan ruang FK Teorema 3 Jika ruang Frechet π mempunyai sifat βπ₯ π β β€ βπ₯β dan sifat AK, maka π π’ππβπ₯ π β = βπ₯β untuk setiap π₯ β π. Bukti π mempunyai sifat AK berarti π memuat semua barisan hingga dan βπ₯ π β π₯β β 0, (π β β). Karena βπ₯ π β π₯β β 0 berarti untuk setiap π > 0 ada ππ β π, sehingga untuk π β₯ ππ berlaku βπ₯ π β π₯β < π. Khususnya, jika π = 1, maka ada π1 β π sehingga untuk π β₯ π1 berlaku βπ₯ π β π₯β < 1. Dari ketaksamaan segitiga, diperoleh βπ₯ π β β βπ₯β < βπ₯ π β π₯β < 1, untuk setiap π β₯ π1 sehingga βπ₯ π β < βπ₯β + 1, berlaku untuk setiap π β₯ π1 . Jika ππ’ππ βπ₯ π β = ππ’ππ {βπ₯ 1 β, βπ₯ 2 β, β¦ , βπ₯ πβ1 β, βπ₯β + 1}, maka βπ₯ π β < ππ’ππ βπ₯ π β * untuk setiap π β β. Sehimgga berlaku juga βπ₯β < βπ₯β + 1 β€ ππ’ππ βπ₯ π β, diperoleh βπ₯ π β < ππ’ππ βπ₯ π β. karena βπ₯ π β β€ βπ₯β maka βπ₯ π β < ππ’ππ βπ₯β = βπ₯β diperoleh ππ’ππ βπ₯ π β β€ βπ₯β **. Dari * dan ** diperoleh ππ’ππ βπ₯ π β = βπ₯β untuk setiap π₯ β π. Definisi 8 Sebuah ruang barisan π yang bernorma-F disebut mempunyai GHP, π(π) ββ β π. π=1 π§
jika untuk sembarang
Berkaitan dengan definisi 8, untuk suatu ruang bernorma yang lengkap ternyata mempunyai GHP yang disajikan pada teorema berikut: Teorema 4 Sebarang ruang bernorma lengkap mempunyai GHP Bukti Diberikan X sebarang ruang banach, akan ditunjukkan bahwa X mempunyai GHP jika dan hanya jika untuk setiap barisan blok {π§ π } dngan βπ§ π β β 0, (π β β), ada subbarisan {π(π)} dari π + sehingga π(π) ββ β π. Diambil sembarang barisan blok {π§ π } β π dengan βπ§ π β β 0, (π β β) yang berarti π=1 π§ π untuk setiap π > 0 ada π0 β π sehingga π β₯ π0 maka {π§ π } <2. Didefinisikan sebuah barisan π₯π =
π(π) βππ=1 π§ π(π) βπ₯π β π₯π β = ββππ=1 π§ π(π) β βπ maka berlaku β = ββππ=1 π§ π(π) β β€ π=1 π§ π βππ=π+1βπ§ π(π) β < (π β π β 1) sehingga {π₯π } merupakan barisan Cauchy. Karena X Merupakan 2 π(π) ruang banach, maka {π₯π } konvergen ke suatu π₯ β π. Akibatnya ββ = π₯ β π. Oleh karena π=1 π§ π} {π§ barisan blok yang diambil sebarang, maka untuk setiap barisan blok β π, dengan βπ§ π β β β β π(π) 0, (π β β), ada subbarisan {π(π)} dari π sehingga βπ=1 π§ = π₯ β π yang berarti ruang X mempunyai GHP.
