
Банахово пространство — это полное нормированное векторное пространство, допускающее операции усреднения в бесконечномерном случае.Банаховым называют нормированное векторное пространство, в котором любая последовательность Коши (элементы которой неограниченно сближаются друг с другом) сходится к пределу, лежащему в том же пространстве. Это ключевое понятие функционального анализа. Примеры: пространства суммируемых функций L^p и непрерывных функций C[a,b]. В этих пространствах исследуют линейные операторы и их спектры, что находит применение во многих областях.
Идею банахова пространства разработал Стефан Банах в своей докторской диссертации (1920 г.) и в последующих публикациях. Он дал аксиоматическое построение. Ранние идеи принадлежали Фреше, Риссу и Гильберту. Классическая монография Банаха «Теория линейных операций» (1932) закрепила предмет. Дальнейшее развитие связано с Шаудером, Данфордом, Шварцем, Гротендиком и другими.
Банаховы пространства предоставляют строгую рамку для исследования сходимости последовательностей и рядов функций, даже в бесконечномерном случае. Линейные операторы, особенно компактные и интегральные, естественно возникают в обратных задачах математической физики. Принцип сжимающих отображений (метод последовательных приближений) опирается на полноту и гарантирует единственность решений многих нелинейных уравнений. Гильбертовы пространства — частный случай, где норма порождена скалярным произведением; однако и без скалярного произведения банаховы пространства обладают богатой геометрией (строгая выпуклость, равномерная гладкость). Сопряжённые пространства, рефлексивность и разные топологии (сильная, слабая, *-слабая) служат инструментом анализа сходимости операторов.
Решение дифференциальных уравнений, квантовая механика, оптимизационные задачи, обработка сигналов.
Теорема Хана–Банаха утверждает, что любой линейный функционал, заданный на подпространстве, можно продолжить на всё пространство, не увеличивая его норму. Это похоже на умение продлить измерение длин с маленького кусочка на всю фигуру без ошибок.


