Инъективная оболочка

Инъективная оболочка множества точек на плоскости с метрикой городских кварталов.

Инъективная оболочка — конструкция в метрической геометрии, дающая наименьшее инъективное метрическое пространство, включающее данное метрическое пространство. Эта конструкция во многом аналогична конструкции выпуклой оболочки для множеств в евклидовом пространстве.

Инъективная оболочка была впервые описана Джоном Исбелом в 1964 году. Позже была переоткрыта несколько раз.

Построение

На данном метрическом пространстве $M$ рассматриваются все функции $f:M\to ℝ$ такие, что

$f(x)+f(y)⩾|x-y{|}_M⩾|f(x)-f(y)|$ для любых $x,y\in M$,

для любого $x\in M$ существует $y\in M$ такое, что $f(x)+f(y)-|x-y{|}_M$ произвольно мало.

Далее множество этих функций снабжается метрикой

$|f-h|=\underset{x\in M}{\sup }|f(x)-h(x){|}_M.$

Полученное метрическое пространство $W$ называется инъективной оболочкой $M$.

Замечания

• Пространство $M$ можно рассматривать как подпространство $W$; необходимое отображение $M\to W$ получается сопоставлением каждой точке $x\in M$ её дистанционной функции $z\mapsto |x-z{|}_M$.

Свойства

• Инъективная оболочка является инъективным пространством.

• Инъективная оболочка компактного пространства компактна.
  • В частности, любое компактное пространство является подпространством компактного пространства с внутренней метрикой.

• Пусть $\hat{X}$ и $\hat{Y}$ — инъективные оболочки компактных метрических пространств $X$ и $Y$. Тогда

  $d_{GH}(\hat{X},\hat{Y})\le 2\cdot d_{GH}(X,Y),$

где $d_{GH}$ обозначает метрику Громова — Хаусдорфа.

• Константа 2 в этом неравенстве является оптимальной.

• Инъективная оболочка банахова пространства является банаховым пространством.