Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

А.Н.Шерстнев - Математический анализ

..pdf
Скачиваний:
30
Добавлен:
12.03.2015
Размер:
2.83 Mб
Скачать

dEJSTWITELXNO, W SILU OGRANI^ENNOSTI POSLEDOWATELXNOSTI (fn ) I USLO- WIQ kAn , Ak ! 0 PERWOE SLAGAEMOE W PRAWOJ ^ASTI (1) MOVET BYTX SDE- LANO MENX[E NAPERED ZADANNOGO ^ISLA PRI DOSTATO^NO BOLX[OM s. dLQ \TOGO s POSLEDOWATELXNOSTX (Asfns) SHODITSQ, A ZNA^IT, SHODITSQ POSLEDO- WATELXNOSTX Asfnn , POSKOLXKU PRI n > s (fnn) | PODPOSLEDOWATELXNOSTX POSLEDOWATELXNOSTI (fns). sLEDOWATELXNO, WTOROE SLAGAEMOE W PRAWOJ ^AS- TI (1) TAKVE MOVET BYTX SDELANO MENX[E NAPEREDZADANNOGO ^ISLA PRI BOLX[IH n. oSTAETSQU^ESTX 244.2.

3.pUSTX PODPOSLEDOWATELXNOSTX An 2 C(H) FUNDAMENTALXNA. w SILU POLNOTY B(H) SU]ESTWUET A 2 B(H ), ^TO kAn , Ak ! 0. iZ P. 2 TEPERX SLEDUET, ^TO A 2 C(H ).

4.dOSTATO^NOSTX UVE USTANOWLENA (SM. P. 2 I 244.3). dOKAVEM NEOB-

HODIMOSTX

.

pUSTX

fe1; e2; : : :g |

ORTONORMIROWANNYJ BAZIS W

H

I

Pn

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k=1h ; ekiek |

KONE^NOMERNYE OPERATORY

 

ORTOPROEKTORY

 

tOGDA

APn =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

 

 

).

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k=1h ; ekiAek

| TAKVE POSLEDOWATELXNOSTX KONE^NOMERNYH OPERATOROW I

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DOSTATO^NO USTANOWITX, ^TO n kA , APnk ! 0 (n ! 1). rASSMOTRIM

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RQD fURXE f = k=1hf; ekiek PROIZWOLXNOGO WEKTORA f 2 H I ZAMETIM, ^TO

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(A , APn)f =

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k=n+1hf; ekiAek;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

=

P

(A

,

APn )f

k

=

sup

 

 

 

Af

k

;

 

 

 

 

 

 

 

sup

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

kfk=1 k

 

 

 

kfk=1;f2(I,Pn)H k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

TAK ^TO 1

 

2

 

: : :, I PO\TOMU SU]ESTWUET

 

lim n

 

0.

pUSTX,

NAPROTIW

, > 0:

tOGDA NAJDETSQ TAKAQ POSLEDOWATELXNOSTX

gn 2 (I ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pn )H; kgnk

= 1,

^TO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

kAgnk > =2:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

zAMETIM, ^TO DLQ L@BOGO f 2 H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3)

 

 

 

 

 

 

 

 

hgn ; fi ! 0 (n ! 1):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

421

dEJSTWITELXNO,

jhgn; fij

2

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

1

 

 

2

 

 

=

jhgn; k=1hf; ekiekij

 

= jhgn; k=n+1hf; ekiekij

 

 

 

 

 

1 P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

P

 

 

 

 

 

 

= j k=n+1hf; ekihgn; ekij

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

f; ek

 

 

 

 

][ 1

 

 

gn ; ek

 

2]

 

 

 

 

 

 

[ 1

 

 

ij

2

 

 

ij

 

 

 

 

 

k=n+1 jh

 

 

 

 

 

k=n+1 jh

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

! 0 (n ! 1):

 

 

 

 

 

k=n+1 jhf; ekij

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w SILU KOMPAKTNOSTI A NAJDETSQ

 

PODPOSLEDOWATELXNOSTX (gnk ) POSLEDO-

WATELXNOSTI (g ) TAKAQ, ^TO (Ag

nk

)

SHODITSQ:

Ag

nk

!

h. w SILU

(2) h = .

