연산자 규범칙

Operator norm

수학에서 연산자 규범연산자 규범이라고 불리는 실제 숫자를 각각 할당하여 특정 선형 연산자의 "크기"를 측정한다.형식적으로는 주어진 두 표준 벡터 공간 사이경계 선형 연산자의 공간에 정의된 표준이다.

도입 및 정의

두 개의 표준 벡터 V{\ W{\ 이(가) 지정됨(동일한 기준 필드 위에 있는 실제 번호 또는 복잡한 번호 선형 A: → W은(는) 다음과[1] 같은 실제 숫자 이(가) 존재하는 경우에만 연속적이다.

왼쪽의 표준은 표준이고 오른쪽의 V {\의 표준이다 직관적으로 연속 A A}은는) 벡터의 길이를 c. 이상으로 늘리지 않는다. 따라서 연속 연산 하에서 경계된 세트의 이미지ator는 또한 경계선이다.이 특성 때문에 연속 선형 연산자를 경계 연산자라고도 한다.In order to "measure the size" of one can take the infimum of the numbers such that the above inequality holds for all This number represents the maximum scalar factor by which "lengthens" vectors.즉, 의 "크기"는 "가장 큰" 사례에서 벡터 수를 "Lengten"으로 측정한다. A 의 연산자 규범을 다음과 같이 정의한다.

이러한 모든 의 집합이 닫히고 비어 있지 않으며 아래로부터 경계를 이루면 최소값이 달성된다.[2]

이 운영자 규범은 표준 벡터 V W의 표준 선택에 따라 결정된다는 점을 명심해야 한다.

모든 실제 까지의 선형 지도에 해당하는 모든 리얼 m ^{ 실제 벡터 공간에 적용할 수 있는 (벡터) 규범의 각 은 모든m {}에 대해 연산자 표준을 유도한다. 개의 실제 수 행렬. 이러한 유도 규범은 행렬 규범의 하위 집합을 형성한다.

If we specifically choose the Euclidean norm on both and then the matrix norm given to a matrix is the square root of the largest eigenvalue of the matrix (where 은([3]는) {\결합 전치 부위를 나타낸다.이것은 . {\의 가장 큰 단수값을 할당하는 것과 같다

일반적인 무한 확장형 예제로 넘어가면 다음과 같이 정의된 Lp 공간 시퀀스 공간 2, }을 고려하십시오.

이것은 유클리드 공간 . 의 무한 차원 아날로그로 볼 수 있다. Now consider a bounded sequence The sequence is an element of the space with a norm given by

점 곱셈으로 연산자 를 정의하십시오.

연산자 은(는) 연산자 표준과 경계를 이룬다.

이 논의는 2 > 1 } {\\ 로 대체한 경우로

등가정의

A: → W 은(는) 정규 공간 사이의 선형 연산자임.처음 네 가지 정의는 항상 동일하며, { 을(를) 추가하면 모두 동일하다.

If then the sets in the last two rows will be empty, and consequently their supremums over the set will equal instead of the correct value of If the supremum is taken over the set ] 대신 빈 집합의 수식은 이고 공식은 . A: → W [4] V이(가) 제한됨

그리고[4]
여기서 : 는 A: → W, (는 w . A에 의해 정의된 선형 연산자다.

특성.

연산자 표준은 ( W {\ W} 사이의 모든 경계 연산자의 공간에 대한 표준이다 이는

다음의 불평등은 정의의 즉각적인 결과물이다.

연산자 표준은 연산자의 구성 또는 곱셈과도 호환된다: V 및 X (가) 동일한 베이스 필드에 걸쳐 3개의 표준 공간이고 A: : W→ X (는) 두 개의 경계 연산자로, 그 다음에는 하위 곱셈 표준으로, 즉 다음과 같다.

의 경계 연산자의 경우 이는 연산자 곱셈이 공동으로 연속됨을 의미한다

일련의 연산자가 연산자 규범에서 수렴할 경우, 경계 집합에서 균일하게 수렴한다는 정의에 따른다.

공통 운영자 규범 표

어떤 공통 운영자 규범들은 계산하기 쉽고, 다른 것들은 NP-hard이다.Except for the NP-hard norms, all these norms can be calculated in operations (for an matrix), with the exception of the norm (which requires operations for the exact answer 또는 전력 방법 또는 Lanczos 반복으로 근사치를 구하면 더 적음).

연산자 규범의[5] 연산성
공동 도메인
도메인 열의 최대 } 정규 분포 열의 최대 }} 표준 열의 최대 규범
NP-하드 최대 단수 값 maximum 2 2}}개의 행 표준
NP-하드 NP-하드 행의 최대 1} 정규 분포

조정 또는 전치 표준은 다음과 같이 계산할 수 있다.We have that for any then where are Hölder conjugate to that is, } 및 / + / = 1.

힐버트 공간의 운영자

(가) 실제 또는 복잡한 Hilbert 공간이라고 가정해 보십시오.: → H 인 경우(는) 경계 선형 연산자로, 그러면

그리고
여기서 A는 A 부선 연산자를 의미한다(표준 내부 제품을 가진 유클리드 공간에서는 A {\ A결합 전이에 해당한다).

일반적으로 {\스펙트럼 반경 의 연산자 규범에 의해 위와 경계를 이룬다

평등이 항상 유지되지 않는 이유를 보려면 유한 차원 사례에서 행렬의 요르단 표준 형식을 고려하십시오.초대각선에는 0이 아닌 엔트리가 있기 때문에 평등이 침해될 수 있다.퀘이실렌트 연산자는 그러한 예시의 한 종류다.0이 아닌 quasinilpotent 연산자 의 스펙트럼은{ . 이다. 따라서 ( A)= > \

그러나 행렬 이(가) 정상일 때, 요르단의 표준 형식은 대각선(단일성 등가까지)이다. 이것이 스펙트럼 정리다.그런 경우라면 쉽게 알 수 있다.

이 공식은 때때로 주어진 경계 연산자 의 연산자 규범을 계산하는 데 사용될 수 있다 : 은둔 B = , 의 스펙트럼 반경을 결정하고, 제곱근을 취하여 . 의 연산자 규범을 얻는다

연산자 규범에 의해 유도된 위상이 있는 , 의 경계 연산자의 공간은 분리할 수 없다.예를 들어 Hilbert 공간인 Lp space [ , 1 , 을(를) 고려하십시오.For let be the characteristic function of and be the multiplication operator given by that is,

그런 다음 각 은(는) 연산자 규범 1을 갖는 경계 연산자다.

그러나{ : 0< (는) 계산할 수 없는 집합이다.이는 L ([ 의 경계 연산자 공간이 연산자 표준에서 분리할 수 없음을 의미한다.이것을 시퀀스 공간 이(가) 분리할 수 없다는 사실과 비교할 수 있다.

힐버트 공간의 모든 경계 연산자에 대한 연관 대수, 연산자 규범 및 조정 연산자와 함께 C*-알지브라(C*-algebra)를 산출한다.

참고 항목

메모들

  1. ^ Kreyszig, Erwin (1978), Introductory functional analysis with applications, John Wiley & Sons, p. 97, ISBN 9971-51-381-1
  2. ^ 예: 참조알리프란티스 & 보더(2007)의 레마 6.2.
  3. ^ Weisstein, Eric W. "Operator Norm". mathworld.wolfram.com. Retrieved 2020-03-14.
  4. ^ a b 루딘 1991, 페이지 92–115.
  5. ^ 섹션 4.3.1, Joel Tropp의 박사 논문, [1]

참고 문헌 목록

참조