自伴運算元

自伴運算元

在數學裡,作用於一個有限維的內積空間,一個自伴運算元(self-adjoint operator)等於自己的伴隨運算元;等價地說,表達自伴運算元的矩陣是埃爾米特矩陣。埃爾米特矩陣等於自己的共軛轉置。根據有限維的譜定理,必定存在著一個正交歸一基,可以表達自伴運算元為一個實值的對角矩陣。

基本介紹

  • 中文名:自伴運算元
  • 外文名:(self-adjoint operator
  • 套用學科:數學術語
  • 範疇:數理科學
  • 同類:對稱運算元
  • 涉及:埃爾米特矩陣
概念,基本原理,

概念

在數學裡,作用於一個有限維的內積空間,一個自伴運算元(self-adjoint operator)等於自己的伴隨運算元;等價地說,表達自伴運算元的矩陣是埃爾米特矩陣。埃爾米特矩陣等於自己的共軛轉置。根據有限維的譜定理,必定存在著一個正交歸一基,可以表達自伴運算元為一個實值的對角矩陣。

基本原理

定義:設
是
空間
上的稠定線性運算元,如果
⊂
,則稱
為對稱運算元;如果
,則稱
為自伴運算元。
例子:設
為
上的
平方可積函式空間,即
,在
上定義運算元
如下:
={
在
絕對連續,
},
則
。定義運算元
顯然有
⊂
⊂
。下面來證明
根據這個結果可知
⊂
⊂
,故
是對稱運算元,
是對稱運算元
的自伴擴張,但作為
擴張的
滿足
⊃
,從而並非對稱的。
下面證明
。注意到
,
,其中
有
因此,
⊂
,即
⊂
,
⊂
,
⊂
。
其次,設
,
,
,對於
,有
即
當
或
時,因
包含非零常數,故由上式可得
。當
時,
。這樣,總有
因而
當
時,因
,故
。又因
,故
。這樣,
,即
⊂
。
對
,當
時,
,故而
因而
,
是由常值函式組成的一維子空間。這樣,
當
時,因
,故
,即
,所以
,即
⊂
。
當
時,由
得
是絕對連續函式,
,從而
,這樣
⊂
。證畢。

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