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

s DRUGOJ STORONY (S U^ETOM

(3),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h

2

= lim

Ag

 

; h

i

= lim

 

g

; A h

i

= 0:

 

 

 

k k

k h

 

 

nk

 

 

 

 

 

k

h

nk

 

 

 

 

 

 

|PROTIWORE^IE.

5.pROWERIM UTWERVDENIE DLQ SEPARABELXNOGO PROSTRANSTWA. pUSTX (An ) | POSLEDOWATELXNOSTX KONE^NOMERNYH OPERATOROW, SHODQ]AQSQ K

A(2 C(H)) PO NORME (P. 4). w SILU 243.3{4 (An) | POSLEDOWATELXNOSTX

KONE^NOMERNYH OPERATOROW, PRI^EM kA , A k = kAn , Ak ! 0. sNOWA W

n

SILU P. 4 A 2 C(H ).

6. sLEDUET NEPOSREDSTWENNO IZ OPREDELENIQ. nAPRIMER, IZ USLOWIJ

A 2 C(H); B

2 B(H ) SLEDUET, ^TO DLQ KAVDOJ OGRANI^ENNOJ POSLEDO-

WATELXNOSTI (fn) W H POSLEDOWATELXNOSTX (Bfn) TAKVE OGRANI^ENA. w

SILU 244.2 POSLEDOWATELXNOSTX (ABfn) OBLADAET SHODQ]EJSQ PODPOSLEDO-

WATELXNOSTX@ (ABfnk ). sNOWA W SILU 244.2 AB

2 C

(H ).

 

 

 

 

 

7. pUSTX (I , A)fn ! g. mOVNO S^ITATX, ^TO fn 2 [Ker(I , A)]? . fiZ

 

 

 

 

 

 

n

n

n 2

 

,

 

n

2

 

,

 

 

PREDSTAWLENIQ (232.4) fn = f0

+ f00

(f0

Ker(I

 

A); f00

 

[Ker(I

 

A)]?)

 

(I

,

A)f00

!

g.

 

 

 

 

 

 

 

 

(fn )

 

POLU^AEM

 

n

 

oSTAETSQ POMENQTX POSLEDOWATELXNOSTX

 

 

NA

 

 

 

 

n

g

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

POSLEDOWATELXNOSTX (f00).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pOKAVEM TEPERX, ^TO POSLEDOWATELXNOSTX (fn ) OGRANI^ENA. eSLI (fn ), NAPROTIW, NE OGRANI^ENA, TO, PEREHODQ K PODPOSLEDOWATELXNOSTI, MOVNO S^ITATX, ^TO kfnk ! +1 I TOGDA (IZ SHODIMOSTI (I , A)fn ) SLEDUET,

^TO (I , A)kn ! , GDE kn kfnk (!!). pOSKOLXKU A | KOMPAKTNYJ fn

OPERATOR, MOVNO S^ITATX (PEREHODQ SNOWA K PODPOSLEDOWATELXNOSTI), ^TO

422

Akn SHODITSQ. pO\TOMU SHODITSQ I POSLEDOWATELXNOSTX kn = (I , A)kn +

Akn. pUSTX kn ! h. tOGDA h 2 [Ker(I ,A)]? I khk = 1. s DRUGOJ STORONY,

 

,

 

n

 

,

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

,

 

2

(I

 

A)h = lim(I

 

A)kn

= , I ZNA^IT, h

 

Ker(I

 

A). pO\TOMU h

 

[Ker(I,A)]

[Ker(I,A)]? ) h = , ^TO PROTIWORE^IT RAWENSTWU khk = 1.

 

pUSTX CT> 0 TAKOWO, ^TO kfnk C (n

2 N). tAK KAK A | KOMPAKTNYJ

OPERATOR, SU]ESTWUET PODPOSLEDOWATELXNOSTX (fnk ) TAKAQ, ^TO (Afnk ) SHO-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

k

 

 

 

,

 

 

 

DITSQ, A ZNA^IT, SU]ESTWUET f

lim fnk

(= lim[(I

 

A)fnk + Afnk ]), TAK

 

 

n

,

 

 

k

 

,

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

^TO g = lim(I

 

A)fn = lim(I

 

A)fnk = (I

 

A)f:

 

>

 

 

 

8. u P R A V N E N I E. pUSTX A 2 C(H ) I P | ORTOPROEKTOR. pOKAVITE, ^TO R((I + A)P ) ZAMKNUTO.

x246. iNTEGRALXNYE KOMPAKTNYE OPERATORY

w TEORII LINEJNYH INTEGRALXNYH URAWNENIJ KL@^EWU@ ROLX IGRA@T INTEGRALXNYE OPERATORY T WIDA

( )

(T f )(t) = Z K(t; s)f(s) (ds);

 

M

GDE FUNKCIQ K(t; s) NAZYWAETSQ QDROM OPERATORA T , OPREDELENNOGO NA PODHODQ]EM PROSTRANSTWE FUNKCIJ f , KOTORYE W SWO@ O^EREDX ZADANY NA NEKOTOROM PROSTRANSTWE S MEROJ (M; ).