Definisi 9 X sebuah ruang barisan bernorma-F disebut mempunyai SGHP, jika untuk sembarang barisan blok π(π) {π§ π } dengan {βπ§ π β}π β₯ 1 terbatas, ada subbarisan {π(π)} dari π β sehingga berlaku ββ βπ π=1 π§ Operator dan Fungsional Operator merupakan pemetaaan dari ruang bernorma X ke dalam ruang bernorma Y. Khususnya, untuk sebuah operator yang memetakan dari suatu ruang bernorma X ke Y yang didefinisikan oleh π(π₯) = ππ (π₯) = {π(π, π₯π )}πβ₯1 β π untuk setiap π₯ = {π₯π } β π disebut sebagai operator superposisi. Berlainan dengan operator, fungsional merupakan pemetaan dari ruang bernorma X ke dalam skalar field real atau kompleks. Fungsional T didefinisikan pada sebuah ruang barisan X disebut aditif ortogonal, jika π(π₯ + π¦) = π(π₯) + π(π¦) dimana π₯ = {π₯π }, π¦ = {π¦π }, dan π₯π π¦π = 0, untuk setiap k. Keterbatsan Pada Operator Superposisi 3
Diberikan X dan Y ruang barisan bernorma. Sebuah operator superposisi ππ : π β π yang didefinisikan oleh π(π₯) = ππ (π₯) = {π(π, π₯π )}πβ₯1 β π untuk setiap π₯ = {π₯π } β π. Asumsikan π(π, 0) = 0 untuk setiap π β π + , maka π(π₯ ππΈ ) = π(π₯)ππΈ , untuk setiap πΈ β π + , khususnya π π π π(π π ) = π[βπ π=1 π₯π π ] = βπ=1 π(π, π₯π )π . Definisi 10 Operator superposisi π: π β π terbatas jika dan hanya jika π π’π 1. βπ₯β β€ πΌ βπ(π₯)β < β, untuk setiap πΌ > 0. 2. untuk setiap πΌ > 0,ada π½ > 0 sehingga, jika βπ₯β β€ πΌ maka βπ(π₯)β β€ π½ Definisi 11 Operator superposisi π: π β π terbatas lokal pada 0 jika dan hanya jika ada πΌ > 0 dan π½ > 0 sehingga jika βπ₯β β€ πΌ maka βπ(π₯)β β€ π½. Definisi 12 Operator superposisi π: π β π terbatas lokal pada π₯0 β π jika dan hanya jika ada πΌ > 0 dan π½ > 0 sehingga jika βπ₯ β π₯0 β β€ πΌ maka βπ(π₯) β π(π₯0 )β β€ π½. Definisi 13 Operator superposisi π: π β π terbatas lokal jika dan hanya jika π terbatas lokal pada setiap π₯ β π. Teorema 5 Jika Operator superposisi π: π β π terbatas maka : π β π terbatas lokal. Bukti: π terbatas berarti untuk setiap πΌ > 0 ada π½ > 0 sehingga, jika βπ₯β β€ πΌ maka βπ(π₯)β β€ π½. πΌ Diberikan sebarang π₯0 β π. Karena π terbatas maka untuk πΌ1 > 0 dengan πΌ1 = > 0 ada π½ > 0 sehingga jika βπ₯0 β β€
πΌ 2
2
= πΌ2 maka berlaku βπ(π₯0 )β β€ π½. Jika
βπ₯ β π₯0 β β€
πΌ 2
= πΌ2 , dari
ketaksamaan segitiga βπ₯β β βπ₯0 β β€ βπ₯ β π₯0 β diperoleh βπ₯β β€ βπ₯ β π₯0 β + βπ₯0 β β€
πΌ 2
πΌ 2
+ = πΌ
maka ada π½ > 0 tersebut di atas sehingga berlaku βπ(π₯) β π(π₯0 )β β€ βπ(π₯)β + βπ(π₯0 )β β€ π½ + π½ = πΌ 2π½. Akibatnya, ada πΌ2 = 2 > 0 dan 2π½ > 0 sehingga jika βπ₯ β π₯0 β β€ πΌ2 maka berlaku βπ(π₯) β π(π₯0 )β β€ 2π½, yang berarti π terbatas lokal pada π₯0 . Karena π₯0 sebarang maka π terbatas lokal pada setiap π₯ β π. Definisi 14 Untuk setiap k, π(π,β) terbatas jika dan hanya jika untuk setiap πΌ > 0, ada π½ > 0 sehingga jika |π‘| β€ πΌ, π‘ β [βπΌ, πΌ], maka berlaku |π(π, π‘)| β€ π½. Dapat dikatakan juga bahwa π(π,β
) jika dan hanya jika π(π,β) terbatas pada setiap interval terbatas.
