Jump to content

Атомный оператор

В математике ядерные операторы — это важный класс линейных операторов, введенный Александром Гротендиком в его докторской диссертации. Ядерные операторы тесно связаны с проективным тензорным произведением двух топологических векторных пространств (TVS).

Предварительные сведения и обозначения

[ редактировать ]

Везде пусть X , Y и Z топологические векторные пространства (TVS), а L : X Y — линейный оператор (никаких предположений о непрерывности не делается, если не указано иное).

  • Проективное тензорное произведение двух локально выпуклых ТВС X и Y обозначается через и пополнение этого пространства будем обозначать через .
  • L : X Y является топологическим гомоморфизмом или гомоморфизмом , если он линейный, непрерывный и это открытая карта , где , образ L , имеет топологию подпространства, индуцированную Y .
    • Если S — подпространство X , то и фактор-отображение X X / S , и каноническая инъекция S X являются гомоморфизмами.
  • Множество непрерывных линейных отображений X Z (соответственно непрерывных билинейных отображений ) будет обозначаться L( X , Z ) (соответственно B( X , Y ; Z )) где, если Z является основным скалярным полем, тогда мы можем вместо этого написать L( X ) (соответственно B( X , Y )) .
  • Любая линейная карта можно канонически разложить следующим образом: где определяет биекцию, называемую канонической биекцией, связанной с L .
  • Х * или будет обозначать непрерывное двойственное пространство к X .
    • Для повышения наглядности изложения мы воспользуемся общепринятыми правилами написания элементов с штрихом после символа (например, обозначает элемент а не, скажем, производная и переменные x и не обязательно должны быть каким-либо образом связаны).
  • будет обозначать алгебраическое двойственное пространство к X (которое является векторным пространством всех линейных функционалов на X , независимо от того, непрерывны они или нет).
  • Линейное отображение L : H H из гильбертова пространства в себя называется положительным , если для каждого . В этом случае существует единственное положительное отображение r : H H , называемое квадратным корнем из L , такое, что . [1]
    • Если — любое непрерывное линейное отображение между гильбертовыми пространствами, тогда всегда положительный. Теперь пусть R : H H положительный квадратный корень, который называется абсолютным значением L обозначает его . Определять сначала на установив для и расширение постоянно, чтобы , а затем определим U на установив для и распространим эту карту линейно на все . Карта является сюръективной изометрией и .
  • Линейная карта называется компактным или вполне непрерывным, если существует окрестность U начала координат в X такая, что предкомпактно в Y . [2]

В гильбертовом пространстве положительные компактные линейные операторы, скажем, L : H H имеют простое спектральное разложение, открытое в начале 20 века Фредгольмом и Ф. Риссом: [3]

Существует последовательность положительных чисел, убывающая и либо конечная, либо сходящаяся к 0: и последовательность ненулевых конечномерных подпространств H ( i = 1, 2, ) со следующими свойствами: (1) подпространства попарно ортогональны; (2) для каждого i и каждого , ; и (3) ортогональ подпространства, натянутого на равен ядру L . [3]

Обозначения топологий

[ редактировать ]
  • σ ( X , X ′) обозначает самую грубую топологию на X, делающую каждое отображение в X ′ непрерывным и или обозначает X , наделенный этой топологией .
  • σ ( X ′, X ) обозначает топологию слабой* на X* и или обозначает X ', наделенный этой топологией .
    • Обратите внимание, что каждый вызывает карту определяется . σ (X′, X) — самая грубая топология на X′, делающая все такие отображения непрерывными.
  • b(X, X′) обозначает топологию ограниченной сходимости на X и или обозначает X , наделенный этой топологией .
  • b(X′, X) обозначает топологию ограниченной сходимости на X′ или сильную двойственную топологию на X′ и или обозначает X ', наделенный этой топологией .
    • Как обычно, если X * рассматривается как топологическое векторное пространство, но не выяснено, какой топологией оно наделено, то топологией будет считаться b( X ′, X ).

Каноническое тензорное произведение как подпространство двойственного к Bi( X , Y )

[ редактировать ]

Пусть X и Y — векторные пространства (топология пока не нужна) и пусть Bi( X , Y ) — пространство всех билинейных отображений, определенных на и переходя в основное скалярное поле.