1. pUSTX SNA^ALA

K(t; s) | NEPRERYWNAQ FUNKCIQ NA KWADRATE

0 t; s 1. tOGDA T

KORREKTNO OPREDELEN NA PROSTRANSTWE NEPRERYW-

NYH FUNKCIJ C[0; 1]. pRI \TOM T | OGRANI^ENNYJ LINEJNYJ OPERATOR. (w \TOM SLU^AE M = [0; 1]; | LINEJNAQ MERA lEBEGA.) dEJSTWITELXNO, OGRANI^ENNOSTX T SLEDUET IZ OCENKI

j

 

j 0 t;s 1 j

j k

 

k

 

2

 

 

(T f )(t)

max

K(t; s)

f

 

(t

 

[0; 1]):

(zDESX kfk = max jf (t)j | IZWESTNAQ NORMA W C[0; 1].)

0 t 1

2.w USLOWIQH P. 1 T | KOMPAKTNYJ OPERATOR.

w SILU 219.10 DOSTATO^NO UBEDITXSQ, ^TO T B1[ ] | RAWNOSTEPENNO NE- PRERYWNOE SEMEJSTWO FUNKCIJ (SM. 219.9). tAK KAK K RAWNOMERNO NEPRE- RYWNA NA KWADRATE M M,

423

8" > 0 9 > 0 8t; s; t0; s0 2 M (k(t; s) , (t0; s0)k < )

 

 

 

 

w ^ASTNOSTI,

 

 

 

 

jK (t; s) , K(t0; s0)j < ").

8" > 0 9 > 0 8t; t0; s 2 M (jt , t0j < ) jK(t; s) , K(t0; s)j < "):

sLEDOWATELXNO,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8" > 0 9 > 0 8f

2 B1 [ ] 8t; t0 2 M (jt , t0j < )

,

j k

 

k

 

j

 

 

,

j 0 s 1 j

 

 

 

 

(T f )(t)

 

(T f )(t0) max

K (t; s)

 

K(t0; s)

f

 

< ").

^TO I TREBOWALOSX. >

mY PEREJDEMTEPERX K USLOWIQM KOMPAKTNOSTI OPERATORA T W GILX- BERTOWOM PROSTRANSTWE FUNKCIJ L2(M; ). pREDWARITELXNO USTANOWIM LEMMU.

3. pUSTX ffj (t)gj2N; fgk (s)gk2N | ORTONORMIROWANNYE BAZISY W SE- PARABELXNYH GILXBERTOWYH PROSTRANSTWAH L2 (M1; 1) I L2 (M2; 2) SO- OTWETSTWENNO. tOGDA SISTEMA FUNKCIJ ffj (t)gk (s)g QWLQETSQ ORTONOR- MIROWANNYM BAZISOM W L2 (M1 M2; 1 2 ).

dLQ UDOBSTWA MY PROWEDEM DOKAZATELXSTWO PRI PREDPOLOVENII, ^TO MERY 1; 2 KONE^NY. pREVDE WSEGO, ffj (t)gk (s)g | ORTONORMIROWANNAQ SISTEMA W L2 (M1 M2; 1 2). oSTAETSQLI[X UBEDITXSQ, ^TO ONA ZAMK- NUTA. pUSTX

 

 

 

Z

f(t; s)fj (t)gk (s) 1(dt) 2(ds) = 0:

 

 

 

 

 

 

M1 M2

 

 

 

 

 

 

 

 

pO TEOREME fUBINI 214.2

 

 

 

 

 

 

 

 

Z

f (t; s)fj (t)gk(s) 1 (dt) 2 (ds)

 

 

 

 

 

 

 

 

M1 M2

Z f (t; s)fj (t) 1(dt) gk (s) 2(ds) = 0 (j; k 2 N).

