فئة التتبع
في الرياضيات ، وتحديدًا في التحليل الوظيفي ، يُعرف المؤثر من فئة الأثر بأنه مؤثر خطي يمكن تعريف أثر له ، بحيث يكون هذا الأثر عددًا محدودًا لا يعتمد على الأساس المستخدم لحسابه. يُعمم هذا الأثر لمؤثرات فئة الأثر أثر المصفوفات المدروس في الجبر الخطي . جميع مؤثرات فئة الأثر هي مؤثرات متراصة .
في ميكانيكا الكم ، يتم وصف الحالات الكمومية بواسطة مصفوفات الكثافة ، وهي عبارة عن عوامل معينة من فئة الأثر. [ 1 ]
تُعد عوامل فئة الأثر هي نفسها عوامل النواة بشكل أساسي ، على الرغم من أن العديد من المؤلفين يحتفظون بمصطلح "عامل فئة الأثر" للحالة الخاصة لعوامل النواة على فضاءات هيلبرت ويستخدمون مصطلح "عامل النواة" في فضاءات المتجهات الطوبولوجية الأكثر عمومية (مثل فضاءات باناخ ).
تعريف
يتركأن يكون فضاء هيلبرت قابلاً للفصل ،أساس متعامد ومؤثر خطي موجب ومحدود علىأثريُرمز إليه بـوتم تعريفها على النحو التالي [ 2 ] [ 3 ]
بغض النظر عن اختيار الأساس المتعامد. مؤثر خطي محدود (ليس بالضرورة موجبًا). يُطلق عليه اسم فئة التتبع إذا وفقط إذا
أين[ 4 ] يرمز إلى الجذر التربيعي الهيرميتي شبه المحدد الموجب .
يُعرَّف معيار الأثر لمؤثر من فئة الأثر T على النحو التالي: يمكن إثبات أن معيار التتبع هو معيار على فضاء جميع عوامل فئة التتبعوذلك، مع معيار الأثر، يصبح فضاء باناخ .
متىإذا كانت ذات أبعاد محدودة، فإن كل عامل (موجب) ينتمي إلى فئة الأثر.يتطابق هذا التعريف مع تعريف أثر المصفوفة . إذاإذا كان الأمر معقدًا، فـيكون دائماً ذاتي الترافق (أي) مع أن العكس ليس صحيحاً بالضرورة. [ 5 ]
الصيغ المتكافئة
بفرض وجود مؤثر خطي محدودكل عبارة من العبارات التالية تعادلالتواجد في فئة التتبع:
- محدود لكل أساس متعامدمن H. [ 2 ]
- T هو مشغل نووي . [ 6 ] [ 7 ]
- توجد متتابعتان متعامدتانوفيوالأعداد الحقيقية الموجبةفيبحيثو
- أينهي القيم المفردة لـ T (أو، بشكل مكافئ، القيم الذاتية لـ)، مع تكرار كل قيمة بعدد مرات تكرارها. [ 8 ]
- توجد متتابعتان متعامدتانوفيوالأعداد الحقيقية الموجبةفيبحيثو
- T هو عامل تشغيل مضغوط مع
- إذا كانت T فئة التتبع، فإن [ 9 ]
- إذا كانت T فئة التتبع، فإن [ 9 ]
- T هو مؤثر تكاملي . [ 10 ]
- T يساوي تركيب مؤثرين من مؤثرات هيلبرت-شميدت . [ 11 ]
- هو عامل هيلبرت-شميدت. [ 11 ]
أمثلة
نظرية الطيف
يتركليكن مؤثرًا ذاتيًا مترافقًا محدودًا على فضاء هيلبرت. عندئذٍتكون فئة التتبع إذا وفقط إذاله طيف نقطي نقي مع قيم ذاتيةبحيث [ 12 ]
نظرية ميرسر
تُقدّم نظرية ميرسر مثالاً آخر على عامل فئة التتبع. أي، لنفترضهي نواة متصلة متناظرة موجبة التحديد على، كما هو مُعرَّف
ثم عامل التكامل المرتبط بهيلبرت-شميدتهي فئة التتبع، أي
المؤثرات ذات الرتبة المحدودة
كل مؤثر ذي رتبة منتهية هو مؤثر من فئة الأثر. علاوة على ذلك، فإن فضاء جميع المؤثرات ذات الرتبة المنتهية هو فضاء جزئي كثيف من(عند تزويدها بمعيار الأثر). [ 9 ]
مع أيتعريف المعاملبواسطة ثمهو مؤثر خطي متصل من الرتبة 1 وبالتالي فهو من فئة الأثر؛ علاوة على ذلك، لأي مؤثر خطي محدود A على H (وإلى H )،[ 9 ]
ملكيات
- لوإذا كان مؤثرًا ذاتيًا غير سالب ، فإنيكون من فئة التتبع إذا وفقط إذالذلك، فإن المؤثر ذاتي الترافقيكون من فئة التتبع إذا وفقط إذا كان الجزء الموجبوالجزء السالبكلاهما من فئة الأثر. (يتم الحصول على الأجزاء الموجبة والسالبة للمؤثر الذاتي المرافق بواسطة حساب التفاضل والتكامل الوظيفي المستمر .)