4
Teorema 6 Untuk setiap π, π(π,β
) terbatas jika dan hanya jika π(π,β
) terbatas local. Bukti (βΉ) ambil sembarang π‘0 β π
. Pilih πΌ > 0 dengan πΌ > 2|π‘0 |. Karena π(π,β) terbatas maka ada π½ > 0, sehingga jika |π‘| β€ πΌ diperoleh |π(π, π‘)| β€ π½. Akibatnya, |π(π, π‘0 )| β€ π½. Misalkan |π‘ β π‘0 | β€ πΌ πΌ πΌ , karena |π‘| β |π‘0 | β€ |π‘ β π‘0 | maka berlaku |π‘| β€ |π‘ β π‘0 | + |π‘0 | β€ 2 + 2 = πΌ sehingga |π(π, π‘)| β€ π½ 2 πΌ
diperoleh, |π(π, π‘) β π(π, π‘0 )| β€ |π(π, π‘)| + |π(π, π‘0 )| β€ π½ + π½ = 2π½.akibatnya ada πΌ1 = 2 > 0 dan π½1 = 2π½ > 0 , sehingga jika |π‘ β π‘0 | β€ πΌ1 maka berlaku |π(π, π‘) β π(π, π‘0 )| β€ π½1 . Hal tersebut berarti bahwa π(π,β) terbatas local pada π‘0 β π
. Karena π‘0 sebarang, maka π(π,β) terbatas local untuk setiap π‘0 β π
. (β) diberikan [π, π] β π
. Ambil sebarang π‘0 β [π, π], dimana π(π,β) terbatas pada interval (π‘0 β πΌ(π‘0 ), π‘0 + πΌ(π‘0 )) yang merupakan cover terbuka dari [π, π] berdasarkan teorema β sebarang interval tertutup dan terbatas πΎ = [π, π] adalah kompakβ. Kemudian menurut definisi [π, π] mempunyai subcover berhingga. Akibatnya g tertutup dan terbatas pada [π, π]. Berikut ini akan disajikan suatu lemma yang akan membantu dalam pembuktian teorema plucieninik. Lemma 1 Jika π: π β π terbatas local, maka π(π,β) terbatas pada setiap interval terbatas, untuk setiap k. Bukti Untuk sembarang π‘0 β π
, ada π π untuk suatu nilai π , sehingga berlaku π‘0 π π β π. Misalkan π‘0 π π = π₯0 β π. Ditetapkan nilai π , dan diberikan πΌ > 0 dan π‘0 β π
. Karena π terbatas local maka ada πΌ > 0 πΌ πΌ sehingga, |π‘ β π‘0 | β€ π = πΌ1 > 0, βπ πΎ β > 0. Karena |π‘ β π‘0 | β€ π diperoleh βπ‘π π β π‘0 π π β β€ π½, βπ β
βπ β
maka berlaku βπ(π‘π π ) β π(π‘0 π π )β β€ π½ untuk suatu π½ > 0 . karena π operator superposisi berarti βπ(π‘π π )β = βπ(π, π‘)π π β = |π(π, π‘)|βπ π β sehingga |π(π, π‘)| =
βπ(π‘π π )β βπ π β
, βπ π β > 0
*
. Perhatikan
ketaksamaan segitiga βπ(π‘π π )β β βπ(π‘0 π π )β β€ βπ(π‘π π ) β π(π‘0 π π )β ekiuvalen dengan βπ(π‘π π )β β€ βπ(π‘π π ) β π(π‘0 π π )β + βπ(π‘0 π π )β karena βπ π β > 0 untuk setiap π maka dari persamaan * diperoleh |π(π, π‘0 )| β€ π½1 =
π½ βπ π β
+ |π(π, π‘0 )| >0. Jika |π‘ β π‘0 | β€
π½ βπ π β πΌ βπ π β
βπ(π‘π π )β βπ π β
β€
π½ βπ π β