 

 

= Z

 

 

 

M2

M1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s U^ETOM ZAMKNUTOSTI SISTEMY

fgk(s)g

W

L

2

(M2; 2)

SLEDUET

,

^TO DLQ

 

 

 

 

 

 

 

 

PROIZWOLXNOGO FIKSIROWANNOGO j SU]ESTWUET Sj M2 TAKOE, ^TO

 

 

Z

 

 

62

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (t; s)fj (t) 1(dt) = 0 (s Sj ); 2(Sj ) = 0:

 

 

 

 

M1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

424

pOLAGAQ S S Sj , POLU^AEM OTS@DA

j

Z

 

62

2

 

 

 

f (t; s)fj (t) 1

(dt) = 0 (s S; j

 

N); 2

(S) = 0:

M1

 

 

 

 

 

tAK KAK SISTEMA ffj (t)g ZAMKNUTA, s 62S ) f (t; s) = 0 P. W. OTNOSITELXNO1 . pUSTX A = f(t; s) 2 M1 M2jf (t; s) 6= 0g. wOSPOLXZUEMSQ TEOREMOJ fUBINI W FORME 214.5. tAK KAK

At fs 2 M2 j (t; s) 2 Ag = fs 2 M2 j f (t; s) 6= 0g S

P. W. OTNOSITELXNO 1, IMEEM

 

1 2 (A) = Z

Z 2(At) 1(dt) 2 (ds) = 0;

 

M2

M1

OTKUDA f(t; s) = 0 P. W. OTNOSITELXNO 1 2:

 

>

 

 

4.

pUSTX L2(M; ) | SEPARABELXNOE GILXBERTOWO PROSTRANSTWO,

K 2

L2 (M M; ). tOGDA W USLOWIQH P. 1 T | KOMPAKTNYJ OPE-

RATOR.

 

 

 

sLEDUET PROWERITX SLEDU@]IE TRI FAKTA:

(1)f 2 L2(M; ) ) T f 2 L2(M; ) (KORREKTNOSTX OPREDELENIQ T),

(2)kT fk Ckfk (f 2 L2 (M; )) (OGRANI^ENNOSTX T),

(3)SU]ESTWUET POSLEDOWATELXNOSTX Tn KONE^NOMERNYH OPERATOROW W L2 (M; ) TAKAQ, ^TO Tn ! T PO NORME (KOMPAKTNOSTX T).

uTWERVDENIE (1) SLEDUET IZ OCENKI

Z

j(T f )(t)j2 (dt) = Z

jZ K(t; s)f (s) (ds)j2 (dt)

M

M M

 

 

Z

Z jK (t; s)j2 (ds) Z jf (s)j2 (ds) (dt)

 

M

M

M

 

= Z Z jK(t; s)j2 (ds) (dt) kfk2 < +1:

 

M M

 

425

oTS@DA VE SLEDUET (2) S

 

C = kKk = [Z Z

jK (t; s)j2 (ds) (dt)]1=2:

M M

dLQ POSTROENIQ POSLEDOWATELXNOSTI Tn RASSMOTRIM ORTONORMIROWANNYJ BAZIS ffj(t)g W L2(M; ). w SILU P. 3 ffj (t)fk (s)g | ORTONORMIROWANNYJ BAZIS W L2 (M M; ). pO\TOMU

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K(t; s) =

jkfj (t)fk (s);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jk

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

GDE

jk | KO\FFICIENTY fURXE

 

FUNKCII

K OTNOSITELXNO

BAZISA

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fj (t)fk(s) ,

I RQD SHODITSQ PO NORME

(M

 

M;

 

).

pUSTX

Kn =

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

f n

 

jkfj (tg)

 

. tOGDA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fk(s)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j;k=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(Tnf )(t) Z Kn (t; s)f(s) (ds)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

KONE^NOMERNYJ OPERATOR T

 

 

K

. Tn

= j;k=1 jkh ; fkifj ).

pRI \TOM SM

|

 

 

 

 

 

(

.

 

 

 

 

( .

PUNKT (2) NASTOQ]EGO DOKAZATELXSTWA)

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

kT , Tnk2 kK , Knk2 =

 

 

j jkj2 ,

 

X

j jkj2

! 0 (n ! 1);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j;k=1

 

 

 

 

j;k=1

 

 

 

 

 

 

^TO I TREBOWALOSX. >

5. u P R A V N E N I E. pOKAVITE, ^TO W USLOWIQH P. 4 (T f )(t) =

Z K (s; t)f (s) (ds) (f 2 L2(M; )).

