Спектр и резольвента. Нормированные пространства и л.н.о

Содержание

Слайд 2

КОМПАКТНЫЕ ОПЕРАТОРЫ Определение. Пусть , оператор А называется компактным, если всякое

КОМПАКТНЫЕ ОПЕРАТОРЫ

Определение. Пусть , оператор А называется компактным, если всякое ограниченное

множество переводит в предкомпактное ( т.е. из всякой ограниченной последовательности этого множества можно выбрать сходящуюся подпоследовательность ).
Примеры компактных операторов:
1. Конечномерный оператор: А(М) – к/м лин. п/пр в Y.
2. Оператор типа Вольтерра.
3. Тождественный оператор компактен в к/м нормированных пространствах.
Слайд 3

ПРИМЕРЫ КОМПАКТНЫХ ОПЕРАТОРОВ Конечно мерный оператор: Оператор типа Вольтерра: Тождественный оператор X=Y=R; Ax=x ⟶ y=Ax; y=x;

ПРИМЕРЫ КОМПАКТНЫХ ОПЕРАТОРОВ

Конечно мерный оператор:
Оператор типа Вольтерра:
Тождественный оператор
X=Y=R; Ax=x ⟶ y=Ax;

y=x;
Слайд 4

Рассмотрим операторное уравнение II рода в банаховом пространстве Х Регулярное значение

Рассмотрим операторное уравнение II рода в банаховом пространстве Х
Регулярное значение называется

регулярным числом оператора А, если оператор (λI-A) является изоморфизмом, т.е. оператор (λI-A)-1 - л.н.о.
Резольвентное множество, – это множество регулярных значений.
Спектр оператора А – это множество
Резольвента оператора А – это отображение
Rλ(A)=(λI-A)-1 ,
Слайд 5

Если линейный оператор непрерывен, то его спектр непуст, ограничен и замкнут.

Если линейный оператор непрерывен, то его спектр непуст, ограничен и замкнут.
Если

л.н.о. компактен, то его спектр не более чем счетен.
Ноль всегда принадлежит спектру компактного оператора.
Радиус наименьшего круга, содержащего спектр, является спектральным радиусом
Слайд 6

ПРИМЕРЫ Найти спектр, резольвенту, резольвентное множество л.н.о. А: 1. 2. 3.

ПРИМЕРЫ

Найти спектр, резольвенту, резольвентное множество л.н.о. А:
1.
2.
3.
4.

В вещественном пространстве C[0, π] найти с.з. и с.в. оператора (Ax)(t) = x″, если DA = {x∈ C[0, π] | x″ ∈ C[0, π] & x(0) = x(π) = 0}.
Слайд 7

РЕШЕНИЕ 1)

РЕШЕНИЕ

1)

Слайд 8

РЕШЕНИЕ

РЕШЕНИЕ

Слайд 9

5. X = Y= C[0, 1], (Ax)(t) = x′(t). Найти спектр

5. X = Y= C[0, 1], (Ax)(t) = x′(t). Найти спектр

σ(А), если
DA = {x∈C1[0, 1] | x(0) = 0}.
DA = C1[0, 1].
6. X=Y= C[-π, π]. Найти с.з. и с.в. оператора (Ax)(t) = x(-t).
7. Найти спектр и резольвенту л.н.о.
8. Найти спектр и резольвенту л.н.о.:
X=Y=l2; Ax = {x1 + x2, i(x1 + x2), 0, 0, …}
Слайд 10

РЯД НЕЙМАНА ДЛЯ РЕЗОЛЬВЕНТЫ Теорема. (A∈N(X - б.п.) & ||A|| Следствия:

РЯД НЕЙМАНА ДЛЯ РЕЗОЛЬВЕНТЫ

Теорема. (A∈N(X - б.п.) & ||A||<1) ⇒ (ряд

Неймана = (I-A)-1∈N(X) & ||(I-A)-1|| ≤ ).
Следствия:
1. Ряд Неймана для резольвенты.
(A∈N(X - б.п.) & ||A||< ⎟λ⎮) ⇒ (ряд Неймана = (λI-A)-1∈N(X) & ||(λI-A)-1|| ≤ ).
Слайд 11

