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习题 5.16

考虑 上的算子 . 求证: 不为紧算子.

解答

解答使用 DeepSeek v3.2 Speciale 生成

证明 构造一列有界连续函数 使得 没有收敛子列。

对 ,令

则 ,且当 时 (端点相接但内部互不相交)。定义 为

这是一个三角形函数,在区间中点 处取最大值 ,在 外恒为零。显然 ,故 为 中的有界序列。

对于算子 ,。由于 的支撑集含于 ,且这些区间互不相交,当 时 与 的支撑集也不相交。于是对任意 和任意 ,有 ,从而

现在估计 。在区间中点 处,,故

因此对任意 有

这表明 中任意两项的距离均大于 ,因而它没有 Cauchy 子列,从而也不可能存在收敛子列。由于 有界而 无收敛子列, 不是紧算子。