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有界线性算子

数理科学术语
泛函分析中一种重要的算子。
算子(映射)有线性和非线性之分.线性算子又分为有界和无界两类,有界线性算子是线性赋范空间的基本概念。
中文名
有界线性算子
外文名
boundedlinearoperator
所属领域
数理科学
反义词
无界线性算子

基本定义

播报
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①设
是从线性赋范空间
厚付的线性算子。 如果
当存在且有限,则称
是有界线性算子,也就是说
和蒸 将
中的每个有界集映射
中的有界集。此处
|表示范数,
表示
中定义的范数,
表示
中定义的范数
②设V1与V2是同一数域K上的赋范线性空间,D是V1的子空间,T:D→V2是一映射.如果T满足: 、
则称T是可加的.如肯道阿果T满足:
则称T是齐次的.如恋剃果T既是可加的又是齐次的,则称T是一个线性算子,其中D称为T的定义域,记为D(T),即D(T)=D.如果T是线性算子且存酷谅循纸在常数M>0使得
则称T为有界线性洒婚设算子.元厦泪特别地,当V2是数域K达抹蜜时,则称有界线性算子T为有界线性泛函. [1]

举例

播报
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下面介绍几个简单例子.
例l1 设V是赋范空问,定义
则I与θ都是V上(即V到V)的有界线性算子,分别称为恒等算子与零算子,零
算子θ常记为0(与数零用同一记号).
例2 解析几何中的旋转变换:
是实二维空间R²上的有界线性算子,因为

相关概念

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有界线性算子范数
与Ⅳ中向量类似.函数和数列范数同样是各自所在线性赋范空间的重要度量,它度量了抽象空间中向量的某种“能力”和“强度”,如峰值、能量、绝对均值等。有界线性算子集合也可以构成自己的线性赋范空间。有界线性算子也有范数,可度量和描述有界线性算子的某种映射“功能”“作用”或“过程”等。也就是需要用非负的实数以最简明的方式来度量和描述线性算子“功能”。范数不但是重要的数学概念,也是工程技术领域中普遍应用的概念和思维方式。
设X,Y为线性赋范空间,T为X→Y的有界线性算子,对任何x∈X,称
为有界线性算子的范数。当确定了一个最小的非负数M使上式集合中表示条件的等号
成立时,则有
为T对||x||的“放大”倍数.它显然随x∈X而变化,在X中遍取x获取||T(x)||的最大值(最小上界),则
可以作为有界线性算子的范数,即有界线性算子对线性赋范空间X中抽象向量X的范数
||X||的最大“放大”能力。正像衡量运动员百米速度一样,要记下所有运动员在相同条
件下的比赛成绩.以成绩作为人类百米赛速度的一种度量,即世界纪录。对个人来
讲,也是用历次成绩的值作为自己的荣耀。
由于T是线性算子.当x“方向''确定以后.算子T的“放大''能力应该是
x“方向”上的常数比值,即
上式利用了线性映射齐次性式和范数齐次性。于是,可以规定一个“标准”,||X||
等于某个常数(一般取1),x成为X中单位球面上的向量,体现了“大小”因素的标准化,
使x仅存方向因素对||T||有影响。于是
即有界线性算子的范数为对单位球上向量的最大放大量。 [2]

相关定理

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定理1 设X和Y是同一数域K上的两个线性赋范空间,D是X中一线性子 [3]
空间,T:D→Y为线性算子,那么
(1)T有界的充要条件是存在正常数μ,使得
(2)T在D上连续的充要条件是T在D的某一点X0上连续;
(3)T为有界算子的充要条件是T为连续算子.
定理2 设X和Y是同一数域K上的两个线性赋范空间,D是X中一线性子空间,T:D→Y为线性算子 [3],那么

等价形式

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是从线性赋范空间
的线性算子。则下面命题等价:
1、
是有界线性算子。
2、
是连续线性算子。
3、 存在
,
处连续。
4、 存在
使得