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/ NetNews Usenet Archive 1992 #20 / NN_1992_20.iso / spool / sci / math / 11469 < prev    next >
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Text File  |  1992-09-14  |  3.5 KB  |  73 lines

  1. Newsgroups: sci.math
  2. Path: sparky!uunet!snorkelwacker.mit.edu!galois!riesz!jbaez
  3. From: jbaez@riesz.mit.edu (John C. Baez)
  4. Subject: Re: Lebesgue integral (was: Couple of questions
  5. Message-ID: <1992Sep15.060716.8281@galois.mit.edu>
  6. Sender: news@galois.mit.edu
  7. Nntp-Posting-Host: riesz
  8. Organization: MIT Department of Mathematics, Cambridge, MA
  9. References: <1992Sep11.130033.26063@watson.ibm.com> <1992Sep15.020445.26398@unixg.ubc.ca> <1992Sep15.023801.12444@mp.cs.niu.edu>
  10. Date: Tue, 15 Sep 92 06:07:16 GMT
  11. Lines: 60
  12.  
  13. rickert@mp.cs.niu.edu (Neil Rickert) writes:
  14. >In article <1992Sep15.020445.26398@unixg.ubc.ca> ramsay@unixg.ubc.ca (Keith Ramsay) writes:
  15.  
  16. >>I've heard that much (nearly all, perhaps) of what is done with L^2,
  17. >>regarded as Lebesgue square-integrable functions, modulo functions
  18. >>supported on sets of measure zero, is just as nicely done (if not
  19. >>better) by regarding L^2 as the formal completion (relative to the L^2
  20. >>norm) of a convenient dense subset (where the Lebesgue measure theory
  21. >>is not needed). I'm not enough of an analyst to confirm this.
  22.  
  23. I wouldn't want to say you can do everything better, since someone
  24. will probably come up with something you can't do better, but it is a
  25. very nice approach and one I often use myself.  Just take, say,
  26. Schwartz functions, which we can integrate a la
  27. Riemann, and complete 'em in the L2 norm.  Now say you want to show
  28. something.  Well, what do you want to show?  Say you want to do 
  29. Fourier transforms and prove the Plancherel theorem (that the Fourier
  30. transform is an isometry on L2.)   The easiest way
  31. is to note:
  32.  
  33. 1)  Schwartz functions are in L2
  34. 2)  Schwartz functions are dense in L2
  35. 3)  The Fourier transform of a Schwartz function is Schwartz
  36. 4)  The Fourier transform is an isometry on Schwartz functions
  37.  
  38. and you conclude by easy abstract nonsense that there is a unique way
  39. of extending the Fourier transform from Schwartz functions to an
  40. isometry on all of L2, thus simultaneously defining the Fourier
  41. transform and proving Plancherel.  
  42.  
  43. The nice thing is that 1-4 are all really easy and only use Riemann
  44. integration.  Check out Reed and Simon vol. 2 - Fourier Analysis,
  45. Self-adjointness.  They do all this in essentially 3 pages, pages 2-4!  
  46. In those same two pages they prove the Fourier inversion theorem.  
  47.  
  48. In my book with Segal and Zhou the real power of this approach shows
  49. through when we define L2 of an infinite-dimensional Hilbert space
  50. with Gaussian "measure".  The point is, we all know how to integrate
  51. polynomials in finitely many variables against a Gaussian, so using
  52. that formula we can define their integral in the infinite-dimensional
  53. case and define the L2 by completion.  That's really the best way of
  54. making sense of these "measures" in QFT - realize that they are just
  55. a trace on an algebra of "nice" functions, in this case polynomials.
  56.  
  57. >This leaves the physicist with a function that he can't be sure he can
  58. >get a Fourier series for, and a solution to a differential equation
  59. >which has a Fourier series but is not a function since it is in some
  60. >mysterious formal completion space.
  61.  
  62. I don't think so.  I just sketched how you can do Fourier transforms
  63. (Fourier series are easier).  As for "mysterious formal completions",
  64. 1) it's not so mysterious, 2) elements of L2 as defined in the
  65. old-fashioned way are "mysterious equivalence classes" of functions
  66. mod null functions - they sure aren't functions - they don't have
  67. values at points - so we're not losing much.
  68.  
  69. Of course a true analyst should know lots of different approaches.
  70.  
  71.  
  72. .
  73.