9.1

Примеры с решениями

[5/100%]
Показать
LaTeX
Задача 9.1

Пусть HH — гильбертово пространство, AL(H)A \in \mathcal{L}(H). Доказать, что

?
(1)

A=(A)=AA^{* *} = \left(A^{*}\right)^{*} = A;

(2)

A=A=AA=AA\left\| A^{*}\right\| = \left\| A\right\| = \sqrt{\left\| A^{*} A\right\| } = \sqrt{\left\| A A^{*}\right\| };

(3)

если A=AA = A^{*}, то A2=A2\left\| A^{2}\right\| = \left\| A\right\|^{2}.

Задача 9.2

Доказать следующие утверждения.

?
(1)

Если (T,μ)(T, \mu ) — пространство с σ\sigma-конечной мерой и AA — интегральный оператор в комплексном гильбертовом пространстве L2(T,μ)L_{2}(T, \mu ) с ядром KL2(T×T,μ×μ)K \in L_{2}(T \times T, \mu \times \mu ), т.е.

(Ax)(t)=TK(t,s)x(s)dμ(s),tT,xL2(T,μ) (A x)(t) = \int _{T} K(t, s) x(s) d \mu (s), t \in T, x \in L_{2}(T, \mu )

то AA^{*} — интегральный оператор с ядром K(t,s)=K(s,t),(t,s)T×TK^{*}(t, s) = \overline{K(s, t)},(t, s) \in T \times T.

(2)

Если HH — комплексное сепарабельное гильбертово пространство и оператор AA представлен матрицей (ajk)j,k=1\left(a_{j k}\right)_{j, k = 1}^{\infty }, то оператор AA^{*} представлен матрицей (ajk)j,k=1\left(a_{j k}^{*}\right)_{j, k = 1}^{\infty }, где ajk=akj,j,kNa_{j k}^{*} = \overline{a_{k j}}, j, k \in \mathbb {N}.

Задача 9.3

Найти сопряжённый к оператору A:HHA: H \rightarrow H, если

?
(1)

H=l2,Ax=(0,x1,x2,)H = l_{2}, A x = \left(0, x_{1}, x_{2}, \ldots \right);

(2)

H=L2([0,1]),(Ax)(t)=0tx(s)dsH = L_{2}(\left[0,1\right]),(A x)(t) = \int_{0}^{t} x(s) d s.

Задача 9.4

Пусть HH — гильбертово пространство. Доказать следующие утверждения.

?
(1)

Если U:HH,R(U)=HU: H \rightarrow H, R(U) = H и (Ux,Uy)=(x,y),x,yH(U x, U y) = (x, y), x, y \in H, то UU — непрерывный линейный оператор (и, следовательно, UU — унитарный оператор) и U=1\left\| U\right\| = 1.

(2)

Оператор UL(H)U \in \mathcal{L}(H) унитарен тогда и только тогда, когда он непрерывно обратим и U1=UU^{-1} = U^{*}; в этом случае UU^{*} также унитарный оператор.

Задача 9.5

Пусть HH — гильбертово пространство. Доказать следующие утверждения.

?
(1)

Если P:HHP: H \rightarrow H — оператор ортогонального проектирования на подпространство GHG \subset H, то PL(H)P \in \mathcal{L}(H), и если G{0}G \neq \left\{ 0\right\}, то P=1\left\| P\right\| = 1.

(2)

Оператор PL(H)P \in \mathcal{L}(H) является оператором ортогонального проектирования на некоторое подпространство GHG \subset H тогда и только тогда, когда P=PP^{*} = P и P2=PP^{2} = P. В этом случае G={xH:Px=x}G = \left\{ x \in H: P x = x\right\}.