习题 5.23
考虑上的有界线性算子: 其中 为有界列, . 求证: 任取 . 问 : 在什么情形下有 ?
解答
解答使用 DeepSeek v3.2 Speciale 生成
解答
1. 证明
对每个 ,取标准基向量 (第 个分量为 )。由于
故 是 的特征值,对应的特征向量为 。因此 对一切 成立。
2. 算子 的谱
记 ,并令 为 在 中的闭包。
由于 且 有界, 是有界自伴算子,其谱 是 的非空紧子集。
断言 。
证明
-
任取 ,则存在子列 使得 。
考虑向量 ,则 ,且
因此 属于 的近似点谱,而近似点谱含于谱集,故 。 -
若 ,则存在 使得 对所有 成立。
定义算子 为 。
由于 , 是有界线性算子且 。
直接验证:对任意 ,令 ,则 且 ;反之,若 ,则必有 。
因此 ,即 。从而 。
综上,。
3. 的条件
由 ,,可知 。
因此 当且仅当 ,亦即集合 在区间 中稠密。
等价表述:对任意 和任意 ,存在 使得 。
注 若 在 中不稠密,则 是 ,它是 的真闭子集(例如有限集、可数离散集、Cantor 集等),此时 。