在
泛函分析中,开映射定理是一个基本的结果,它说明如果巴拿赫空间之间的连续线性算子是满射的,那么它就是一个开映射。更加精确地:该定理的证明用到了
贝尔纲定理,X和Y的
完备性都是十分重要的。如果仅仅假设X或Y是
赋范空间,那么定理的结论就不一定成立。然而,如果X和Y是
弗雷歇空间,那么定理的结论仍然成立。
1.如果 是巴拿赫空间X和Y之间的
双射连续线性算子,那么逆算子 也是连续的。(Rudin 1973, 推论2.12) ;
2.如果 是巴拿赫空间X和Y之间的
线性算子,且如果对于X内的每一个
序列( ),只要xn → 0且 就有 ,那么A就是连续的(
闭图像定理)。(Rudin 1973, 定理2.15)。
根据
贝尔纲定理,巴拿赫空间 不能是可数个
无处稠密集的并集,故存在 ,使得 的
闭包具有非空的
内部。因此,存在一个开球 ,其中心为 ,半径 ,包含在 的闭包内。如果 ,那么 和 位于 内,因此是 的
极限点,根据加法的连续性,它们的差 是 的极限点。根据A的线性,这意味着任何 都位于 的闭包内,其中 。于是可以推出,对于任何 和任何 ,都存在某个 ,满足:
设 从(2)的第一个不等式可知,是一个
柯西序列,且由于是完备的,收敛于某个。根据(2),序列趋于,因此根据A的连续性,有。而且:
设为F空间,为
拓扑线性空间。如果是一个连续线性算子,那么要么是内的贫集,要么。在后一个情况中,是开映射,也是空间。 更进一步,在这个情况中,如果是的核,那么有一个标准分解,形如下式:
其中是对闭子空间的
商空间(也是空间)。商映射是开放的,且映射是拓扑线性空间的
同构(Dieudonné, 12.16.8)。