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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
的特征值,对应的特征向量为 。因此 对一切 成立。


2. 算子 的谱

,并令 中的闭包。
由于 有界, 是有界自伴算子,其谱 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


  • ,则存在 使得 对所有 成立。
    定义算子
    由于 是有界线性算子且
    直接验证:对任意 ,令 ,则 ;反之,若 ,则必有
    因此 ,即 。从而

综上,


3. 的条件

,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


 若 中不稠密,则 ,它是 的真闭子集(例如有限集、可数离散集、Cantor 集等),此时