M

426

[n;n+1]
NE OGRANI^EN: fn
n+1 t2 dt >

|lementy teorii neograni~ennyh operatorow

x247. pONQTIE ZAMKNUTOGO OPERATORA

1. lINEJNYM OPERATOROM (W DALXNEJ[EM PROSTO OPERATOROM) T W GILXBERTOWOM PROSTRANSTWE H NAZYWAETSQ LINEJNOE OTOBRAVENIE T : D(T ) ! H , GDE D(T) | LINEAL W H (ON NAZYWAETSQ OBLASTX@ OPRE- DELENIQ T). oTMETIM, ^TO DLQ L@BOGO LINEJNOGO OPERATORA T = . oPE- RATOR T NAZYWAETSQ PLOTNO ZADANNYM, ESLI LINEAL D(T ) PLOTEN W H. lINEALY Ker T ff 2 D(T)j T f = g I R(T ) fT fj f 2 D(T )g NAZYWA- @TSQ SOOTWETSTWENNO QDROM I OBRAZOM OPERATORA T .

p R I M E R Y. 2. w GILXBERTOWOM PROSTRANSTWE H = L2 [0; 1] OPREDELIM OPERATOR M : (Mf)(t) tf(t) (0 t 1); M OPREDELENWS@DU W H I OGRANI^EN.

3. w GILXBERTOWOM PROSTRANSTWE H = L2(R) SNOWA POLOVIM (Mf )(t) tf(t) (t 2 R), GDE D(M) = ff 2 L2(R)j tf(t) 2 L2 (R)g; M PLOTNO ZADAN, NO

2 D(M ), kfnk = 1, NO kMfnk2 = Zn

n2 (n 2 N). oPERATORY W PRIMERAH 2,3 NAZYWA@TSQ OPERATORAMI UMNOVE- NIQ NA NEZAWISIMU@ PEREMENNU@.

u P R A V N E N I Q. 4. pOKAVITE, ^TO T (fn) (nfn ) | NEOGRANI^ENNYJ PLOTNO ZADANNYJ LINEJNYJ OPERATOR W `2 .

5.w GILXBERTOWOM PROSTRANSTWE L2 (R) POLOVIM (T f )(t) = f0(t) (f 2 D(T ) D), GDE PROSTRANSTWO D OPREDELENO W 170.1. uBEDITESX, ^TO T | NEOGRANI^ENNYJ PLOTNO ZADANNYJ LINEJNYJ OPERATOR.

6.aLGEBRAI^ESKIE OPERACII NAD LINEJNYMI OPERATORAMI W GILXBER- TOWOM PROSTRANSTWE H OPREDELQ@TSQ SOGLA[ENIQMI:

D(A + B)

 

D(A) \ D(B);

(A + B)f

 

Af + Bf;

D( A)

 

D(A);

( A)f

 

Af ( 2 C );

D(AB) ff 2 D(B )j Bf 2 D(A)g;

(AB)f A(Bf ):

427

eSLI Ker A = f g, TO OPREDELENOPERATOR A,1, OBRATNYJ K A : D(A,1)

R(A); A,1(Af ) f . pRI \TOM R(A,1) = D(A) I AA,1 = iR(A); A,1A = iD(A) (SM. 1.2). lINEJNYJ OPERATOR A NAZOWEM OBRATIMYM, ESLI OPERATOR

A,1 OPREDELENWS@DU I OGRANI^EN.

7. gRAFIKOM LINEJNOGO OPERATORA T W GILXBERTOWOM PROSTRANSTWE

H NAZYWAETSQ MNOVESTWO ,(T) fff; T fgj f 2 D(T )g( H H ) | POD- MNOVESTWO ORTOGONALXNOJ SUMMY GILXBERTOWYH PROSTRANSTW (SM. 233.2).

8. z A M E ^ A N I E. mNOVESTWO , H H QWLQETSQ GRAFIKOM NEKOTOROGO OPERATORA W H TTOGDA , | LINEAL W H H, NE SODERVA]IJ PAR WIDA f ; gg; g 6= (!!).

