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譜算子

鎖定
巴拿赫空間上具有某種譜分解性質的一類算子,它是若爾當型矩陣在無窮維空間的一種推廣。 自共軛的常微分方程的邊值問題的研究發展成希爾伯特空間上自伴算子(或自共軛算子)的譜論,這是20世紀數學上的重大成就。
中文名
譜算子
外文名
spectral operator
適用範圍
數理科學

目錄

譜算子定義

譜算子是由鄧福德(N.Dunford)於 20 世紀 50年代引入的,是矩陣若爾當型在無限維的推廣。
為複平面的博雷爾可測空間,
巴拿赫空間
。如果存在
的譜測度
滿足:
上是一致有界的,即存在
,使得
,則稱 T 為譜算子,稱
為 T 的譜分解。
譜算子的譜分解是唯一的。若譜測度 E 具有緊支集
,則稱算子
為純量算子 (scalar operator)。T 是譜算子,N 是廣義冪零算子且
類似地,將條件①變為
,則可以定義無界的譜算子。
此時,一般不再有分解
[1] 

譜算子簡介

自伴算子譜論是對稱矩陣酉等價理論的推廣,而對一般的矩陣,則問題歸結於刻畫其完全的相似不變量。至於希爾伯特空間上的非正規算子以至巴拿赫空間上的一般算子的譜論,從理論和應用來看雖然都很重要,但是處理起來十分困難。
例如和這件事有關的不變子空間問題,從J.馮·諾伊曼的研究到現在已有半個世紀,進展仍不大。其次,即使解決了不變子空間問題,對許多算子也還難於有一個能與自伴算子譜論相比擬的完全的譜分析。
遠在20世紀之初,G.D.伯克霍夫等便已研究過一類非自伴的常微分算子的特徵展開問題,並且討論了它的特徵展開的收斂性。 F.(F.)里斯和後來的И.М.蓋爾範德等人則開展了取值於巴拿赫空間的複變函數論並用於研究一般算子的譜論。30年代末,K.O.弗里德里希斯為研究連續譜擾動而提出了相似方法。正是在以上這些工作的基礎上,N.鄧福德在50年代創立了譜算子理論。

譜算子譜測度

設B為複平面C上波萊爾子集構成的σ代數。
E是從B到巴拿赫空間X上射影算子族之同態映射,並且E(·)還是一致有界的,即E(C)=IE(C \σ)=I-E(σ),
E(σ)‖≤K(常數) (σ∈B),則稱{E(σ)|σ∈B}為譜測度。這裏算子AB=A+B-AB

譜算子條件

研究一個算子是譜算子的條件,當然很重要。自伴算子理論已經指出這類問題的困難和一些可能進攻的途徑。這裏擾動的方法是常用的,據此人們把前述伯克霍夫等人的工作推廣到一類譜算子上去。
重要的弗裏德思希斯方法的大意是對算子T與適當的算子K,如果能找到具有界逆的算子U使得T+K=UTU,那麼T+K的譜論便化歸為T。這些方面的結果,已成功地應用於大量的算子和物理問題。 [2] 
參考資料
  • 1.    王元,文蘭,陳木法.數學大辭典:科學出版社,2010
  • 2.    N.Dunford and J.T.Schwartz.Linear Operators.New York:Interscience,1971