Măsurarea la valorile proiectorului

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

În matematică , în special în analiza funcțională , o măsură cu valoare de proiector este o funcție definită pe un anumit subset al unui set fix ale cărui valori returnate sunt proiectoare autoadjuncte pe un spațiu Hilbert .

Măsurătorile cu proiector sunt utilizate pentru a exprima rezultatele teoriei spectrale , cum ar fi teorema spectrală pentru operatorii autoadjuncti .

Definiție

Este un subgrup închis de . Măsurarea evaluată de proiector este definită ca un set de proiecții ortogonale care satisface proprietățile: [1]

  • Și pentru unii .
  • Este o familie de seturi astfel încât:
atunci noi avem:
unde limita este într-un sens puternic.

Aceasta este o măsură limitată și din definiție rezultă proprietatea suplimentară:

Dacă avem în vedere un spațiu topologic pe care este definită o algebră sigma borel , o măsură evaluată de proiector este o funcție definit pe și la valorile din spațiul proiectoarelor ortogonale definite pe un spațiu Hilbert de dimensiune finită . În acest caz, seturile utilizate în definiție sunt elementele algebrei borel sigma , si tu ai .

De exemplu, luați în considerare spațiul Hilbert , unde este este o măsură a lui Borel. O măsurătoare cu valori ale proiectorului poate fi definită după cum urmează:

pentru aproape fiecare .

Integrare în ceea ce privește o măsurătoare cu valori ale proiectorului

Având în vedere o familie de seturi măsurabile disjuncte reciproc și o funcție simplă :

unde este este funcția indicator în raport cu setul pentru fiecare i și numere sunt disjuncte.

Putem defini integralul comparativ cu o măsurare la valorile proiectorului În felul următor:

Se arată că extinderea acestui operator integral de la spațiul funcțiilor simple la spațiul funcțiilor Banach limitat și măsurabil în raport cu algebra sigma a lui Borel este unic. Operatorul integral pozitiv este definit în acest fel:

comparativ cu măsurarea la valorile proiectorului :

A mai spus sprijinul , se arată că:

Măsură asociată cu un operator

Este un spațiu topologic pe care este definită o algebră sigma borel , este un spațiu Hilbert e o măsurare la valorile proiectorului. Pentru fiecare produsul intern :

reprezintă o măsură Borel complexă . În special, măsura se numește măsura spectrală asociată cu .

Printr-o măsură a tipului de este posibil să se definească operatorul de integrare cu privire la o măsurare cu valori ale proiectorului și în cazul în care nu este limitat, atâta timp cât este folosit setul:

ca domeniu de aplicație:

care definește în acest fel un operator liniar închis și delimitat , care este integralul lui în comparație cu . Întregul este un subspatiu dens in , iar al doilea membru se caracterizează prin faptul că funcția poate fi văzută ca limita unei succesiuni a funcțiilor măsurabile și mărginite care converg în norma de .

Este o funcție definită pe suportul astfel încât este limitată și măsurabilă în raport cu algebra sigma a lui Borel . Pentru teorema reprezentării Riesz există un singur operator:

care satisface relația:

unde este denotă integrarea față de măsură .

Descompunerea spectrală a operatorilor normali și autoadjuncti

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Operator normal , Operator autoadjunct și Diagonalizabilitate .

Este un operator normal mărginit definit pe un spațiu Hilbert . Teorema descompunerii spectrale pentru operatorii normali afirmă că există o singură măsură la valorile proiectorului astfel încât:

unde este este spectrul . Se spune că este măsura evaluată de proiector asociată cu .

În special, dacă este un operator autoadjunct, se poate defini o măsură cu valori limitate ale proiectorului:

definite pe spectru din . Această măsură poate fi asociată în mod unic cu În felul următor:

pentru fiecare funcție limitată măsurabilă și, în acest caz, avem:

Formula din stânga se numește diagonalizarea lui . [2]

Deși este posibil să se definească în mod unic un operator autoadjunct (sau, mai general, un operator normal) pornind de la o măsurare cu valori ale proiectorului și de la cealaltă dacă este posibilă diagonalizarea prin intermediul unei măsurători limitate a valorii proiectorului asa de este măsura cu valorile proiectorului asociate în mod unic cu . Fiecare operator autoadjunct limitat prin urmare, poate fi pus într-o corespondență unu-la-unu cu o măsurătoare cu valori limitate ale proiectorului .

Operatori autoadjunși nelimitați

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: transformarea Cayley .

Luați în considerare un operator autoadjunct nu este limitat. Prin transformarea Cayley asociat cu :

este posibil să se definească, pornind de la , o măsurare la valorile proiectorului în felul următor:

Întregul este un Borellian cuprins în spectrul (real) din , Și este rezultatul obținut prin aplicarea transformării Cayley pe .

Se arată că dacă funcția de identitate , definită pe , este elegant cu privire la măsură , asa de definește o măsură la valorile proiectorului .

În special, este posibil să scrieți:

Chiar și în cazul corespondența nu limitată între iar o măsurare cu valori ale proiectorului este biunivocă.

Proiecțiile și spectrul unui operator

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Spectrum (matematică) și Spectrum esențial .

Proiecțiile spectrale sunt un instrument care vă permite să caracterizați proprietățile spectrului a unui operator autoadjunct . Mai întâi demonstrează că un număr aparține lui dacă și numai dacă pentru fiecare se îndeplinește următoarea condiție: [3]

Această abordare face posibilă și împărțirea spectrului în două subseturi:

  • Spectrul esențial al este setul numere astfel încât pentru fiecare rangul de are dimensiune infinită. Se arată că acest set este închis. Echivalent, aparține lui dacă și numai dacă este o valoare proprie care are multiplicitate infinită.
  • Este definit ca un spectru discret de întregul numere astfel încât pentru fiecare rangul de are dimensiuni finite. Echivalent, aparține lui dacă și numai dacă este un punct izolat al și este o valoare proprie care are multiplicitate finită.

Extensii ale măsurătorilor la valorile proiectorului

De sine este o măsură a valorilor proiectorului în sus , apoi harta:

extinde o hartă liniară peste un spațiu vectorial al funcțiilor de intensificare .

Notă

  1. ^ Reed, Simon , Pagina 235
  2. ^ Reed, Simon , p. 234 .
  3. ^ Reed, Simon , p. 236 .

Bibliografie

  • ( EN ) Michael Reed, Barry Simon, Methods of Modern Mathematical Physics, Vol. 1: Functional Analysis , ed. A II-a, San Diego, California, Academic press inc., 1980, ISBN 0-12-585050-6 .
  • ( EN ) GW Mackey, Theory of Unitary Group Representations , The University of Chicago Press, 1976
  • ( EN ) G. Teschl, Mathematical Methods in Quantum Mechanics with Applications to Schrödinger Operators , [1] , American Mathematical Society, 2009.
  • ( EN ) VS Varadarajan, Geometry of Quantum Theory V2, Springer Verlag, 1970.

Elemente conexe

Matematica Portalul de matematică : accesați intrările Wikipedia care se ocupă de matematică