9. lINEJNYJ OPERATOR S : D(S) ! H NAZYWAETSQ RAS[IRENIEM OPE- RATORA T (PI[EM T S), ESLI D(T) D(S) I T f = Sf (f 2 D(T )). oTMETIM, ^TO T S TTOGDA ,(T ) ,(S).

10. lINEJNYJ OPERATOR T W GILXBERTOWOM PROSTRANSTWE H NAZYWAETSQ ZAMKNUTYM, ESLI ,(T) ZAMKNUTO W H H (T. E. ,(T) | PODPROSTRANSTWO GILXBERTOWA PROSTRANSTWA H H); OPERATOR T NAZYWAETSQ ZAMYKAEMYM, ESLI ON OBLADAET ZAMKNUTYM RAS[IRENIEM.

11. z A M E ^ A N I E. kLASS ZAMYKAEMYH OPERATOROW WKL@^AET W SE-

BQ KLASS OGRANI^ENNYH LINEJNYH OPERATOROW. fuBEDIMSQ, ^TO DLQ OGRA-

NI^ENNOGO LINEJNOGO OPERATORA T EGO PRODOLVENIE PO NEPRERYWNOSTI

S (x227) QWLQETSQ ZAMKNUTYM OPERATOROM. pUSTX ffn; Sfng ! ff; hg W

H H.

tOGDA

fn ! f; Sfn ! h,

I W SILU KONSTRUKCII OPERATORA

SM

 

 

S ( .

x227) f

2 D(S). iZ NEPRERYWNOSTI S OTS@DA SLEDUET, ^TO h = Sf, T. E.

ff; hg = ff; Sfg 2 ,(S):g

 

 

12. wS@DU OPREDELENNYJ OPERATOR ZAMKNUT TTOGDA ON OGRANI^EN.

dOSTATO^NOSTX USTANOWLENA W PREDYDU]EM PUNKTE. nEOBHODIMOSTX QW- LQETSQ SLEDSTWIEM TEOREMY O ZAMKNUTOM GRAFIKE 231.5. >

~ASTO UDOBNOJ BYWAET \POKOORDINATNAQ" FORMA SWOJSTWA ZAMKNUTOS- TI OPERATORA:

13. (i) oPERATOR T ZAMKNUT TTOGDA

 

 

fn 2 D(T ); fn ! f; T fn ! g

WLE^ET

 

• f 2 D(T ); T f = g:

(ii) oPERATOR T ZAMYKAEM TTOGDA

 

 

fn 2 D(T); fn ! ; T fn ! g

WLE^ET

• g = :

428

(i) | PROSTAQ PEREFORMULIROWKA OPREDELENIQ IZ P. 10. iZ ZAMYKAEMOSTI T NEMEDLENNO SLEDUET USLOWIE W (ii). oBRATNO, PUSTX WYPOLNENO USLOWIE W (ii). oPREDELIM OPERATOR S:

D(S)

ff 2 Hj 9(fn)

D(T ) 9g 2 H (fn ! f; T fn ! g)g;

Sf

 

g:

 

 

 

 

 

 

 

 

n 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S OPREDELEN KORREKTNO: DEJSTWITELXNO, PUSTX f0

 

D(T) | E]E ODNA

 

 

 

 

 

 

 

n !

 

n !

 

 

 

 

 

 

 

POSLEDOWATELXNOSTX TAKAQ, ^TO f0

f; T f0

 

g0 . tOGDA

,

 

 

 

,

n 2

 

 

,

n !

 

,

n

!

 

 

 

fn

 

f0

 

D(T); fn

 

f0

 

; T (fn

 

 

f0 )

 

 

g

 

g0:

iZ (ii) SLEDUET, ^TO g = g0. dALEE PO POSTROENI@ S

T; ,(S) = ,(T), ,

TAK ^TO S ZAMKNUT.