Для каждого , позволять — каноническая линейная форма на Bi( X , Y ), определенная формулой для каждого u ∈ Bi( X , Y ). Это индуцирует каноническое отображение определяется , где обозначает алгебраический двойственный элемент Bi( X , Y ). Если мы обозначим диапазон диапазона 𝜒 через X Y , то можно показать, что X Y вместе с 𝜒 образует тензорное произведение X Y и y (где x ( := 𝜒 ) ) x , y . каноническое тензорное произведение X и Y. Это дает нам

Если Z — любое другое векторное пространство, то отображение Li( X Y ; Z ) → Bi( X , Y ; Z ), заданное формулой u u 𝜒 , является изоморфизмом векторных пространств. В частности, это позволяет отождествить алгебраическое двойственное к X Y пространство билинейных форм на X × Y . [4] Более того, если X и Y — локально выпуклые топологические векторные пространства (TVS) и если X Y задана π -топология, то для каждого локально выпуклого TVS Z это отображение ограничивается изоморфизмом векторного пространства из пространства непрерывных линейных отображений на пространство непрерывных билинейных отображений. [5] В частности, непрерывное двойственное к X Y канонически можно отождествить с пространством B( X , Y ) непрерывных билинейных форм на X × Y ; более того, при этом отождествлении равностепенные подмножества B( X , Y ) совпадают с равностепенными подмножествами B(X, Y). . [5]

Ядерные операторы между банаховыми пространствами

[ редактировать ]

Существует вложение в каноническое векторное пространство. определяется отправкой на карту

Если предположить, что X и Y — банаховы пространства, то отображение имеет норму (чтобы увидеть, что это норма , Обратите внимание, что так что ). Таким образом, оно имеет непрерывное расширение до отображения , где известно, что это отображение не обязательно инъективно. [6] Диапазон этой карты обозначен и его элементы называются ядерными операторами . [7] TVS-изоморфен и норма на этом факторпространстве при переносе на элементы через индуцированное отображение , называется нормой-следом и обозначается . Явно, [ разъяснения необходимы явно или специально? ] если тогда это ядерный оператор .

Характеристика

[ редактировать ]

Предположим, что X и Y — банаховы пространства и что — непрерывный линейный оператор.

  • Следующие действия эквивалентны:
    1. является ядерным.
    2. Существует последовательность в замкнутом единичном шаре , последовательность в замкнутом единичном шаре и сложная последовательность такой, что и равно отображению: [8] для всех . Кроме того, след-норма равен нижней части числа над множеством всех представлений как раз такой сериал. [8]
  • Если Y рефлексивно , то является ядерным тогда и только тогда, когда является ядерным, и в этом случае . [9]

Характеристики

[ редактировать ]

Пусть X и Y — банаховы пространства и пусть — непрерывный линейный оператор.

  • Если это ядерная карта, то ее транспонировать является непрерывным ядерным отображением (когда двойственные пространства несут свою сильную двойственную топологию) и . [10]

Ядерные операторы между гильбертовыми пространствами

[ редактировать ]

Ядерные автоморфизмы гильбертова пространства называются ядерного класса операторами .

Пусть X и Y — гильбертовы пространства, и пусть N : X Y — непрерывное линейное отображение. Предположим, что где R : X X — квадратный корень из и U : X Y таков, что является сюръективной изометрией. Тогда N — ядерное отображение тогда и только тогда, когда R — ядерное отображение; следовательно, для изучения ядерных отображений между гильбертовыми пространствами достаточно ограничиться положительными самосопряженными операторами R . [11]

Характеристики

[ редактировать ]

Пусть X и Y — гильбертовы пространства, и пусть N : X Y — непрерывное линейное отображение, абсолютное значение которого R : X X. равно Следующие действия эквивалентны:

