Операторная норма
Операторная норма — норма определённая на ограниченных линейных операторах из одного нормированного пространства в другое. Также называется операторной, подчинённой или индуцированной нормой.
Операторная норма превращает само линейное пространство операторов в нормированное пространство. Соответственная структура линейного топологического пространства операторов называется топологией нормы, или операторной топологией (без уточнения).
Определение и обозначения[править | править код]
В дальнейшем через K будет обозначено основное поле, являющееся нормированным полем. Обычно K = или K = .
Пусть V1 и V2 — два нормированных линейных пространства над K и T — линейный оператор из V1 в V2. Если существует такое неотрицательное число[1] M, что
то оператор T называется ограниченным, а наименьшее такое возможное M — его нормой ‖T‖. Если V1 конечномерно, то всякий оператор ограничен.
Норма оператора T может быть вычислена по формуле[2]:
Если пространство V1 состоит из одного нуля, то приведённая формула не работает, но ‖T‖ = 0 поскольку T = 0.
Линейное пространство ограниченных операторов из V1 в V2 обозначается . В случае когда пишут вместо . Если — гильбертово пространство, то иногда пишут вместо .
Свойства[править | править код]
Ограниченность и непрерывность[править | править код]
Линейный оператор между нормированными пространствами ограничен тогда[источник не указан 3680 дней] и только тогда, когда он непрерывен.
Норма[править | править код]
На можно ввести структуру векторного пространства с операциями и , где , , а — произвольный скаляр. Операторная норма делает линейное пространство ограниченных операторов нормированным пространством, то есть удовлетворяет соответственным аксиомам:
- (по определению)
- тогда и только тогда, когда (следует из определения нормированного пространства)
- для всех из
- для всех ограниченных операторов и из V1 в V2.
Субмультипликативность[править | править код]
Если S — оператор из V2 в V3, а T — оператор из V1 в V2, то их произведение S T определяется как композиция функций S ∘ T. Операторная норма удовлетворяют свойству субмультипликативности:
- .
В случае V1 = V2 = V, ограниченные операторы можно перемножать не выходя из пространства , и потому операторная норма превращает операторную алгебру в нормированную алгебру.
Полнота[править | править код]
Пространство является банаховым тогда и только тогда, когда V1 нульмерно[3] или V2 банахово.
Если V — банахово пространство, то с введённым выше умножением является банаховой алгеброй.
Примеры использования[править | править код]
Между конечномерными пространствами[править | править код]
Операторные нормы (для различных норм на векторах) составляют важный класс возможных норм на пространствах матриц.
На гильбертовых пространствах[править | править код]
Алгебра ограниченных операторов (на гильбертовом пространстве H) с операторной нормой является C*-алгеброй с операцией инволюции, задаваемой эрмитовым сопряжением. При этом, алгебра компактных операторов является её замкнутой *-подалгеброй и даже идеалом.
Сравнения[править | править код]
Операторной нормы с другими нормами[править | править код]
На операторах на гильбертовом пространстве определены и другие, более сильные, нормы, например норма Гильберта — Шмидта. В бесконечномерном случае, такие нормы не определены (бесконечны) на некоторых ограниченных операторах.
Топологии нормы с другими[править | править код]
В конечномерном случае (когда оба пространства V1 и V2 конечномерны), тоже конечномерно и все топологии (и нормы) на таком линейном пространстве эквивалентны. Однако, когда оба пространства V1 и V2 бесконечномерны, на возможны более слабые (грубые) топологии:
- Сильная операторная топология; название вводит в заблуждение, так как она слабее (грубее) топологии нормы.
- Слабая операторная топология ; ещё слабее (грубее).
Литература[править | править код]
- Мерфи Дж. С*-алгебры и теория операторов. М.: Факториал, 1997. 336с. ISBN 5-88688-016-X
- Прасолов В. В. Задачи и теоремы линейной алгебры. — М.: Наука, 1996. — 304 с. — ISBN 5-02-014727-3.
Примечания[править | править код]
- ↑ В общем случае — элемент упорядоченного поля, в котором принимает значения нормирование на K.
- ↑ Задачи и теоремы линейной алгебры, 1996, с. 210.
- ↑ В таком случае , а оно полно.
В статье не хватает ссылок на источники (см. рекомендации по поиску). |