Что такое сопряженный оператор

Сопряжённый оператор

Все рассматриваемые далее пространства считаем Банаховыми.

Содержание

Естественное вложение [ править ]

Например, гильбертово пространство [math] H [/math] рефлексивно (следует из теоремы Рисса об общем виде линейного функционала).

[math] C[0, 1] [/math] не является рефлексивным.

Сопряженный оператор [ править ]

Для доказательства в обратную сторону используем следствие из теоремы Хана-Банаха:

Примеры сопряженных операторов [ править ]

В гильбертовом пространстве [math] H [/math] сопряженный оператор — тот оператор, который позволяет писать равенство выше.

Построим сопряженный оператор:

[math] A^*(\varphi, x) = \varphi (Ax) = \int\limits_0^1 y(s) (Ax)(s) ds = \int\limits_0^1 y(s) (\int\limits_0^1 K(s, t) x(t) dt) ds = [/math] (по теореме Фубини поменяем порядок интегрирования) [math] = \int\limits_0^1 ( \int\limits_0^1 K(s, t) y(s) ds) x(t) dt [/math]

Ортогональное дополнение [ править ]

Важное значение имеет ортогональное дополнение (в любом нормированном пространстве):

Оба включения [math] \subset [/math] очевидны по определению. В обратную сторону:

Теоремы о множестве значений оператора [ править ]

Теорема 1 [ править ]

Если допустить, что [math]t_ \to \infty[/math] :

Рассмотрим значение [math]\widetilde<\varphi_0>(y)[/math] :

Теорема 2 [ править ]

2) Докажем теперь обратное включение:

Эти две теоремы являются наиболее общей формой записи условий разрешимости операторных уравнений.

В следующих параграфах мы введем класс бесконечномерных операторов, для которых [math]R(A)[/math] — замкнуто, в частности, в этот класс входят интегральные операторы.

Источник

Сопряжённые операторы

Напомним, что в евклидовом пространстве определено скалярное произведение векторов

Определение. Если существует такой оператор B, что для любых и из евклидова пространства E справедливо , то оператор B называется сопряженным оператором к оператору A и обозначается A*:

Теорема доказана на лекции.

Пример. Рассмотрим оператор Uj поворота пространства R 2 на угол j относительно начала координат против часовой стрелки:

Видно, что

Нетрудно доказать (на лекции доказано) следующие свойства сопряженного оператора:

Источник

6. Сопряженный оператор. Условия существования сопряженного оператора. Замкнутость сопряженного оператора. Сопряженный оператор к ограниченному оператору и его норма.

Пусть X – банахово пространство и А – ограниченный линейный оператор, определенные на Х, с областью значений в банаховом пространстве Y. Пусть х ÎХ и f ÎY*. Тогда определено значение f(Ax), при этом выполняются неравенства | f(Ax)| £ ||f ||?||Ax|| £ ||f ||?||A||?||x||.

определенный на Y*, с областью значений в пространстве X*. Этот оператор A* связан с оператором А равенством (A*f)(x) = f(Ax). Если применить введенное в п. 2 обозначение для линейного функционала f(x) = (x, f), то связь операторов будет выглядеть симметрично:

Оператор A* однозначно определяется формулой (1) и называется оператором, сопряженным с оператором А.

Действительно, если для всех x и y имеют место равенства

то отсюда по следствию 4 из теоремы Хана-Банаха следует, что A₁*y= A*y для всех y, а это означает, что A*=A₁*.

Теорема 11. Сопряженный оператор A* – линейный и .

Доказательство. Докажем аддитивность оператора A*. Действительно, если y, z ÎY*, то из рассуждений выше вытекает существование единственного элемент (y + z)* ÎX, что (Ax, y + z)=(x, (y + z)*) при всех x ÎX.

С другой стороны, с помощью формулы (1) имеем

(Ax, y + z) = (Ax, y) + (Ax, z) = (x, A*y) + (x, A*z) = (x, A*y + A*z) = (x, (y+z)*),

т.е. (y+z)* = A*x + A*y, откуда A*(y+z)=A*y+A*z.

Для вычисления нормы оператора А* проведем оценки

.

Отсюда следует, что оператор A* – ограниченный и .

У оператора A*, в свою очередь, есть сопряженный – A**, определяемый равенством, аналогичным (1)

Но, так как из (2) A**x определяется однозначно для каждого xÎХ, то из сопоставления равенств (1) и (2) следует, что

(Ax, y) = (A**x, y) «хÎХ, «yÎY.

В силу следствия 4 из теоремы Хана-Банаха последнее означает, что A**x=Ax для всех xÎX, т.е. A**= A на пространстве Х. Применяя доказанное неравенство для нормы сопряженного оператора к A* и A**, имеем , что и дает требуемое равенство:. Теорема доказана.