  1. N : X Y ядерный.
  2. R : X X является ядерным. [12]
  3. R : X X компактно и конечно, и в этом случае . [12]
    • Здесь, является следом R R и определяется следующим образом: поскольку непрерывный компактный положительный оператор, существует (возможно, конечная) последовательность положительных чисел с соответствующими нетривиальными конечномерными и взаимно ортогональными векторными пространствами такая, что ортогональная (в H ) равно (и, следовательно, также ) и для всех k , для всех ; след определяется как .
  4. является ядерным, и в этом случае . [9]
  5. Имеются две ортогональные последовательности в X и в Y и последовательность в такой, что для всех , . [12]
  6. N : X Y целочисленное отображение . [13]

Ядерные операторы между локально выпуклыми пространствами

[ редактировать ]

Предположим, что U — выпуклая сбалансированная замкнутая окрестность начала координат в X , а B — выпуклый сбалансированный ограниченный банахов диск в Y , где X и Y локально выпуклые пространства. Позволять и пусть быть канонической проекцией. Можно определить вспомогательное банахово пространство с канонической картой чей образ, , плотен в а также вспомогательное пространство нормируется и с канонической картой являющееся (непрерывной) канонической инъекцией. Учитывая любое непрерывное линейное отображение посредством композиции получается непрерывное линейное отображение ; таким образом, у нас есть инъекция и впредь мы используем эту карту для идентификации как подпространство . [7]

Определение : Пусть X и Y — хаусдорфовые локально выпуклые пространства. Союз всех поскольку U пробегает все замкнутые выпуклые сбалансированные окрестности начала координат в X , а B пробегает все ограниченные банаховы диски в Y , обозначается называются ядерными отображениями X и его элементы в Y . [7]

Когда X и Y являются банаховыми пространствами, то это новое определение ядерного отображения согласуется с исходным, данным для особого случая, когда X и Y — банаховы пространства.

Достаточные условия для ядерности

[ редактировать ]
  • Пусть W , X , Y и Z — хаусдорфовые локально выпуклые пространства, ядерная карта и и — непрерывные линейные отображения. Затем , , и являются ядерными, и если, кроме того, W , X , Y и Z являются банаховыми пространствами, то . [14] [15]
  • Если является ядерным отображением между двумя хаусдорфовыми локально выпуклыми пространствами, то его транспонировать является непрерывным ядерным отображением (когда дуальные пространства несут свою сильную двойственную топологию). [2]
    • Если к тому же X и Y — банаховы пространства, то . [9]
  • Если является ядерным отображением двух хаусдорфовых локально выпуклых пространств, и если является пополнением X , то единственное непрерывное расширение N является ядерным . [15]

Характеристики

[ редактировать ]

Пусть X и Y — хаусдорфовые локально выпуклые пространства и пусть — непрерывный линейный оператор.

  • Следующие действия эквивалентны:
    1. является ядерным.
    2. (Определение) Существуют выпуклая сбалансированная окрестность U начала координат в X и ограниченный банахов круг B в Y такие, что и индуцированное отображение является ядерным, где является единственным непрерывным продолжением , которое является уникальным отображением, удовлетворяющим где – естественное включение и является канонической проекцией. [6]
    3. Существуют банаховы пространства и и непрерывные линейные карты , , и такой, что является ядерным и . [8]
    4. Существует эквинепрерывная последовательность в , ограниченный банахов диск , последовательность в B и комплексную последовательность такой, что и равно отображению: [8] для всех .
  • Если X является бочоночным, а , то Y квазиполным N является ядерным тогда и только тогда, когда N имеет представление в виде с ограниченный , ограничено по Y и . [8]

Характеристики

[ редактировать ]

Ниже приводится разновидность теоремы Хана-Банаха для расширения ядерных отображений:

  • Если является TVS-вложением и это ядерная карта, то существует ядерная карта такой, что . Более того, когда X и Y — банаховы пространства, а E — изометрия, то для любого , можно подобрать так, чтобы . [16]
  • Предположим, что является TVS-вложением, образ которого замкнут в Z и пусть быть канонической проекцией. Предположим, что каждый компакт-диск в это изображение под ограниченного банахова диска в Z (это верно, например, если X и Z оба являются пространствами Фреше или если Z является сильным двойственным пространством Фреше и слабо замкнуто в Z ). Тогда для каждой ядерной карты существует ядерная карта такой, что .
    • Более того, когда X и Z — банаховы пространства, а E — изометрия, то для любого , можно подобрать так, чтобы . [16]

Пусть X и Y — хаусдорфовые локально выпуклые пространства и пусть — непрерывный линейный оператор.