+ |π(π, π‘0 )| berarti untuk setiap πΌ1 = = πΌ1 maka berlaku |π(π, π‘)| β€
yang berarti π(π,β) terbatas pada interval [π‘0 β
πΌ βπ π β
, π‘0 +
πΌ
π½ βπ π β
+ |π(π, π‘0 )| πΌ
βπ π β
> 0 ada
+ |π(π, π‘0 )| = π½1
] karena π‘0 β π
sebarang, maka π(π,β)
βπ π β
terbatas pada setiap interval terbatas di R. Teorema 7 (T.Plucieninik) Diberikan ruang barisan bernorma X dan Y. jika X mempunyai GHP dan βπ₯ π β β€ βπ₯β , untuk setiap N. Y memenuhi ππ’ππ βπ¦ π β = βπ¦β, dan π: π β π operator ssuperposisi yang didefinisikan oleh π(π₯) = ππ (π₯) = {πΊ(π, π₯π )}πβ₯1 β π untuk setiap π₯ β π, π(π,β) terbatas pada setiap interval terbatas (untuk setiap π), maka π terbatas local pada 0. Bukti
5
Ambil sembarang πΌ > 0 maka ada π½ > 0 yang didefinisikan π½1 = sup {π(π, π‘): |π‘| β€ π(π,β) terbatas pada setiap interval terbatas maka π½π < +β, untuk setiap π. Untuk π
π
βπ₯π π β = |π₯π |βπ β β€ βπ₯π
ββπ π
πΌ
πΌ
}, karena
βπ π β πΌ βπ₯β β€ 2
berlaku
π
β β€ 2βπ₯β β€ πΌ, diperoleh |π₯π | β€ βπ π β dengan βπ β > 0. Akibatnya
π π π π π ** βπ(π₯ π )β = ββπ Selanjutnya, π=1 π(π, π₯π )π β β€ βπ=1 |π(π, π₯π )|βπ β β€ βπ=1βπ βπ½π = ππ . andaikan P tidaka terbatas local pada 0, berarti untuk setiap πΌ > 0 dan π½ > 0, ada π₯ β π sehingga berlaku βπ₯β β€ πΌ tetapi βπ(π₯)β > π½. Ambil sembarang πΌ > 0 maka ada π½ > 0 dan ada barisan blok πΌ {π₯ π } β π, dengan βπ₯ π β β 0 dan βπ₯ π β β€ tetapi βπ(π₯ π )β > ππ + π untuk setiap π β β, dengan 2
π π1 ππ = βπ π=1 π½π βπ β. Ambil π1 = 1, maka berlaku βπ(π₯ )β > ππ1 + π1 . kemudian ambil π2 > π1 , maka berlaku βπ(π₯ π1 )π2 β > ππ1 + π1 dimana π(π₯ π1 )π2 menotasikan barisan hingga dari π(π₯ π1 ) . Ambil π3 > π2 maka berlaku βπ(π₯ π2 )π3 β > ππ2 + π2 sehingga secara umum berlaku βπ(π₯ ππ )ππ+1 β > πππ + ππ . ***. Dari persamaan ** diperoleh βπ(π₯ ππ )ππ+1 β > πππ , (π = 1,2,3, β¦ ) ****. Dari ketaksamaan *** dan **** diperoleh βπ(π₯ ππ )ππ+1,ππ+1 β = βπ(π₯ ππ )ππ+1 β π(π₯ ππ )ππ β β₯ βπ(π₯ ππ )ππ+1 β β βπ(π₯ ππ )ππ β > πππ + ππ β πππ = ππ untuk setiap π. Didefinisikan sebuah barisan blok ππ {π§ π } β π sebagai berikut: π π = {0, β¦ ,0, π₯ππ+1 , 0, β¦ }, untuk π = 1, 2, 3, β¦. Karena βπ₯ π β β€ βπ₯β, maka
diperoleh βπ§ π β β€ 2βπ₯ ππ β β 0, (π β β). Karena X mempunyai GHP, maka ada subbarisan {π(π)} 1
1
