10

Ограниченные самосопряжённые операторы и их спектры

[5/100%]
Показать
LaTeX
Задача 133

Пусть T:H→HT: H \rightarrow H — ограниченный самосопряжённый линейный оператор на комплексном гильбертовом пространстве HH. Докажите, что остаточный спектр TT пуст, то есть

σr(T)=∅ \sigma _{r}(T) = \varnothing
?
Задача 134

Пусть T:H→HT: H \rightarrow H — ограниченный самосопряжённый линейный оператор на комплексном гильбертовом пространстве HH. Докажите, что

 (*) λ∈ρ(T)⟺∃c>0:∀x∈H,∥Tλx∥≥c∥x∥. \text{ (*) } \quad \lambda \in \rho (T) \Longleftrightarrow \exists c > 0: \quad \forall x \in H,\left\| T_{\lambda } x\right\| \geq c\left\| x\right\| .

Предположим, что (∗)(*) выполняется. Покажите, что:

?
(a)

Tλ:H→Tλ(H)T_{\lambda }: H \rightarrow T_{\lambda }(H) биективно;

(b)

Tλ(H)T_{\lambda }(H) плотно в HH;

(c)

Tλ(H)T_{\lambda }(H) замкнуто в HH.

Задача 135
?
(a)

Пусть A∈B(X)A \in \mathcal{B}(X), где XX — банахово пространство. Предположим, что существует m>0m > 0 такой, что

∥Ax∥≥m∥x∥,∀x∈X \left\| A x\right\| \geq m\left\| x\right\| , \quad \forall x \in X

Покажите, что образ AA замкнут в XX.

(b)

Пусть A∈B(H)A \in \mathcal{B}(H) самосопряжён, где HH — гильбертово пространство. Пусть λ∈C\lambda \in \mathbb {C} такое, что Im⁡λ≠0\operatorname {Im} \lambda \neq 0. Докажите, что

∥Ax−λx∥≥∣Im⁡λ∣∥x∥,∀x∈H \left\| A x-\lambda x\right\| \geq \left|\operatorname {Im} \lambda \right|\left\| x\right\| , \forall x \in H

Докажите, что λ\lambda является регулярной точкой AA.

Задача 136

Пусть A∈B(H)A \in \mathcal{B}(H) самосопряжён, где HH — гильбертово пространство.

?
(a)

Докажите, что

∥A∥=sup⁡x≠0∣⟨Ax,x⟩∣∥x∥2 \left\| A\right\| = \sup _{x \neq 0} \frac{\left|\langle A x, x\rangle \right|}{\left\| x\right\| ^{2}}
(b)

Докажите, что хотя бы одно из чисел ∥A∥\left\| A\right\| или −∥A∥-\left\| A\right\| является элементом σ(A)\sigma (A).

Задача 137

Пусть T∈B(H)T \in \mathcal{B}(H) — компактный самосопряжённый оператор на гильбертовом пространстве HH.

?
(a)

Существует система (конечная или бесконечная) ортонормированных собственных векторов {e1,e2,…}\left\{ e_{1}, e_{2}, \ldots \right\} оператора TT и соответствующих собственных значений {λ1,λ2,…}\left\{ \lambda_{1}, \lambda_{2}, \ldots \right\} оператора TT таких, что ∣λ1∣≥∣λ2∣≥…\left|\lambda_{1}\right| \geq \left|\lambda_{2}\right| \geq \ldots. Если система бесконечна, то λn→0\lambda_{n} \rightarrow 0 при n→∞n \rightarrow \infty.

(b)

Упомянутые выше собственные векторы и собственные значения удовлетворяют следующему уравнению:

Tx=∑k=1∞λk⟨x,ek⟩ek,∀x∈H T x = \sum _{k = 1}^{\infty } \lambda _{k}\left\langle x, e_{k} \right\rangle e_{k}, \forall x \in H