 

>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14. kAVDYJ ZAMYKAEMYJ OPERATOR T OBLADAET NAIMENX[IM ZAMK- NUTYM RAS[IRENIEM (ONO OBOZNA^AETSQ T I NAZYWAETSQ ZAMYKANIEM OPERATORA T). pRI \TOM ,(T ) = ,(T),.

iSPOLXZUEM KONSTRUKCI@ OPERATORA S IZ PREDYDU]EGO PUNKTA I POLO- VIM T S. tOGDA (KAK OTME^ENO WY[E) SPRAWEDLIWO RAWENSTWO ,(T ) = ,(T), . eSLI R | E]EODNO ZAMKNUTOE RAS[IRENIE OPERATORA T , TO

,(T) ,(R), A ZNA^IT, ,(T ) = ,(T ), ,(R), = ,(R). sLEDOWATELX-

T:> R, TAK ^TO T | NAIMENX[EE ZAMKNUTOE RAS[IRENIE OPERATORA

15.p R I M E R [NEZAMYKAEMOGO OPERATORA]. oPREDELIM W GILXBERTOWOM PROSTRANSTWE L2[0; 1] OPERATOR T : D(T ) C[0; 1]; (T f )( ) f(1) . rASSMOTRIM POSLEDOWATELXNOSTX NEPRERYWNYH FUNKCIJ fn , SHODQ]U@SQ

W L2[0; 1] K , I W TO VE WREMQ TAKIH, ^TO fn(1) = 1. tOGDA T fn ! , GDE ( ) = (0 1). iZ 13(ii) SLEDUET, ^TO T NE ZAMYKAEM.

u P R A V N E N I Q. pUSTX T | ZAMKNUTYJ OPERATOR W GILXBERTOWOM PROSTRANSTWE H.

16. Ker T | ZAMKNUTOE PODPROSTRANSTWO W H . 17. eSLI OPREDELEN• T ,1 , TO ON TAKVE ZAMKNUT.

18. eSLI A 2 B(H), TO A + T I TA ZAMKNUTY. wERNO LI ANALOGI^NOE UTWERVDENIE, ESLI T | ZAMYKAEMYJ OPERATOR?

429

x248. sOPRQVENNYJ• OPERATOR

1. pUSTX T | PLOTNO ZADANNYJ OPERATOR W GILXBERTOWOM PROSTRAN- STWE H. oPREDELIM SOPRQVENNYJ OPERATOR T :

D(T )

fg 2 H j 9g 2 H

8f 2 D(T ) (hT f; gi = hf; g i)g;

T g

g (g 2 D(T )):

 

uBEDIMSQ W KORREKTNOSTI DANNOGO OPREDELENIQ. sLEDUET PROWERITX, ^TO (A) \LEMENT g 2 H OPREDELEN ODNOZNA^NO, (B) POLU^ENNYJ OPERATOR T LINEEN (!!). pROWERIM (A). pUSTX, NAPROTIW, ESTX E]EODIN \LEMENT h TAKOJ, ^TO WYPOLNENO RAWENSTWO

hT f; gi = hf; h i (f 2 D(T)):

wY^ITAQ IZ NEGO PODOBNOE RAWENSTWO DLQ \LEMENTA g , IMEEM:

0 = hf; h i , hf; g i = hf; h , g i (f 2 D(T)):

tAK KAK LINEAL D(T) PLOTEN W H, POLU^AEM, ^TO h = g : >

oTMETIM, ^TO DLQ T 2 B(H) DANNOE OPREDELENIE SOGLASUETSQ S PREV- NIM OPREDELENIEM SOPRQVENNOGOOPERATORA (239.1).

2. z A M E ^ A N I E. oPERATOR T MOVET I NE BYTX PLOTNO ZADANNYM. rASSMOTRIM W KA^ESTWE ILL@STRACII OPERATOR T IZ PRIMERA 247.15. eSLI

g 2 D(T ), TO DLQ WEKTORA g W P. 1:

f(1)Z01

g( ) d = hT f; gi = hf; g i = Z01f ( )g ( ) d :

tAK KAK LINEAL ff 2 C [0; 1] : f (1) = 0g PLOTEN W L2[0; 1], OTS@DA SLEDUET, ^TO g = . pO\TOMU DLQ f1 ( ) 1 (0 1) IMEEM

1 1

h ; gi = Z0 g( ) d = f1(1)Z0 g( ) d = hf1; i = 0:

tAKIM OBRAZOM, LINEAL D(T ) f g?, I ZNA^IT, NE PLOTEN W L2 [0; 1].

3. pOLU^IM WYRAVENIE DLQ GRAFIKA OPERATORA T ^EREZ GRAFIK OPE- RATORA T . oPREDELIM DLQ \TOGO OPERATOR U W PROSTRANSTWE H H RA- WENSTWOM

Uff; gg fg; ,fg (f; g 2 H):

430