π(π) sehingga berlaku π§ = ββ β π akibatnya βπ(π§)β β₯ 2 βπ(π§ π(π) β > 2 ππ(π) , untuk setiap π. Hal π=1 π§
tersebut kontradiksi dengan π(π§) β π, ini berarti P terbatas local pada 0. Teorema 8 Diberikan ruang barisan bernorma π dan π. Jika π mempunyai GHP dan βπ π β β€ βπβ untuk setiap π. π memenuhi π π’ππ βπ π β = βπβ dan π: π β π, π(π,β) terbatas pada setiap interval terbatas (untuk setiap k), maka π terbatas lokal. Bukti: Ambil sembarang π₯ (0) β π. Pilih πΌ > 0 dengan πΌ > 4βπ₯ (0) β. Karena π(π,β) terbatas, maka ada π½ > (0)
(0)
πΌ
0 yang didefinisikan oleh π½π = sup {|π(π, π₯π ) β π (π, π₯π ) | : |π₯π β π₯π | β€ π } dengan π½π < +β, βπ β sehingga berdasarkan pembuktian teorema T. Pluciennik jika βπ₯β β€ berlaku βπ(π₯ π )β β€ βπ₯ (π) β π₯ (0) β β€ berlaku
πΌ , 4
ππ 2
πΌ 2
dengan |π₯π | β€
Akibatnya, βπ(π₯ (0),π )β
dengan ππ = βππ=1 π½π βπ π β. πΌ
(0)
π β€ 2π. (π)
dengan |π₯π β π₯π | β€ π diperoleh βπ₯ (π) β β βπ₯ (0) β β€ βπ₯ βπ β πΌ 4 (0),π
βπ₯ (π) β β€ βπ₯ (π) β π₯ (0) β + βπ₯ (0) β β€
βπ(π₯ π ) β π(π₯ (0),π )β β€ βπ(π₯ π )β + βπ(π₯
πΌ πΌ 4 2 π β€ 2π
+ = ,
)β
sehingga +
ππ 2
βπ(π₯ π )β β€
ππ . 2
πΌ βπ π β
maka
Misalkan
β π₯ (0) β dan Akibatnya,
= ππ . Selanjutnya, andaikan π tidak
(0)
terbatas lokal pada π₯ , berarti untuk setiap πΌ > 0 dan π½ > 0, ada π₯ β π sehingga berlaku βπ₯ β π₯0 β β€ πΌ tetapi βπ(π₯) β π(π₯0 )β > π½. Ambil sembarang πΌ > 0 dan π½ > 0 dan ada barisan blok πΌ {π₯ (π) } β π, dengan βπ₯ (π) β π₯ (0) β β 0 dan βπ₯ (π) β π₯ (0) β β€ 4 tetapi βπ(π₯ π ) β π(π₯ (0),π )β > ππ + π, untuk setiap π β π. Secara sama dengan pembuktian Teorema T. Pluciennik, maka didapat βπ(π₯ ππ )ππ+1,ππ+1 β π(π₯ (0) )ππ+1,ππ+1 β > π (β) , untuk setiap π. Didefinisikansebuah barisan blok (π )
(π )
(0) (0) π π β π₯ππ+1 , β¦ , π₯ππ+1 β π₯ππ+1 , 0, β¦ } , π = 1, 2, 3, . .. . Karena βπ₯ π β β€ {π§ π } β π yaitu π§ π = {0, β¦ , 0, π₯ππ+1
βπ₯β, maka diperoleh βπ§π β β€ 2βπ₯ (ππ) β π₯ (0) β β 0, (π β β). Karena X mempunyai GHP, maka ada π(π) subbarisan {π(π)} sehingga berlaku π§ = ββ β π dan π(π§ + π₯ (0) ) β π(π₯ (0) ) β π tetapi dari π=1 π§ 1
(*) diperoleh β π(π§ + π₯ (0) ) β π(π₯ (0) )β > 2 ππ(π) untuk setiap π. Hal tersebut kontradiksi dengan π(π§) β π . Jadi haruslah π terbatas lokal. 6
