Basic course of linear functional analysis for bachelor's program in General Mathematics.
Recommended for specializations Mathematical Analysis and Mathematical Modelling and Numerical Analysis..
Last update: G_M (16.05.2012)
Základní kurs funkcionální analýzy pro bakalářský obor Obecná matematika.
Doporučeno pro zaměření Matematická analýza a Matematické modelování a numerická analýza.
Last update: G_M (16.05.2012)
Course completion requirements -
The course is taught in Czech, so see the Czech version.
Last update: Kalenda Ondřej, prof. RNDr., Ph.D., DSc. (12.09.2022)
Pravidla pro akademický rok 2025/2026:
Předmět je zakončen zápočtem a zkouškou.
Před skládáním zkoušky je třeba získat zápočet.
Zápočet bude udělen za úplné a správné vyřešení dvou domácích úkolů a za předvedení správného řešení dohodnutého příkladu na cvičení.
V případě, že odevzdané řešení domácího úkolu nebude úplné a správné, je třeba odevzdat opravu, přičemž počet iterací není a priori omezen.
Podrobné podmínky včetně popisu technického provedení jsou uvedeny na webu přednášejícího.
Last update: Kalenda Ondřej, prof. RNDr., Ph.D., DSc. (17.09.2025)
Literature - Czech
Habala, Hájek, Zizler, Banach Spaces I, II (skripta, MATFYZpress 1997)
M. Katětov a J. Jelínek, Úvod do funkcionální analýzy (skripta, SPN Praha 1968)
J. Lukeš, Uvod do funkcionální analýzy (skripta, Karolinum Praha, 2005)
J. Lukeš, Zápisky z funkcionální analýzy (skripta, Karolinum Praha 1998, 2002, 2003)
J. Lukeš a J. Malý, Míra a integrál (skripta, Univerzita Karlova, 1993, 2002 - anglické vydání 1995, 2005)
L. Mišík, Funkcionálna analýza (Alfa Bratislava, 1989)
K. Najzar, Funkcionální analýza (skripta, SPN Praha 1988)
I. Netuka a J. Veselý, Příklady z funkcionální analýzy (skripta MFF UK 1972)
P. Quittner, Funkcionálna analýza v príkladoch (Veda, SAV Bratislava 1990)
W. Rudin, Analýza v reálném a komplexním oboru (Academia Praha 1977, 2003)
W. Rudin, Functional analysis (Mc Graw Hill 1991 - ruský překlad 1975)
J. Stará, Příklady z matematické analýzy IV: Funkcionální analýza (skripta, SPN Praha 1975)
A.E. Taylor, Úvod do funkcionální analýzy (Academia Praha 1973)
Last update: Spurný Jiří, prof. RNDr., Ph.D., DSc. (07.09.2012)
Requirements to the exam -
The course is taught in Czech, so see the Czech version.
Last update: Kalenda Ondřej, prof. RNDr., Ph.D., DSc. (12.09.2022)
Podmínky pro akademický rok 2025/2026:
Zkouška má dvě části - písemnou a ústní.
Písemná část zkoušky bude obsahovat početní příklady z látky probírané v průběhu semestru. Za písemnou část je mpžné získat maximálně 50 bodů. Pro úspěšné složení písemné části je třeba získat alespoň 26 bodů. Za velmi úspěšné složení písemné části se považuje zisk alespoň 35 bodů.
Při ústní části si student vylosuje sadu otázek, která bude obsahovat znění a důkazy vět z přednášky a problém řešitelný metodami vyloženými během semestru. Za odpovědi je možné získat maximálně 50 bodů. Pro úspěšné složení ústní části je třeba získat alespoň 26 bodů.
K tomu, aby student mohl skládat ústní část, musí úspěšně absolvovat písemnou část. Pokud student neuspěje u zkoušky, má právo na opravný termín a není pravda, že písemnou část složil velmi úspěšně, při opravném termínu musí absolvovat celou zkoušku včetně písemné části. V případě, že písemnou část složí velmi úspěšně, zvolí si, zda si při opravném termínu nechá uznat již složenou písemnou část s dosaženým počtem bodů nebo zda bude skládat celou zkoušku včetně písemné. Pokud zvolí druhou možnost, k výsledku dříve složené písemné část se již nepřihlíží.
