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Matemáticas · 术语表

什么是 operador autoadjunto?

Definición 15.4 Matemáticas universitarias — Grado 3 · 第 15 章 — Operadores compactos y el teorema espectral

T∈L(H)T \in \mathcal L(H) es autoadjunto si T=T∗T = T^* (el Ejercicio 13.8), es decir, si ⟨Tx,y⟩=⟨x,Ty⟩\langle Tx, y\rangle = \langle x, Ty\rangle para todos x,yx, y. Entonces ⟨x,Tx⟩∈R\langle x, Tx\rangle \in \R para todo xx (es igual a su conjugado).

示例

Ejemplo 15.9

Sobre L2([0, 1])L^2(\intcc01), sea Tf(x)=∫01min⁡(x,y)f(y) ⁣dyTf(x) = \int_0^1\min(x, y)f(y)\dd y: un operador de Hilbert–Schmidt con núcleo real y simétrico: compacto y autoadjunto. Resolviendo Tf=λfTf = \lambda f: la relación (Tf)(x)=∫0xyf(y) ⁣dy+x∫x1f(y) ⁣dy\bigl(Tf\bigr)(x) = \int_0^xyf(y)\dd y + x\int_x^1f(y)\dd y muestra que u=Tfu = Tf cumple u′′=−fu'' = -f (dos derivaciones, lícitas para ff continua, y TfTf es continua para f∈L2f \in L^2: convergencia dominada), con u(0)=0u(0) = 0 y u′(1)=0u'(1) = 0. Así pues, las funciones propias resuelven λu′′=−u\lambda u'' = -u, u(0)=0u(0) = 0, u′(1)=0u'(1) = 0:

un(x)=sin⁡((n+12)πx),λn=1(n+12)2π2(n≥0),u_n(x) = \sin\Bigl(\bigl(n + \tfrac12\bigr)\pi x\Bigr), \qquad \lambda_n = \frac{1}{\bigl(n + \frac12\bigr)^2\pi^2} \quad (n \geq 0),

y el teorema espectral afirma — sin teoría de Fourier alguna — que estos senos forman una base ortonormal de L2([0, 1])L^2(\intcc01) tras normalizar (el núcleo de TT es 00: Tf=0Tf = 0 obliga, por las dos derivaciones, a f=0f = 0 en casi todo punto). El problema de fin de semana recorre el mismo círculo de ideas para la cuerda vibrante y extrae ζ(2)\zeta(2) de la traza.

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