  • Любая ядерная карта компактна. [2]
  • Для любой топологии равномерной сходимости на , ядерные карты содержатся в замыкании (когда рассматривается как подпространство ). [6]

См. также

[ редактировать ]

Библиография

[ редактировать ]
  • Дистель, Джо (2008). Метрическая теория тензорных произведений: пересмотр резюме Гротендика . Провиденс, Род-Айленд: Американское математическое общество. ISBN  978-0-8218-4440-3 . OCLC   185095773 .
  • Дубинский, Эд (1979). Структура ядерных пространств Фреше . Берлин Нью-Йорк: Springer-Verlag. ISBN  3-540-09504-7 . OCLC   5126156 .
  • Гротендик, Александр (1966). Топологические тензорные произведения и ядерные пространства (на французском языке). Провиденс: Американское математическое общество. ISBN  0-8218-1216-5 . OCLC   1315788 .
  • Хусейн, Такдир (1978). Бочечность в топологических и упорядоченных векторных пространствах . Берлин Нью-Йорк: Springer-Verlag. ISBN  3-540-09096-7 . OCLC   4493665 .
  • Халилулла, С.М. (1982). Контрпримеры в топологических векторных пространствах . Конспект лекций по математике . Том. 936. Берлин, Гейдельберг, Нью-Йорк: Springer-Verlag . ISBN  978-3-540-11565-6 . OCLC   8588370 .
  • Наричи, Лоуренс; Бекенштейн, Эдвард (2011). Топологические векторные пространства . Чистая и прикладная математика (Второе изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. ISBN  978-1584888666 . OCLC   144216834 .
  • Нленд, Х (1977). Борнологии и функциональный анализ: вводный курс по теории двойственности топологии-борнологии и ее использованию в функциональном анализе . Амстердам Нью-Йорк Нью-Йорк: Паб Северной Голландии. Компания Единственный дистрибьютор в США и Канаде, Elsevier-North Holland. ISBN  0-7204-0712-5 . ОСЛК   2798822 .
  • Нленд, Х (1981). Ядерное и ядерное пространство: вводные курсы по ядерному и ядерному пространствам в свете дуальности . Амстердам Нью-Йорк Нью-Йорк, Нью-Йорк: Паб Северной Голландии. Компания Единственный дистрибьютор в США и Канаде, Elsevier North-Holland. ISBN  0-444-86207-2 . ОСЛК   7553061 .
  • Питч, Альбрехт (1972). Ядерные локально-выпуклые пространства . Берлин, Нью-Йорк: Springer Verlag. ISBN  0-387-05644-0 . OCLC   539541 .
  • Робертсон, AP (1973). Топологические векторные пространства . Кембридж, Англия: Университетское издательство. ISBN  0-521-29882-2 . OCLC   589250 .
  • Райан, Рэймонд (2002). Введение в тензорные произведения банаховых пространств . Лондон Нью-Йорк: Спрингер. ISBN  1-85233-437-1 . ОСЛК   48092184 .
  • Шефер, Хельмут Х .; Вольф, Манфред П. (1999). Топологические векторные пространства . ГТМ . Том. 8 (Второе изд.). Нью-Йорк, Нью-Йорк: Springer New York Выходные данные Springer. ISBN  978-1-4612-7155-0 . OCLC   840278135 .
  • Тревес, Франсуа (2006) [1967]. Топологические векторные пространства, распределения и ядра . Минеола, Нью-Йорк: Dover Publications. ISBN  978-0-486-45352-1 . OCLC   853623322 .
  • Вонг (1979). Пространства Шварца, ядерные пространства и тензорные произведения . Берлин Нью-Йорк: Springer-Verlag. ISBN  3-540-09513-6 . OCLC   5126158 .
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 74acbd7ddeed300889af97430c7525a4__1718275140
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/74/a4/74acbd7ddeed300889af97430c7525a4.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Nuclear operator - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)