- الأثر هو دالة خطية على فضاء المؤثرات من فئة الأثر، أي الخريطة الثنائية الخطيةهو حاصل ضرب داخلي على فئة الأثر؛ ويُسمى المعيار المقابل معيار هيلبرت-شميدت . وتُسمى عمليات إكمال عوامل فئة الأثر في معيار هيلبرت-شميدت عوامل هيلبرت-شميدت.
- دالة خطية موجبة بحيث إذاهو عامل من فئة التتبع يحققثم[ 11 ]
- لوإذا كان من فئة التتبع، فهو كذلكو[ 11 ]
- لومحدود، وإذا كان من فئة التتبع، فـووهي أيضًا من فئة التتبع (أي أن فضاء عوامل فئة التتبع على H هو مثالي ثنائي الجانب في جبر العوامل الخطية المحدودة على H )، و [ 11 ] [ 13 ] علاوة على ذلك، في ظل نفس الفرضية، [ 11 ]و ويصدق الادعاء الأخير أيضاً في ظل الفرضية الأضعف القائلة بأن A و T هما هيلبرت-شميدت.
- لووهما قاعدتان متعامدتان للمصفوفة H ، وإذا كانت T من فئة الأثر، فإن[ 9 ]
- إذا كانت A من فئة التتبع، فيمكن تعريف محدد فريدهولم لـ:أينهو طيفشرط فئة التتبع علىيضمن أن يكون الناتج اللانهائي محدودًا: في الواقع، وهذا يعني أيضاً أنإذا وفقط إذاقابلة للعكس.
- لوهل هي فئة الأثر لأي أساس متعامد معياريلمجموع الحدود الموجبةمحدود. [ 11 ]
- لوبالنسبة لبعض مشغلي هيلبرت-شميدتوثم لأي متجه عمودييحمل. [ 11 ]
نظرية ليدسكي
يتركليكن عاملًا من فئة التتبع في فضاء هيلبرت قابل للفصلودعلتكن القيم الذاتية لـلنفترض أنيتم تعدادها مع مراعاة التعددية الجبرية (أي، إذا كانت التعددية الجبرية لـيكونثميتكررمرات في القائمةتنص نظرية ليدسكي (المسماة على اسم فيكتور بوريسوفيتش ليدسكي ) على أن
لاحظ أن المتسلسلة على اليمين تتقارب تقاربًا مطلقًا بسبب متباينة فايل. بين القيم الذاتيةوالقيم المفردةالمشغل الصغير[ 14 ] انظر أيضًانظرية غروتينديك للأثر.
العلاقة بين الفئات الشائعة من المؤثرات
يمكن اعتبار فئات معينة من المؤثرات المحدودة بمثابة نظائر غير تبادلية لفضاءات المتتاليات الكلاسيكية ، مع اعتبار مؤثرات فئة الأثر بمثابة النظائر غير التبادلية لفضاء المتتاليات.
في الواقع، من الممكن تطبيق نظرية الطيف لإثبات أن كل مؤثر من فئة الأثر الطبيعي على فضاء هيلبرت قابل للفصل يمكن تحقيقه بطريقة معينة كـمتتالية بالنسبة لاختيار معين لزوج من قواعد هيلبرت. وبالمثل، فإن المؤثرات المحدودة هي نسخ غير تبادلية منالمشغلون المدمجون من(المتتاليات المتقاربة إلى 0)، تتوافق معاملات هيلبرت-شميدت معومؤثرات الرتبة المحدودة إلى(المتتاليات التي تحتوي على عدد محدود فقط من الحدود غير الصفرية). إلى حد ما، تشبه العلاقات بين هذه الفئات من المؤثرات العلاقات بين نظائرها التبادلية.
تذكر أن كل مشغل صغير الحجمتأخذ فضاءات هيلبرت الشكل القانوني التالي: توجد قواعد متعامدة.ووتسلسلمن الأعداد غير السالبة معبحيث بجعل التعليقات الاستدلالية المذكورة أعلاه أكثر دقة، لدينا ما يلي:تكون السلسلة من نوع trace إذا وفقط إذامتقاربة،تكون هيلبرت-شميدت إذا وفقط إذامتقاربة، وتكون المتتالية منتهية الرتبة إذا وفقط إذا كانتيحتوي على عدد محدود فقط من الحدود غير الصفرية. وهذا يسمح بربط هذه الفئات من المؤثرات. العبارات التالية صحيحة، وجميعها عبارات مناسبة عندماله أبعاد لا نهائية:
يتم إعطاء معيار التتبع لمعاملات فئة التتبعالمعيار المقابل للجداء الداخلي لهيلبرت-شميدت هو كذلك، فإن معيار المشغل المعتاد هوباستخدام المتباينات الكلاسيكية المتعلقة بالمتتاليات، للمناسبة
من الواضح أيضًا أن المؤثرات ذات الرتبة المحدودة كثيفة في كل من فئة الأثر وهيلبرت-شميدت في معاييرها الخاصة.