Teorema 9 Diberikan ruang barisan bernorma π dan π . Ruang barisan π mempunyai GHP dan βπ π β β€ βπβ untuk setiap π. π memenuhi π π’ππ βπ π β = βπβ dan operator superposisi π: π β π, dengan π(π, 0) = 0 untuk setiap π. P terbatas lokal jika dan hanya jika π(π,β) terbatas pada setiap interval terbatas (untuk setiap π). Bukti: (β) Karena P terbatas lokal pada 0, berarti ada πΌ > 0 dan π½ > 0 sehingga jika βπ₯β β€ πΌ maka βπ(π₯)β β€ π½. Karena π(π, 0) = 0 untuk setiap π, diperoleh jika βπ₯β β€ πΌ maka berlaku βπ(π₯)β = π ini berarti pula untuk |π₯π | β€ πΌ. Diperoleh |π(π, π₯π )| βπ π β = βββ π=1 π(π, π₯π ) π β β€ π½ π βπ(π, π₯π ) π π β β€ 2βββ π=1 π(π, π₯π ) π β β€ 2π½ untuk setiap π. Sehingga berlaku |π(π, π₯π )| β€
π½1 , βπ π β > 0. Akibatnya ada πΌ > 0 dan π½1 =
2π½ βπ π β
2π½ βπ π β
=
> 0, sehingga jika |π₯π | β€ πΌ maka |π(π, π₯π )| β€
π½1 yang berarti π(π,β) terbatas pada setiap interval terbatas di π
(untuk setiap π). (β) Jika π(π,β) terbatas pada setiap interval terbatas di π
, maka berdasarkan Teorema 8 operator π terbatas lokal untuk setiap π. Teorema 10 (T. Pluciennik) Diberikan ruang barisan bernorma π dan π . Ruang barisan π mempunyai sifat βπ π β β€ βπβ untuk setiap π dan SGHP. π memenuhi π π’ππ βπ π β = βπβ dan operator superposisi π: π β π dengan π(π, 0) = 0 untuk setiap π. Fungsi π(π,β) terbatas pada setiap interval terbatas (untuk setiap π) jika dan hanya jika π terbatas. Bukti (β) Andaikan π tidak terbatas maka ada πΌ > 0 sehingga untuk setiap π½ > 0 ada π₯ β π dengan βπ₯β β€ πΌ tetapi βπ(π₯)β > π½, maka ada barisan {π₯ (π) } β π sehingga βπ₯ (π) β β€ πΌ, tetapi βπ(π₯ (π) )β > ππ + π untuk setiap π β π dimana ππ = βπ π=1 [π π’π {|π(π, π‘)|: |π‘| β€
πΌ
}] βπ π β. Ambil π1 = 1
βπ π β
maka berlaku βπ(π₯ (π1 ) )β > ππ1 + π1 , karena π π’ππ βπ¦ π β = βπ¦β maka dapat diambil π2 > π1 sehingga βπ(π₯
berlaku
π2
βπ(π₯ (π1 ) ) β > ππ1 + π1
selanjutnya
ambil
π3 > π2
(π2 ) π3
) β > ππ2 + π2 dan seterusnya, sehingga secara umum berlaku βπ(π₯
maka
(ππ ) ππ+1
)
berlaku
β > πππ +
ππ , π = 1, 2, 3, β¦ (#) Secara sama dengan pembuktian Teorema 7 maka diperoleh
ππ
βπ(π₯ (ππ) ) β β€ πππ, , π =
ππ +1,ππ+1
1, 2, 3, β¦ (##). Dari ketaksamaan (#) dan (##) diperoleh βπ(π₯ (ππ) ) π(π₯
(ππ ) ππ
) β β₯ βπ(π₯ (ππ) )
ππ+1
β β βπ(π₯
(ππ ) ππ
) β > πππ + ππ β πππ = ππ (π )
β = βπ(π₯ (ππ) )
untuk
setiap
ππ+1
β π.