Теорема. 12. Если А и В линейные ограниченные операторы из банахова пространства Х в банахово пространство Y, то

3. В предположении Х = Y, справедливо равенство (АВ)*=В*А*.

Доказательство. Вышеуказанные свойства вытекают из следующих соотношений:

1. ((A+B)x, y) = (Ax, y) + (Bx, y) =(x, A*y) + (x, B*y) = (x, (A* + B*)y);

3. ((AB)x, y) = (A(Bx), y) = (Bx, A*y) = (x, B*(A*y)) = (x, (B*A*)y).

Пример 8. В пространстве L₂[a,b] рассмотрим интегральный оператор Фредгольма

с ядром, имеющим интегрируемый квадрат. Имеем, используя теорему Фубини,

, где

.

Таким образом, переход к сопряженному оператору заключается в том, что интегрирование ведется по первой переменной. Тогда как в исходном операторе оно ведется по второй.

Источник

Сопряжённые операторы

Смотреть что такое «Сопряжённые операторы» в других словарях:

Сопряжённые операторы — понятие операторов теории (См. Операторов теория). Два ограниченных линейных оператора Т и Т* в гильбертовом пространстве называются сопряжёнными, если для всех векторов х и у из Н справедливо соотношение (Tx, у) =(х, Т*у). Например, если … Большая советская энциклопедия

Самосопряжённый оператор — оператор, совпадающий со своим сопряжённым (см. Сопряжённые операторы). иначе называется эрмитовым. Теория С. о. возникла как обобщение теории интегральных уравнений с симметричным ядром, самосопряжённых дифференциальных уравнений,… … Большая советская энциклопедия

СПЕКТРАЛЬНАЯ ПЛОТНОСТЬ — величины, характеризующей излучение (напр., потока излучения, силы света), отношение рассматриваемой величины, взятой в бесконечно малом спектр. интервале, содержащем данную длину волны l, к ширине этого интервала dl. Вместо l могут… … Физическая энциклопедия

Дифференциальный оператор — Дифференциальный оператор (вообще говоря, не непрерывный, не ограниченный и не линейный) оператор, определённый некоторым дифференциальным выражением и действующий в пространствах (вообще говоря, векторнозначных) функций (или сечений… … Википедия

ПРЕДСТАВЛЕНИЙ ТЕОРИЯ — в квантовой механике изучает схемы конкретных реализаций квантовых наблюдаемых как самосопряжённых операторов, действующих в гильбертовом пространстве, и состояний как векторов этого пространства. Традиц. построение аппарата квантовой механики,… … Физическая энциклопедия

Спектральная теорема — В математике, в частности в линейной алгебре и функциональном анализе, термином спектральная теорема обозначают любой из целого класса результатов о линейных операторах или о матрицах. Не вдаваясь в детали можно сказать, что спектральная теорема… … Википедия

Источник

Сопряженный оператор

Смотреть что такое «Сопряженный оператор» в других словарях:

ОПЕРАТОР — отображение одного множества на другое, каждое из к рых наделено нек рой структурой (алгебраич. операциями, топологией, отношением порядка). Общее определение О. совпадает с определением отображения или функции: пусть Xи Y два множества;… … Математическая энциклопедия

ЗАМКНУТЫЙ ОПЕРАТОР — оператор А: такой, что из и следует и Ах=у (здесь X, Y банаховы пространства над одним и тем же полем скаляров и область определения оператора А). Понятие 3. о. распространяется и на операторы, действующие в отделимых линейных топологич.… … Математическая энциклопедия

ИНТЕГРАЛЬНЫЙ ОПЕРАТОР — отображение когда закон соответствия Азадается с помощью интеграла. И. о. наз. иногда интегральным преобразованием. Так, напр., для интегрального оператора Урысона (см. Урысона уравнение): закон соответствия Аопределяется интегралом (или оператор … Математическая энциклопедия

ЛИНЕЙНЫЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ОПЕРАТОР — в узком смысле оператор, действующий на функции, заданные на открытом множестве и принимающий значения в поле или по формуле где функции со значениями в том же поле, наз. коэффициентами А. Если коэффициенты принимают значения во множестве матриц… … Математическая энциклопедия

Сопряжённый оператор — Содержание 1 Общее линейное пространство 2 Топологическое линейное пространство … Википедия

СИММЕТРИЧЕСКИЙ ОПЕРАТОР — отображение Амножества DA гильбертова пространства Н(в общем случае комплексного) в себя такое, что = Математическая энциклопедия

ПСЕВДОДИФФЕРЕНЦИАЛЬИЫЙ ОПЕРАТОР — оператор, действующий в функциональных пространствах на дифференцируемом многообразии и локально по определенным правилам записываемый с помощью нек poй функции, обычно наз. символом П. о., и удовлетворяющей оценкам производных определенного типа … Математическая энциклопедия

Источник