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गणित · शब्दावली

संहत संकारक क्या है?

परिभाषा 15.1 विश्वविद्यालय गणित — स्नातक वर्ष 3 · अध्याय 15 — संहत संकारक और स्पेक्ट्रमी प्रमेय

TL(E,F)T \in \mathcal L(E, F) (E,FE, F बानाख) संहत कहलाता है यदि इकाई गोले का प्रतिबिंब T(B)T(B) FF में सापेक्षतः संहत हो — समतुल्य रूप से, यदि प्रत्येक परिबद्ध अनुक्रम (xn)(x_n) का कोई ऐसा उपानुक्रम हो जिसके लिए (Txnk)(Tx_{n_k}) अभिसारी हो। परिमित कोटि के संकारक संहत होते हैं (परिमित विमा में परिबद्ध समुच्चय); और किसी अनंत-विमीय समष्टि का तत्समक कभी नहीं (रीस की प्रमेय, दूसरा वर्ष)।

उदाहरण

उदाहरण 15.3

(क) 2\ell^2 पर विकर्ण संकारक: T(xn)=(λnxn)T(x_n) = (\lambda_nx_n) संहत है तभी और केवल तभी जब λn0\lambda_n \to 0 (अभ्यास 15.2)। (ख) C([0,1])\mathcal C(\intcc01) पर नाभिक संकारक: आस्कोली से संहत (अभ्यास 7.7)। (ग) हिल्बर्ट–श्मिट संकारक: kL2([0,1]2)k \in L^2(\intcc01^2) के लिए

(Tkf)(x)=01k(x,y)f(y) ⁣dy(T_kf)(x) = \int_0^1k(x, y)\,f(y)\,\dd y

L2([0,1])L^2(\intcc01) पर एक संहत संकारक परिभाषित करता है जिसके लिए TkkL2\vertiii{T_k} \leq \norm k_{L^2} (अभ्यास 15.4: kk के आधार प्रसार को छाँटने पर TkT_k परिमित कोटि के संकारकों की सीमा के रूप में दिख जाता है)।

उदाहरण 15.9

L2([0,1])L^2(\intcc01) पर मान लीजिए Tf(x)=01min(x,y)f(y) ⁣dyTf(x) = \int_0^1\min(x, y)f(y)\dd y: यह वास्तविक सममित नाभिक वाला हिल्बर्ट–श्मिट संकारक है: अतः संहत और स्वसंलग्नTf=λfTf = \lambda f हल करना: संबंध (Tf)(x)=0xyf(y) ⁣dy+xx1f(y) ⁣dy\bigl(Tf\bigr)(x) = \int_0^xyf(y)\dd y + x\int_x^1f(y)\dd y दिखाता है कि u=Tfu = Tf u=fu'' = -f को संतुष्ट करता है (दो बार अवकलन, जो संतत ff के लिए वैध है, और fL2f \in L^2 के लिए TfTf संतत है: प्रभावी अभिसरण), जिसमें u(0)=0u(0) = 0 और u(1)=0u'(1) = 0। अतः अभिलक्षणिक फलन λu=u\lambda u'' = -u, u(0)=0u(0) = 0, u(1)=0u'(1) = 0 को हल करते हैं:

un(x)=sin((n+12)πx),λn=1(n+12)2π2(n0),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),

और स्पेक्ट्रमी प्रमेय कहती है — बिना किसी फूरिये सिद्धांत के — कि मानकीकरण के बाद ये ज्या L2([0,1])L^2(\intcc01) का प्रसामान्य लांबिक आधार बनाते हैं (TT की अष्टि 00 है: Tf=0Tf = 0 से दो अवकलनों द्वारा लगभग सर्वत्र f=0f = 0 अनिवार्य हो जाता है)। सप्ताहांत समस्या कंपमान डोरी के लिए इसी विचार-मंडल को चलाती है और अनुरेख से ζ(2)\zeta(2) निकाल लेती है।

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