(π )
π π Didefinisikan barisan blok di π sebagai berikut : π π = {0, β¦ , 0, π₯ππ+1 , β¦ , π₯ππ+1 , 0, β¦ } , untuk π =
1, 2, 3, . .. dengan π π’ππ βπ§ π β < +β dan βπ§ π β β€ 2βπ₯ ππ β β€ 2πΌ . karena π mempunyai SGHP, maka ada 1
1
π(π) subbarisan {π(π)} sehingga π§ = ββ β π dan βπ(π§)β β₯ 2 βπ(π§ π(π) )β β₯ 2 ππ(π) untuk setiap π. π=1 π§
Hal tersebut kontradiksi dengan π(π§) β π. Jadi haruslah π terbatas. (β) Karena π terbatas dan berdasarkan Teorema 9 , maka π(π,β) terbatas pada setiap interval terbatas (untuk setiap π). 7
Keabsahan masih berlaku jika menggantikan βπ₯ π β β€ βπ₯β dengan βπ₯ π β β€ πβπ₯β untuk setiap π dan suatu π > 0, serta π π’ππ βπ π β = βπβ. Sebagai contoh jika π₯ = {π₯π } β ππ dengan βπ₯β = |π₯1 | + 1 π π ββ π=1|π₯π+1 β π₯π | < +β maka diperoleh π π’ππ βπ₯ β β₯ βπ₯β β₯ 2 βπ₯ β.
Kesimpulan Pada suatu ruang barisan bernorma X dan Y didefinisikan suatu operator superposisi ππ : π β π oleh π(π₯) = ππ (π₯) = {π(π, π₯π )}πβ₯1 β π
untuk setiap π₯ = {π₯π } β π. Operator superposisi tersebut memiliki beberapa definisi keterbatasan, diantaranya operator superposisi terbatas, terbatas local pada 0, terbatas local pada π₯0 β π, dan terbatas local. Berdasarkan beberapa lemma dan teorema yang sudah dibuktikan, keterbatasan pada operator superposisi tersebut memiliki suatu hubungan, diantaranya: (1) jika operator superposisi terbatas maka P terbatas local, (2) fungsi g terbatas , jika dan hanya jika g terbatas local, (3) jika P terbatas local, maka g terbatas pada setiap interval terbatas, (4) jika X mempunyai GHP dan βπ₯ π β β€ βπ₯β untuk setiap N. Y memenuhi ππ’ππ βπ¦ π β = βπ¦β, g terbatas pada setiap interval terbatas, maka P terbatas local pada 0 dan terbatas local, (5) ruang barisan X mempunyai GHP dan βπ₯ π β β€ βπ₯β untuk setiap N. Y memenuhi ππ’ππ βπ¦ π β = βπ¦β dan operator superposisi π: π β π dengan π(π, 0) = 0 untuk setiap k. P terbatas local jika dan hanya jika π(π,β) terbatas pada setiap interval terbatas (untuk setiap k), dan (6) ruang barisan X mempunyai GHP dan βπ₯ π β β€ βπ₯β untuk setiap N, dan SGHP. Y memenuhi ππ’ππ βπ¦ π β = βπ¦β dan operator superposisi π: π β π dengan π(π, 0) = 0 untuk setiap k. fungsi (π,β) terbatas pada setiap interval terbatas untuk setiap k, jika dan hanya jika P terbatas. Referensi A.C. Zaanen.(1997). Introductory to operator theory in Riesz Spaces. New York: Springer Verlag. C.L. Devito.(1990). Functional Analysis and Linear Operation Theory. New York: Addison Wesley Publishing Company. E.Kreyzig.(1978). Introduction Functional Analysis Aplications. New York: John Wiley & Son. E. Sumiati. (2000). Ruang Barisan Fungsional dan Operator. Yogyakarta: Tesis, UGM. H.L.Royden.(1989) Real Analysis (Third Edition) New York: Macmillan Publishing Company. I.J. Maddox.(1970) Element of Functional Analysis. London: Cambridge University Press. J.B. Conway.(1990) A Course in Functional Analysis. New York : Spinger Verlag. L.P.Yee.(1993). Sequence Spaces and Gliding Hump Property. USA: in Manuscript NUS and New Mexico State Universsity USA. S.D. Unoningsih, R. Pluciennik, and L.P. Yee. (1995). Boundedness of Superposition Operator on Sequence Space. Journal of Prace Mathematics. XXXV (1), 209-2016.
8