فئة التتبع كثنائية للمؤثرات المدمجة
الفضاء المزدوج لـيكونوبالمثل، لدينا أن ثنائي المؤثرات المدمجة، الذي يُرمز إليه بـهي عوامل فئة التتبع، ويرمز لها بـإن الحجة التي سنوجزها الآن تُذكّرنا بتلك الخاصة بفضاءات التسلسل المقابلة. ليكننحددمع المشغلمحدد بواسطة أينهو عامل الرتبة الأولى المعطى بواسطة
تنجح هذه العملية لأن المؤثرات ذات الرتبة المحدودة كثيفة المعيار فيفي حالة أنهو عامل موجب، لأي أساس متعامديمتلك المرء أينهو عامل الهوية:
لكن هذا يعني أنهي فئة التتبع. إن اللجوء إلى التفكيك القطبي يوسع هذا ليشمل الحالة العامة، حيثليس بالضرورة أن تكون إيجابية.
تُظهر حجة التحديد باستخدام عوامل التشغيل ذات الرتبة المحدودة أنهكذامتماثل قياسًا مع
باعتباره ثنائيًا للمؤثرات المحدودة
تذكر أن ثنائيةيكونفي هذا السياق، ثنائي عوامل فئة التتبعهي المؤثرات المحدودةوبشكل أدق، المجموعةهو مثال ذو وجهين فيلذلك، بالنظر إلى أي عامليمكننا تعريف دالة خطية متصلةعلىبواسطةهذا التوافق بين المؤثرات الخطية المحدودة والعناصرمن الفضاء المزدوج لـهو تماثل متساوي القياس . ويترتب على ذلك أنهو الفضاء المزدوج لـيمكن استخدام هذا لتحديد طوبولوجيا * الضعيفة على
انظر أيضاً
مراجع
- ^ ميتلشتات 2009 ، ص 389-390.
- 1 2 كونواي 2000 ، ص 86.
- ↑ ريد وسيمون 1980 ، ص 206.
- ↑ ريد وسيمون 1980 ، ص 196.
- ↑ ريد وسيمون 1980 ، ص 195.
- ↑ تريفز 2006 ، ص 494.
- ↑ كونواي 2000 ، ص 89.
- ↑ ريد وسيمون 1980 ، ص 203-204، 209.
- 1 2 3 4 كونواي 1990 ، ص 268.
- ^ تريف 2006 ، ص 502-508.
- 1 2 3 4 5 6 7 8 كونواي 1990 ، ص 267.
- ↑ سيمون 2010 ، ص 21.
- ↑ ريد وسيمون 1980 ، ص 218.
- ↑ سيمون، ب. (2005) المثاليات الأثرية وتطبيقاتها ، الطبعة الثانية، الجمعية الرياضية الأمريكية.
فهرس
- كونواي، جون ب. (2000). دورة في نظرية المؤثرات . بروفيدنس (رود آيلاند): الجمعية الرياضية الأمريكية. ISBN 978-0-8218-2065-0.
- كونواي، جون ب. (1990). دورة في التحليل الوظيفي . نيويورك: سبرينغر-فيرلاغ. ISBN 978-0-387-97245-9. OCLC 21195908 .
- ديكسميير، J. (1969). Les Algebres d'Operateurs dans l'Espace Hilbertien . غوتييه فيلارز.
- ميتلشتات، بيتر (2009). "الحالة المختلطة". موسوعة الفيزياء الكمية . برلين، هايدلبرغ: سبرينغر برلين هايدلبرغ. ص 389-390 . doi : 10.1007/978-3-540-70626-7_120 . ISBN 978-3-540-70622-9.
- ريد، م .؛ سيمون، ب. (1980). أساليب الفيزياء الرياضية الحديثة: المجلد 1: التحليل الوظيفي . دار النشر الأكاديمية. ISBN 978-0-12-585050-6.
- شيفر، هيلموت هـ. (1999). فضاءات المتجهات الطوبولوجية . سلسلة GTM . المجلد 3. نيويورك، نيويورك: سبرينغر نيويورك. رقم ISBN 978-1-4612-7155-0. OCLC 840278135 .
- سايمون، باري (2010). نظرية سيجو وتفرعاتها: النظرية الطيفية لاضطرابات L² لكثيرات الحدود المتعامدة . مطبعة جامعة برينستون. ISBN 978-0-691-14704-8.
- تريف، فرانسوا (2006) [1967]. فضاءات المتجهات الطوبولوجية والتوزيعات والنوى . مينيولا، نيويورك: منشورات دوفر. رقم ISBN 978-0-486-45352-1. OCLC 853623322 .
- نظرية المؤثرات
- منتجات الموترات الطوبولوجية
- المؤثرات الخطية
