Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6  7  8  9 | Следующая страница реферата

существует ограниченный оператор -1, т.е.  есть регулярная точка.

В бесконечномерном пространстве существует третья возможность:

оператор -1 существует, т.е. уравнение  имеет лишь нулевое решение, но этот оператор не ограничен.

Введем следующую терминологию. Число  мы назовем регулярным для оператора А, действующего в (комплексном) линейном нормированном пространстве Е, если оператор -1 , называемый резольвентой оператора А , определен на всем Е и непрерывен. Совокупность всех остальных значений  называется спектром оператора А . Спектру принадлежат все собственные значения оператора А, так как если х=0 при некотором , то -1 не существует. Их совокупность называется точечным спектром. Остальная часть спектра, т.е. совокупность тех , для которых -1 существует, но не непрерывен, называется непрерывным спектром. Итак, любое значение  является для оператора А или регулярным, или собственным значением, или точкой непрерывного спектра. Возможность наличия у оператора непрерывного спектра – существенное отличие теории операторов в бесконечномерном пространстве от конечномерного случая.

Теорема 6 [3]. Если А –ограниченный линейный оператор в банаховом пространстве и , то – регулярная точка.

Доказательство.

Так как, очевидно , то  . При  этот ряд сходится (теорема 4), т.е. оператор  имеет ограниченный обратный. Иначе говоря, спектр оператора А содержится в круге радиуса  с центром в нуле.

Теорема доказана.

Пример. В пространстве  функций, непрерывных на отрезке , рассмотрим оператор А, определяемый формулой Аx(t)=M(t)x(t) , где M(t)– фиксированная непрерывная функция. Возьмем произвольное число , тогда , а .

Спектр рассматриваемого оператора состоит из всех , для которых Если функция M(t)- обращается в нуль при некотором t, заключенном между 0 и 1, то оператор  не определен на всем пространстве , так как функция  уже не обязана быть непрерывной. Если же функция M(t)-  не обращается в нуль на отрезке , то функция  непрерывна на этом отрезке, а, следовательно, ограничена: для некоторого   при всех . Следовательно, оператор  ограничен, а число  – регулярное для оператора А. Таким образом, спектр оператора А есть совокупность всех значений функции M(t) на отрезке [0;1], причем собственные значения отсутствуют, т.е. оператор умножения на t представляет собой пример оператора с чисто непрерывным спектром.

Замечания

Любой ограниченный линейный оператор, определенный в комплексном банаховом пространстве, имеющем хоты бы один отличный от нуля элемент, имеет непустой спектр. Существуют операторы, у которых спектр состоит из единственной точки (оператор умножения на число).

Теорема 5 может быть уточнена следующим образом. Пусть  (можно доказать, что этот предел существует для любого ограниченного оператора А), тогда спектр оператора А целиком лежит внутри круга радиуса r с центром в нуле. Величина r называется спектральным радиусом оператора А.

Резольвентные операторы  и , отвечающие точкам  и , перестановочны между собой и удовлетворяют соотношению , которое легко проверить, умножив обе части этого равенства на . Отсюда вытекает, что если  – регулярная точка для А, то производная от  по  при =, т.е. , существует (в смысле сходимости по операторной норме) и равна .

§2. Унитарные операторы. Оператор сдвига

В этом разделе будем рассматривать пространство Н со скалярным произведением, которое является частным случаем нормированного пространства.

6. Оператор сдвига. Спектр оператора сдвига

Определение 7. Ограниченный линейный оператор U в пространстве Н называется изометрическим, если он не изменяет величины скалярного произведения:  для любых .

В этом случае, если х=у, то , или . Значит, изометрический оператор сохраняет норму элемента, а норма самого такого оператора, как следует из определения нормы, равна 1 ().

Понятие изометрического оператора можно ввести также для операторов, действующих в нормированном пространстве.

Определение 8. Ограниченный линейный оператор U в нормированном пространстве Е называется изометрическим, если он не изменяет величины нормы:  для любых .

Лемма 1. Для того, чтобы линейный оператор U в пространстве Н был изометрическим, необходимо и достаточно, чтобы выполнялось условие:  для любых .

Доказательство. Нужно доказать только достаточность. Для этого используем тождество . Его легко проверить, если представить левую часть в виде скалярных произведений:  . Так как левая часть не изменится при замене векторов  на векторы , то правая тоже не изменится, т. е. .

Определение 9. Оператор U называется унитарным, если он изометрический и имеет обратный оператор, определенный на всем пространстве Н.

Теорема 7. Спектр унитарного оператора – это множество, лежащее на единичной окружности.

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: бесплатные шпаргалки по праву, диплом.



Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6  7  8  9 | Следующая страница реферата

Поделитесь этой записью или добавьте в закладки