ДОКАЗАТЕЛЬСТВО

ДОКАЗАТЕЛЬСТВО

Слайд 12

2. A∈N(X - б.п.) ⇒ спектр σ(A) ограничен: σ(А) ⊂ Bθ,⎟⎪A⎪⎢⊂

2. A∈N(X - б.п.) ⇒ спектр σ(A) ограничен: σ(А) ⊂ Bθ,⎟⎪A⎪⎢⊂

C, т.е. rσ(A) ≤ ||A||.
3. Если |λ| > ||А||, то λ∈ρ(А) и операторное уравнение 2 рода λx – Ax = y однозначно и корректно разрешимо при любой правой части.
4. Спектр л.н.о. А σ(А) замкнут (резольвентное м. открыто).
5. Пусть X ≠ θ б.п., А∈N(X). Тогда спектр σ(А) непуст.
Слайд 13

ПРИМЕРЫ РАЗЛОЖЕНИЯ РЕЗОЛЬВЕНТЫ Разложить резольвенту в ряд Неймана: 1) 2) 3)

ПРИМЕРЫ РАЗЛОЖЕНИЯ РЕЗОЛЬВЕНТЫ

Разложить резольвенту в ряд Неймана:
1)
2)
3) X=Y=l2; Ax = {x1

+ x2, i(x1 + x2), 0, 0, …}
Слайд 14

РЕШЕНИЕ

РЕШЕНИЕ

Слайд 15

ИССЛЕДОВАНИЕ ИНТЕГРАЛЬНОГО УРАВНЕНИЯ Исследовать методами функционального анализа данное уравнение, например, интегральное

ИССЛЕДОВАНИЕ ИНТЕГРАЛЬНОГО УРАВНЕНИЯ

Исследовать методами функционального анализа данное уравнение, например, интегральное уравнение

Фредгольма 2-го рода (λI - K)x = y в н.п. :
1. Доказать действие оператора К:X→X.
2. Оценить норму ||K|| и доказать непрерывность о. К.
3. Доказать компактность о. К.
4. Решая уравнение (λI - K)x = y, найти резольвентное м. ρ(К) и вычислить резольвенту Rλ(K); найти спектр σ(К).
5. Решить уравнение (λI - K)x = y при помощи резольвенты.
6. Разложить резольвенту в ряд Неймана при ⎟λ⎮> ||K||.
7. Найти приближенное решение уравнения (λI - K)x = y, взяв 3 первых члена разложения резольвенты в ряд Неймана.
Слайд 16

ПРИМЕР. Исследовать интегральное уравнение: Введем обозначение: ?x – Kx=y→ 1. Действие оператора K: X→X

ПРИМЕР.

Исследовать интегральное уравнение:
Введем обозначение: ?x – Kx=y→
1. Действие оператора K: X→X

Слайд 17

2. Оценить норму ||K||: 3. Доказать компактность оп. К.

2. Оценить норму ||K||:
3. Доказать компактность оп. К.

Слайд 18

4. Решить уравнение ?x-Kx=y (см. Слайд 8) 5. Решить уравнение с помощью резольвенты.

4. Решить уравнение ?x-Kx=y
(см. Слайд 8)
5. Решить уравнение с помощью резольвенты.

Слайд 19

6. Разложить резольвенту в ряд Неймана при |?|>||K||

6. Разложить резольвенту в ряд Неймана при
|?|>||K||

Слайд 20

7. Найти приближённое решение:

7. Найти приближённое решение:

Слайд 21

ПРИМЕР КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

ПРИМЕР КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Слайд 22

Слайд 23

4) Найти ядро, образ и норму оператора А

4) Найти ядро, образ и норму оператора А

Слайд 24