Podrobnější podmínky, vzorové příklady, seznamy otázek atp. budou zveřejněny na webu přednášejícího.
Last update: Kalenda Ondřej, prof. RNDr., Ph.D., DSc. (17.09.2025)
Syllabus -
1. Banach and Hilbert spaces
normed spaces, spaces with inner product, examples of Banach spaces
continuous linear mappings - characterization, norm, space of operators
convergence of series in Banach spaces
Hilbert spaces - orthonormal systems, orthonormal basis, Riesz-Fischer etc.
finite-dimensional vs infinite-dimensional spaces
real spaces vs. complex spaces
2. Duality and Hahn-Banach theorem
Hahn-Banach theorem and its consequences
separation of convex sets
canonical embedding into second dual and reflexive spaces
representation of dual spaces to classical Banach spaces
wead (and weak*) convergence of sequences (definition, comparision, examples, characterization in classical spaces)
choice of weakly convergent subsequences in reflexive spaces (and weak*-converent subsequences in duals of separable spaces)
3. Operators on Banach spaces
Principle of uniform boundedness, Banach-Steinhaus and consequences
Open mapping theorem and Closed graph theorem
Quotient, projection, complementability
Dual operators, duality of subspaces and quotients
Adjoint operators between Hilbert spaces
Spectrum of operators
Compact operators - definition, properties, structure of the spectrum
Selfadjoint compact operators on Hilbert space
4. Fourier transformation
Definition and properties of Fourier transformation on L_1
Schwartz space and Fourier transformation on it
Inverse theorem
Plancherel transformation on L_2
Last update: Kalenda Ondřej, prof. RNDr., Ph.D., DSc. (12.09.2022)
1. Banachovy a Hilbertovy prostory
normované prostory, prostory se skalárním součinem, příklady Banachových prostorů
spojitá lineární zobrazení - charakterizace, norma, prostor operátorů
konvergence řad v Banachových prostorech
Hilbertovy prostory - ortonormální systémy, ortonormální báze, Riesz-Fischer atp.
prostory konečné dimenze vs. prostory nekonečné dimenze
reálné prostory vs. komplexní prostory
2. Dualita a Hahn-Banachova věta
Hahn-Banachova rozšiřovací věta a její důsledky
oddělování konvexních množin
kanonické vnoření do druhého duálu a reflexivní prostory
vybírání slabě konvergentních podposloupností v reflexivních prostorech (případně slabě*-konvergentních podposloupností v duálech separabilních prostorů)
3. Operátory na Banachových prostorech
Princip stejnoměrné omezenosti, Banach-Steinhaus a jeho důsledky
Věta o otevřeném zobrazení a uzavřeném grafu
Kvocient, projekce, komplementovanost
Duální operátory, dualita podrostorů a kvocientů
Adjungované operátory mezi Hilbertovými prostory
Spektrum operátoru
Kompaktní operátory - definice, vlastnosti, struktura jejich spektra
Samoadjungované kompaktní operátory na Hilbertově prostoru
4. Fourierova transformace
Definice a vlastnosti Fourierovy transformace na L_1
Schwartzův prostor a Fourierova transformace na něm
Věta o inverzi
Plancherelova transformace na L_2
Last update: Kalenda Ondřej, prof. RNDr., Ph.D., DSc. (12.09.2022)
Entry requirements -
The lecture requires previous fair knowledge from mathematical analysis (Mathematical analysis 1-3, metric spaces from Mathematical analysis 4), linear algebra (mainly vector spaces and linear mappings, with emphasis on infinite-dimensional spaces), and Theory of measure and integral.
Last update: Kalenda Ondřej, prof. RNDr., Ph.D., DSc. (12.09.2022)
Předmět vyžaduje předchozí solidní znalosti z matematické analýzy (Matematická analýza 1-3, metrické prostory z Matematické analýzy 4), lineární algebry (především vektorové prostory a lineární zobrazení, s důrazem na nekonečnědimenzionální prostory) a Teorie míry a integrálu.
Last update: Kalenda Ondřej, prof. RNDr., Ph.D., DSc. (12.09.2022)